大直径建筑叠层橡胶隔震装置温度相关性及老化性能研究

针对隔震建筑中隔震层采用隔震装置多为叠层橡胶隔震支座,其力学特性是否受自然界温度的变化、日照风吹及长期持荷的影响,一直为研究者和设计师们所关注.为此,以足尺叠层橡胶隔震支座为研究体,经系统试验研究其温度特性(-20℃～+40℃);温度为100℃时,恒温时间240h和336h状况下老化特性;老化前后相关性能对比;老化后极限性能及120次反复循环加载后的基准性能.结果表明:温度对叠层橡胶隔震支座的竖向刚度、水平刚度、屈服力及等效阻尼比具有不同程度的影响;其耐老化寿命可达到20℃×60a以上有着不短于工程结构的使用寿命50a;为隔震技术在建筑领域中推广应用提供重要依据.

1200型大直径建筑叠层铅芯橡胶隔震支座性能研究

对隔震建筑采用1200型大直径叠层铅芯橡胶隔震支座进行了力学性能研究,并对其实施了系统性能试验.研究其竖向压缩性能、水平剪切性能、阻尼比和水平极限变形性能,指出竖向压力及水平剪切变形对大直径1200型隔震支座的性能影响.同时使其与Φ1100mm、Φ1000mm及Φ600mm型叠层铅芯橡胶隔震支座进行了对比分析.研究结果表明,中国生产的大直径1 200 mm型叠层铅芯橡胶隔震支座力学性能稳定可靠,可在实际工程中推广应用,并为高层建筑结构的隔震减震控制提供设计依据.

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。

600型建筑叠层橡胶隔震装置温度相关性及耐老化性能研究

采用600型建筑叠层橡胶隔震装置为研究体，系统地研究了其温度为（-20℃-40℃）时的特性；温度为100℃时，恒温时间240h和336h状态下老化特性；老化前后相关性能对比；老化后极限性能及120次反复循环加载后的基准性能．结果表明：温度对叠层橡胶隔震装置的竖向刚度、水平刚度、屈服力及等效阻尼比具有不同程度的影响；其耐老化寿命可达到60a；为隔震技术在建筑领域中推广应用提供了依据．

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。

叠层橡胶支座隔震结构地基结构动力相互作用分析

扼要介绍了对一个带有叠层橡胶支座隔震结构的减震台进行不同位置天然地震波的观测 ,根据减震台的结构设置建立了一个地基 结构动力相互作用的计算模型 ,然后输入观测到的天然地震加速度波形 ,计算减震台台面的地震响应 ,并把计算结果与观测结果进行比较分析 ,计算结果与试验结果吻合程度较好·

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.

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。

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。

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.

近断层地震作用下隔震梁桥地震响应参数影响研究

为了研究近断层地震作用下高阻尼橡胶(HDR)支座隔震梁桥在不同设计参数下的隔震效果,采用SAP 2000软件建立HDR支座隔震简支梁桥的等效单墩模型,选取典型近断层地震动记录作为输入地震波,分析桥墩高度、桥墩质量和等效隔震度对HDR支座隔震梁桥地震响应的影响。结果表明:HDR支座具有良好的隔震效果;桥墩越高,隔震后的墩顶位移峰值越大;HDR支座能有效降低低矮桥墩的近断层地震响应,但当墩高超过35 m或桥墩质量增大后,HDR支座的隔震效果就降低;等效隔震度越大,HDR支座的隔震效果越好;桥梁采用HDR支座进行隔震时,应保证等效隔震度大于3.0。

自阻尼叠层橡胶隔震支座力学性能试验研究及刚度分析

对西安建筑科技大学研制的自阻尼橡胶隔震支座在竖向及压剪荷载作用下的力学性能进行了试验研究 ,并与普通橡胶隔震支座进行了对比分析 ,给出了隔震装置的水平及竖向刚度系数。试验研究表明 :自阻尼叠层橡胶隔震支座性能稳定 ,受力性能良好、价格合理、安装方便 ,是一种理想的基础隔震装置。

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。

橡胶复合材料在建筑隔震领域的应用

我国地域辽阔,许多地区位于地震带上,采用隔震技术提高建筑物、桥梁等的抗震能力以避免和减少地震事件后人民生命财产损失,具有重大意义。应用天然橡胶制备的隔震支座,具有很好的竖向刚度和水平等效刚度,但等效阻尼比非常低,需要增加另外的阻尼器或灌注铅芯来提高阻尼比。为了解决这一问题,工程技术人员通过共混、共聚、添加小分子等方式制备具有优异综合力学性能和阻尼性能的橡胶复合材料,并将其应用在隔震体系中,促进了隔震技术的发展。介绍了隔震技术的原理和分类,特别是叠层橡胶支座隔震体系的分类和研究现状。综述了隔震支座用橡胶复合材料,包括:单一组分橡胶、多元组分橡胶、有机小分子杂化材料、磁流变弹性体等的研究现状和应用情况。

纤维-PTFE板橡胶组合隔震支座水平性能试验研究

纤维-PTFE板橡胶组合隔震支座是用纤维布或PTFE板作为加强层来束缚橡胶层的横向变形的,由于加强层的不同,在一定程度上将引起支座力学性能的变化。为研究支座的水平力学性能,设计4组隔震支座进行水平剪切试验研究,结果表明,在反复加载过程中,支座的力学性能稳定,各支座的水平刚度受加强层影响不大,各支座等效阻尼比随着纤维布层数的增多而增加;特别是在较大剪切变形下,纤维-PTFE板橡胶组合隔震支座具有较大的等效阻尼比,表现出良好的耗能性能。

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。

抗拔型三维隔震支座力学性能研究

为解决传统隔震支座竖向抗拔能力较差,且不能对建筑结构进行竖向隔震等问题,提出一种具有较优抗拔能力的三维隔震支座,并研究了该支座水平及竖向自由度的力学性能。首先将具有竖向隔震能力的碟簧组装置与高阻尼橡胶隔震支座串联结合,然后在支座外部设计抗拔装置,共同组成抗拔型三维隔震支座。而后建立了三维隔震支座实用分析模型,并对其水平和竖向力学性能进行计算,通过与试验结果进行对比,以验证模型的有效性;之后对三维隔震支座转动自由度及承受上拔力时的力学性能进行了数值分析。研究结果表明:三维隔震支座实用模型能有效模拟三个平动自由度的力学性能。当支座处于隔震状态时,抗拔装置还起到传导高阻尼橡胶隔震支座提供的水平力作用。得到了转动自由度的刚度曲线及弯矩-转角曲线,其中弯矩-转角曲线近似为双线性模型;支座抗拔能力较强,在抗拔装置发挥作用之前,荷载-位移曲线会出现零刚度段;得到了抗拔装置发挥作用时的三维隔震支座的荷载-位移曲线,为隔震结构出现上拔力时的动力计算提供条件。

位移相关摩擦阻尼基础隔震结构地震分析

采用Bouc-Wen滞回模型和库仑摩擦模型来模拟铅芯橡胶隔震垫和摩擦阻尼器的力学模型,建立了位移相关摩擦阻尼隔震结构运动方程.数值分析表明,在常规强震激励下,位移相关摩擦阻尼能减少隔震层位移,但会增加上部结构的层间位移和加速度反应;而在脉冲型近场地震激励下则不仅能显著降低隔震层位移,同时对上部结构的地震响应也有一定的减震效果.参数分析对位移相关摩擦阻尼器的三个主要设计参数的合理选取给出了建议.