地震动特性对HDRB基础隔震剪力墙结构地震易损性的影响

研究了近场含脉冲地震动(NFWP地震动),近场不含脉冲地震动(NFWNP地震动)和远场地震动(FF地震动)对HDRB基础隔震剪力墙结构(HBRSW结构)地震易损性的影响。首先利用增量动力分析方法研究了HBRSW结构的概率地震需求模型(PSDM);在此基础上,分别绘制了HDRB隔震支座、RC剪力墙及HBRSW结构的易损性曲线;最后,利用抗倒塌储备系数评价了HBRSW结构的抗倒塌性能。研究表明,与峰值加速度PGA相比,谱加速度Sa与HBRSW结构性能参数的相关性较高;在同等强度地震动作用下,FF地震动引起的HBRSW结构损伤概率较大,NFWP引起的结构损伤概率次之,NFWNP地震动引起的结构的损伤概率最小;FF地震动作用下HBRSW结构的抗倒性塌能略差于NFWNP和NFWP地震动作用下HBRSW结构的抗倒塌性能。

尼龙板-高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究

隔振支座用于工业厂房楼层内的机械隔振,但传统的叠层橡胶支座存在重量大、造价高的缺点。采用尼龙板替代传统橡胶支座中的钢板,高阻尼厚层橡胶替代传统橡胶层,形成一种简易机械隔振支座,其具有质量轻、造价低的优点。进行了尼龙板材料性能试验和隔振支座的水平剪切、竖向压缩和极限压缩等力学性能试验,分析了压应力、剪应变、加载频率、橡胶剪切模量对支座力学性能的影响。结果表明:尼龙板-高阻尼厚层橡胶支座力学性能稳定,尼龙板可以替代传统叠层橡胶隔振支座中的钢板;支座的水平剪切性能具有较强的剪应变相关性和压应力相关性,而加载频率对其影响则较小;增大橡胶的剪切模量可以显著提升支座的水平剪切性能和竖向压缩性能,但也会进一步削弱水平剪切性能的剪应变相关性和压应力相关性。

高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究

为有效延长基础隔震结构的竖向自振周期、实现隔震支座耗能能力,论文设计了一种构造简单的高阻尼厚层橡胶支座,对其进行基本力学性能试验、竖向压缩相关性和水平剪切相关性试验,分析竖向压力、预压力、剪应变、加载频率等参数对支座力学性能的影响规律,结果表明:高阻尼厚层橡胶支座的滞回曲线饱满,耗能效果较好;竖向压力和预压力的变化对支座的竖向刚度影响很大,剪应变和竖向压力的变化对支座水平等效刚度有不同程度的影响,加载频率对支座水平向和竖向力学性能均有影响;高阻尼厚层橡胶支座水平力学性能的试验值与按规范计算的理论值较接近,竖向刚度试验值和理论值相差较大,因此提出了支座竖向刚度公式的修正,并基于试验结果验证其准确性。

高层混凝土纤维增强橡胶隔震结构设计及减震分析

为提高高层混凝土结构的减震性能,设计高宽比分别为4、6、8的高层剪力墙结构,并在8度(0.20 g)设防烈度地震作用下进行水平向减震系数分析。研究结果表明:不同高宽比下结构加入隔震支座后结构周期增加均较为明显;随着结构高宽比的增加,隔震后周期延长的效果有减小的趋势,但隔震后前三阶周期仍是隔震前周期的1.9倍以上,依然有效地减少了传递到上部结构的水平地震作用;高宽比为4、6、8的高层剪力墙隔震结构的水平向减震系数分别为0.38、0.45、0.49。

水电站厂房不同支座方案耗能减震分析

【目的】研究橡胶支座对水电站厂房动力特性的影响。【方法】通过建立某岸边式水电站厂房三维有限元模型,对比分析了在地震作用下铰支座、铅芯橡胶支座以及高阻尼橡胶支座三种不同支座型式对水电站厂房上部结构的耗能减震效果。【结果】铰支座方案自振频率最高,地震作用下响应最大。除了下游侧柱底外,铅芯橡胶支座方案排架柱的其余部位均是最安全的。【结论】综合考虑,铅芯橡胶支座的耗能减震效果最好。

高阻尼橡胶支座隔震结构动力响应分析

近几年研究发现,铅芯橡胶支座有着在低周期荷载下易疲劳破坏、在大变形阶段不易复位和污染环境等问题。因此,文中提出选用高阻尼橡胶支座替代铅芯橡胶支座应用于隔震结构,采用结构设计软件盈建科(YJK)对某教学楼分别选用铅芯橡胶支座与天然橡胶支座混合布置和高阻尼橡胶支座与天然橡胶支座混合布置两种不同的隔震方案进行隔震设计。结果表明与非隔震结构相比,两种隔震方案都大幅度减小了隔震结构的地震响应,有效地提高了结构的抗震性能。高阻尼橡胶支座可作为铅芯橡胶支座的替代品,用于建筑隔震。

桥梁高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究

高阻尼隔震橡胶支座是一种具有耗能性能的新型隔震支座,已经开始应用于桥梁减隔震控制中。为了研究这种新型隔震支座的滞回性能,选取用于某高速公路桥梁的高阻尼隔震支座进行竖向压缩和水平剪切加载试验研究,研究其竖向压应力、水平极限剪切应变、加载频率及加载次数对滞回性能的影响。研究结果表明:高阻尼隔震橡胶支座的滞回曲线较为饱满,耗能效果较好,且多次循环加载后其耗能能力未出现降低的趋势;加载频率对于支座的等效刚度和等效阻尼有一定的影响。

一种基于改进超弹性Zener模型的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型

目前高阻尼橡胶隔震支座已在土木工程中得到广泛应用,但由于高阻尼橡胶隔震支座的材料组成成分比较复杂,特别是大量阻尼材料的采用导致支座的应力应变关系与其加载速度相关,而目前的支座本构模型很难精确地模拟这种力学特性。因此该文从高阻尼支座的橡胶材料特性出发,提出了一个基于改进超弹性Zener模型的高阻尼支座本构模型,该模型由两个超弹性弹簧和一个非线性阻尼器单元组成,能够精确表达高阻尼支座的速度相关性。在模型中,对超弹性弹簧建立新的应变能函数,并通过附加刚度系数α来模拟高阻尼橡胶材料的初始刚度。通过高阻尼橡胶材料的多步松弛试验和在不同速度下的循环剪切试验来识别模型中的参数。通过支座试验验证了提出的模型,运用基于速度控制的实时子结构试验系统分析了某隔震桥梁在地震作用下的动力反应,并基于试验结果对该文提出的本构模型在隔震结构非线性分析中的准确性进行了验证。

考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型及其地震响应研究

隔震支座是基础隔震结构中的重要装置,高阻尼橡胶隔震支座具有隔震效果好,环保无污染等优点,但其力学性能复杂,应力-应变曲线与多种因素相关。本文提出了一种考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型,研究其对隔震结构地震响应的影响。首先,通过多步松弛试验和不同速度下的循环剪切试验探明加载速度和压力对高阻尼橡胶力学特性的影响。其次,提出一个基于改进超弹性Zener模型的支座本构模型来同时考虑加载速度和竖向压力,并根据高阻尼橡胶的材料试验结果识别模型中的参数,再通过支座试验验证模型的准确性。最后,分析某隔震结构在高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性和近断层脉冲型地震动综合作用下的地震响应特点。结果表明:高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性在近断层脉冲型地震作用下表现得较明显,会对隔震结构的地震响应产生影响,应在隔震设计中予以关注。

隔震桥梁地震反应速度控制型实时子结构试验

研究速度控制型实时子结构拟动力试验系统,并通过试验直接考察在地震中天然橡胶支座(NR)、高阻尼隔震橡胶支座(HDR)和超高阻尼隔震橡胶支座(HDR-S)等速度相关型隔震支座对桥梁的减隔震效果.速度控制型实时子结构拟动力试验系统实现实时子结构试验的速度控制,在试验过程中充分地考虑到加载速度对拟动力试验结果的影响,高精度地模拟了隔震桥梁的地震反应.试验结果证明,对于速度相关型试验试件这种试验系统拥有足够的精度.通过对比3种不同隔震橡胶支座的试验结果,证明了超高阻尼隔震橡胶支座对隔震桥梁结构具有优良的隔震减震效果.

高阻尼隔震支座复合橡胶材料制备及性能研究

基于丁腈橡胶(NBR)与溴化丁基橡胶(BIIR)两种基体橡胶共混,制备了可用于建筑高阻尼隔震支座的NBR/BIIR复合橡胶材料。采用流变仪、万能试验机及动态机械分析仪等测试手段分析了橡胶材料的硫化特性、力学性能及阻尼性能。结果表明:采用低硫高促硫化体系的复合橡胶材料具有较好的硫化平坦性。由于热力学不相容性和两相硫化速度的差异,导致两相的交联密度不同及界面结合力弱,降低了复合材料的力学性能。随着BIIR含量的增加,tanδ-T曲线出现两个峰值且分别向更低温和更高温方向外延,大大扩宽了复合材料的有效温域,当共混物NBR/BIIR的比例为30/70时,有效温域达85.60℃。采用热空气老化实验方法进一步研究表明,复合材料力学性能和阻尼性能下降不明显,具有良好的抗老化稳定性。所制备的复合材料具有良好的综合力学性能,研究结果可为制备建筑高阻尼隔震支座复合橡胶材料提供参考。

橡胶隔震支座的统一力学模型

基础隔震作为一种有效的结构抗震技术,在近二十年得到了广泛的应用,而橡胶隔震支座作为常用的隔震设备,其力学性能对基础隔震结构的地震响应分析有重要影响。首先,本文提出了一种宏观滞回模型用于描述支座在水平方向加载的力学性能并通过实验验证了该模型的正确性,该滞回模型可以反映加载位移相关性和加载历史相关性对支座力学性能的影响;而后,本文将该滞回模型引入Koh-Kelly模型的框架内,提出一种力学模型用于描述支座竖向承载力和水平刚度之间的耦联效应;最后,本文在ABAQUS有限元软件中进行了橡胶隔震支座力学模型二次开发,并通过数值算例对比支座在不同竖向荷载作用下的力学行为。

高阻尼隔震橡胶支座对桥梁抗震性能的影响分析

以四川省雅安至康定高速公路青衣江特大桥为依托工程,从结构自振周期、墩底内力、墩顶位移、梁端位移以及支座剪切位移等方面分析高阻尼隔震橡胶支座对桥梁抗震性能的影响,并与普通板式橡胶支座进行对比研究,对其在公路常规桥梁上的适用性提出建议。

橡胶垫高层隔震技术研究关键问题及工程应用

提出橡胶垫隔震支座用于高层结构减震设计面临的若干关键问题,这些问题包括等效模型计算方法的推导、高宽比限值的确定、实用设计方法的提出及振动台试验研究等,针对这些问题,论述了国内外目前取得的一些研究成果和给出其中尚待研究解决的问题,另外,还对该技术的工程应用情况进行了简单介绍。

梁桥高阻尼橡胶支座的减隔震效果与优化配置研究

高阻尼橡胶支座(HDR支座)以其无污染、高阻尼比的优点在桥梁结构抗震设计中应用越来越广,其在地震履历中表现出了优良的减隔震性能。为了得到HDR支座在梁式桥中的优化配置方案,以连续梁桥为实例,结合超越概率水平为63%、10%、2%的地震波对结构进行动力时程分析,对板式橡胶支座及不同组合高阻尼橡胶支座的隔震效果进行研究。分析结果表明,高阻尼橡胶支座比板式橡胶支座的隔震效果更好;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,而滑动支座的位移量远超过连续墩处,使得全桥各墩的荷载分配不均。全桥均采用HDR支座时过渡墩及连续墩的荷载分担比相对合理,且高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。

高阻尼隔震橡胶支座力学性能试验研究

高阻尼隔震橡胶支座是一种具有良好耗能能力的新型隔震支座。针对高阻尼隔震橡胶支座进行了竖向压缩性能试验、水平剪切性能试验、水平剪切相关性试验和极限剪切性能试验,并将试验结果与按规范计算结果进行了对比分析,考察了支座截面形状对滞回性能的影响。结果表明:高阻尼隔震橡胶支座的滞回曲线饱满,剪应变和压应力的变化对支座水平等效刚度和等效阻尼比的影响较大,加载次数对支座隔震性能影响较小。

近场地震下HDR隔震梁桥的地震能量响应

在地震能量平衡方程的基础上,以某公路简支梁式桥为研究对象,采用SAP 2000建立了高阻尼橡胶支座(HDR)隔震梁桥的有限元模型.选取典型近场地震动记录作为输入,在E1地震下,分析了HDR支座刚度硬化比η对墩底弯矩峰值、近场地震能量响应及其滞回耗能能力的影响.在E2地震下,研究了墩底塑性铰对近场地震能量响应及其分配规律的影响.结果表明,在E1地震下,HDR支座能有效降低近场地震作用力,适用于近场地震作用下的梁式桥的隔震设计,但η不能太大,否则会降低其滞回耗能能力.η对HDR隔震梁桥的近场地震总输入能和滞回耗能的影响很小,而对阻尼耗能的影响显著.整体延性的增加会导致地震总输入能增大,但增幅较小.在E2地震下针对HDR隔震梁桥的桥墩进行有限延性的抗震设计不会对桥墩造成损坏,还能够有效减小结构的地震响应.

高阻尼橡胶支座隔震桥梁简化力学模型动力分析

高阻尼橡胶支座作为隔震支座具备承载能力、恢复力和阻尼(吸收能量)三位一体的功能。以某一采用高阻尼橡胶支座进行隔震的规则连续梁桥为例,进行简化力学模型动力学分析。利用Opensees软件建立双质点简化力学模型,并与SAP2000有限元分析模型进行对比,研究简化力学模型的可行性与计算精度。结果表明:简化力学模型可以较为精确地计算出隔震桥梁的响应幅值;在相同地震波作用下,简化力学分析模型的分析结果基本能够满足工程精度要求并与有限元分析模型结果较为接近。

梁桥HDR支座的优化配置及抗震效能分析

以吴定高速中4×50m连续梁桥为实例,对不同组合高阻尼橡胶支座的隔震效果进行研究,为梁式桥高阻尼橡胶支座的配置方案提供设计依据。结合超越概率水平为40%、10%、2%的地震波对结构进行动力时程分析,对比了高阻尼橡胶支座与板式橡胶支座隔震效果的差异,探讨了过渡墩处设置滑动式支座对桥梁地震响应的影响。研究结果表明,高阻尼橡胶支座比板式橡胶支座的隔震效果更好;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,而滑动支座的位移量远超过连续墩处,使得全桥各墩的荷载分配不均。全桥均采用高阻尼橡胶支座时过渡墩及连续墩的荷载分担比相对合理,且高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。

橡胶隔震支座对桥梁隔震性能的实时子结构拟动力实验研究

通过开发的速度控制型实时子结构拟动力实验系统,研究天然橡胶支座(NR)、高阻尼橡胶隔震支座(HDR)和超高阻尼橡胶隔震支座(HDR-S)等速度相关型隔震支座对桥梁的隔震减震效果。基于速度控制的实时子结构拟动力实验系统,通过速度控制实现对橡胶隔震支座的实时拟动力加载,可以在实验过程中充分考虑到隔震支座的速度相关性对实验结果的影响,精确地模拟地震中隔震桥梁结构的地震反应。实验结果证明此系统对速度相关型隔震支座有足够的实验精度。通过对比3种不同性能的隔震橡胶支座的实验结果,验证了在不同地震条件下超高阻尼橡胶隔震支座对桥梁结构的隔震优越性。