水平位移加载方式对铅芯橡胶支座力学性能的影响

对铅芯橡胶支座进行了压、剪力学性能试验,研究了不同水平位移加载顺序和加载频率对支座力学性能的影响。结果表明:水平位移递增加载时支座的屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比均大于递减加载时支座的性能,随着支座剪切变形的增大,加载顺序对支座屈服后刚度和水平等效刚度的影响逐渐减小;水平位移加载频率较小时,加载频率对支座力学性能有一定的影响,随着加载频率的增大,加载频率对支座力学性能的影响逐渐减小。     

铅芯橡胶支座竖向刚度试验研究

对铅芯橡胶支座的竖向刚度进行了试验研究,分析了支座竖向压应力和剪切应变对支座竖向刚度的影响。结果表明:在纯压状态下,支座的竖向压缩变形和竖向刚度均随着竖向压应力的增大近似呈线性增大。在偏压状态下,随着支座剪切应变的增大,支座的竖向压缩位移增大,并且竖向压应力越大,支座竖向压缩位移的增大幅度越大;但支座的竖向刚度随着支座剪切应变的增大近似呈线性减小,并且竖向压应力越大,支座竖向刚度减小的幅度越大。     

铅芯橡胶支座多向受力力学性能试验研究

研究目的:目前,对铅芯橡胶支座力学性能的研究主要是基于支座的水平单向压剪试验,然而,在实际地震中橡胶支座处于多向受力状态下,因而有必要对支座在多向受力状态下的力学性能进行研究。本文采用低周反复循环加载试验方法对铅芯橡胶支座进行水平单向压剪试验和水平双向压剪试验,研究多向受力对支座力学性能的影响,并对水平双向压剪作用下支座的剪切性能进行模拟。研究结论:(1)与水平单向压剪作用下相比,铅芯橡胶支座在水平双向压剪作用下的耗能能力、屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比均有一定程度的减小;(2)根据铅芯橡胶支座在水平单向压剪作用下剪切性能的经验公式,可以较为有效地模拟支座在水平双向压剪作用下的剪切性能,但在压应力较大时计算值和试验值有较大误差,使用时应予以关注;(3)该研究成果对隔震结构的设计和分析具有参考价值。关键词:铅芯橡胶支座;多向受力;压剪试验;力学性能     

桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究

为充分探明桥梁板式橡胶支座的极限剪切破坏状态及支座摩擦滑移特性,对板式橡胶支座开展循环往复荷载试验。分析单侧摩擦滑移和两端锚固的板式橡胶支座的抗震性能,并与铅芯橡胶支座进行对比,同时分析竖向荷载对板式橡胶支座摩擦滑移性能的影响。结果表明:(1)两端锚固的板式橡胶支座极限剪切变形可达300%～400%,破坏以橡胶层断裂为主,支座剪切耗能能力较弱,滞回曲线呈狭长带状分布;(2)单侧摩擦滑移的板式橡胶支座单循环最大耗能可以达到铅芯橡胶支座的126%,形成类似铅芯橡胶支座的耗能能力,且随着位移量的增加,不断消耗能量;在达到相同的等效剪切应变时,单侧摩擦滑移的板式橡胶支座的实际剪切变形量小于两端固定的支座,延性性能更为优越;(3)增大竖向压力将导致支座的剪切变形增大,支座滑移距离减小,支座的滑移摩擦系数与竖向压力呈反比例关系,而竖向压力对支座滑移后的等效刚度影响较小;(4)可采用能够考虑竖向压力和滑移摩擦系数的双线性弹塑性分析模型模拟板式橡胶支座在地震过程中的摩擦滑移。     

铅芯隔震橡胶支座参数对连续梁桥地震响应的影响

采用有限元软件ANSYS建立4跨连续T梁桥有限元模型,基于非线性时程分析法研究了铅芯隔震橡胶支座参数对桥梁地震响应的影响规律。研究结果表明:桥墩的墩梁纵桥向相对位移最大值随屈服前刚度与屈服后刚度的增大呈逐渐减小的趋势;桥墩墩底纵桥向弯矩最大值随屈服前刚度的增大呈先减小后增大的趋势,而随屈服后刚度的增大呈先增大后减小的趋势;随着铅芯隔震橡胶支座等效阻尼比、铅芯屈服力的增大,桥墩墩底纵桥向弯矩最大值呈先逐渐减小后逐渐增大的趋势。     

采用铅芯隔震橡胶支座的连续梁桥地震能量反应分析

基于多自由度桥梁体系地震能量反应方程,以一座铅芯橡胶支座隔震连续梁桥为例,选取5条具有代表性的地震波利用有限元的方法对全桥进行非线性动力时程分析,研究地震动峰值加速度、支座铅芯屈服力和屈服后刚度对桥梁结构地震能量反应的影响。分析结果表明:地震动峰值加速度对桥梁结构地震能量反应的影响较大,但对支座耗能比及阻尼耗能比的影响较小;支座铅芯屈服力及屈服后刚度对桥梁结构地震能量反应的影响较大,铅芯屈服力及屈服后刚度越大,支座耗能比越小,阻尼耗能比越大,反之亦然。增大支座铅芯屈服力及屈服后刚度不利于支座的滞回耗能,因此,在保证强度及位移要求的前提下应尽量采用铅芯屈服力及屈服后刚度较低的铅芯隔震橡胶支座。     

分离式隔震技术在超长结构中的应用

针对超长结构隔震设计,提出由滑板支座和橡胶支座组成的分离式隔震技术。滑板支座和橡胶支座分别设置在隔震层的柱墩顶部和基础梁端,将传统隔震支座的竖向承载力和水平刚度有效剥离,可克服传统隔震支座在竖向应力下承受超长结构往复温度效应带来的剪切疲劳和耐久性问题。隔震分析表明:通过合理的隔震层布置,分离式隔震设计可达到上部结构降低一度的技术要求,滑板支座可满足短期及长期面压的承载力要求,隔震层具有良好的抗风能力及自动复位能力。     

铅芯橡胶支座力学性能及其在桥梁工程中减、隔震应用研究

隔震技术在桥梁、建筑物等结构中的应用,可以明显提高结构的抗震性能。国外减隔震技术在桥梁上的应用已比较广泛,一些采用隔震技术的桥梁在地震中也已表现出良好的抗震性能。国内隔震技术在桥梁上的应用还很少,相关研究也不够系统、全面。对铅芯橡胶隔震支座及其在桥梁工程中的应用进行三方面的研究工作。1　试验研究　　在不同频率、不同压应力、不同剪应变条件下,对不同构造的15组42个铅芯橡胶支座试件进行竖向及水平的静态、动态力学性能试验。系统研究支座形状系数,铅芯几何参数、个数及有效变形体积,橡胶几何参数及硬度,外加荷载的…     

铁路桥梁制动力调节体系的研究

基于铅芯橡胶支座的性能，提出利用铅芯屈服前刚度合理调节列车制动力，利用铅芯屈服后刚度进行隔震的思路，并通过静力试验，动力特性测试及模拟地震振动台试验予以验证，试验结果表明，设置橡胶支座后，可以有效的调整各墩台的综合刚度，按设计意图合理分配制动力；与传统支座桥梁相比，橡胶支座多跨简支模型桥梁的动力反应呈全桥一致反应，隔震效果显著，地震响应得以大幅度减小。     

高位隔震技术在铁路上盖物业开发中的应用研究

铁路上盖物业开发受到铁路车场的限制,上部结构的竖向构件难以直接贯通落地,为解决大底盘与上部结构刚度突变的问题,提出采用高位层间隔震技术,提高结构的安全性。高位层间隔震体系可以解决铁路上盖物业开发竖向构件无法落地的问题;合理选用隔震层的等效周期和阻尼比,对隔震层支座选型、上部结构的隔震效果以及隔震层在罕遇地震作用下的变形至关重要;为避免结构发生倾覆,控制隔震层隔震支座在罕遇地震作用下的拉应力对整个结构的安全非常重要。     

铁路简支梁桥减隔震支座设计参数的优化研究

运用结构最优化理论建立了考虑地震时车辆运行安全性的铁路简支梁桥减隔震体系优化设计模型,采用ANSYS中的一阶优化方法,在优化过程中考虑结构Rayleigh阻尼系数的变化对减隔震体系的影响及土和基础的相互作用,实现了对铅芯橡胶支座动力设计参数的优化设计.通过计算分析,得出了铅芯橡胶支座动力参数对桥梁地震响应的影响规律：在应用LRB对不同场地条件下的铁路简支梁桥进行减隔震设计时,屈服后刚度与屈服前刚度比α对结构地震响应有重要影响.因此,可以采用改变屈服后刚度与屈服前刚度比α的简化设计方法,满足桥梁地震响应的要求.为了提高系统的优化效率,在进行减隔震支座优化时,行车安全性的约束可以在优化过程外考虑,即在支座参数优化解确定后,再进行车辆地震输入谱密度强度SI值的验算.     

铁路连续梁桥横向减隔震支座参数研究

以某3跨铁路连续梁桥为例,运用有限元分析程序SAP2000,建立采用E型钢阻尼支座减隔震的全桥计算分析模型,进行3条人工地震波激励下的时程响应分析。将E型钢阻尼支座屈服力和屈服位移作为控制参数,在硬化比不变的情况下研究中墩和边墩的支座屈服力比和屈服位移对全桥横向减隔震效果的影响规律。分析结果表明:中墩和边墩E型钢阻尼支座的屈服力比对横向减隔震效果有较大的影响,屈服力比的取值与各桥墩支座反力接近时,各墩可得到比较接近的横向隔震率;支座的屈服位移对支座的剪切变形量有较大影响,可以在满足隔震率要求的前提下,通过控制支座的屈服位移控制梁体的横向位移。     

铅芯橡胶支座力学性能试验设计与研究

针对铅芯橡胶支座力学性能试验，分析橡胶支座国内外标准的区别，设计橡胶支座单剪、双剪、拉伸和大位移剪切模块化试验装置，研究橡胶支座压缩性能、剪应变相关性、频率相关性、温度相关性、重复加载相关性、老化性能和单侧加载性能。结果表明试验设计满足试验要求，且水平剪切模块化工装满足了90%支座剪切试验要求，达到了降本增效的目的。     

铅芯橡胶桥梁隔震支座屈服比的优化及设计应用

运用有限元软件SAP2000,建立不同未隔震桥梁自振周期,铅芯橡胶隔震支座弹性周期、非弹性周期和隔震屈服比的198个单自由度隔震桥梁模型,进行非线性地震能量反应分析,研究铅芯橡胶隔震支座屈服比与其耗能比的关系以及不同地震水平下的优化屈服比。研究表明,隔震支座优化屈服比随着地震动水平的增强而增大,但增大趋势逐渐减缓;以ElCentro波作为激励得到的优化屈服比拟合公式对不同地震波具有较好的适用性;将基于最大限度耗能确定的隔震支座优化屈服比应用到桥梁隔震的两阶段设计中,即保证了桥梁在正常条件下的使用,又保证了在较大地震荷载作用下,隔震支座最大限度地发挥耗能减震作用。     

高速铁路简支梁钢阻尼减隔震支座设计与试验研究

基于减震、隔震原理,通过在球型钢支座上加装软钢屈服器类型的减震榫阻尼元件,研发一种适用于高烈度区高速铁路简支梁的钢阻尼减隔震支座。支座具有结构简单、物理模型明确、减隔震及耐久性能优异、能适应减震大位移要求、方便震后更换等特点。试验结果表明：支座竖向变形、摩擦系数和剪力销破断力实测值小于设计值,符合铁道行业标准和设计要求;支座滞回曲线形状较饱满,塑性变形能力很强,在多次循环荷载作用下仍具有良好耗能能力;支座减震率随地震强度增加而增大,完全能满足桥梁在罕遇地震工况下的减隔震性能要求。结合工程实例进行计算分析,结果表明支座减隔震效果明显,与振动台试验结论基本一致。     

轨道交通橡胶浮置板式轨道结构动力设计参数研究

利用车辆多刚体动力学与浮置板轨道段组合单元的车轨系统竖向振动分析模型,研究车辆移动荷载作用下浮置板厚度、轨下扣件刚度、橡胶支座刚度对轨道结构竖向振动的影响.在此基础上,提出浮置板厚度、轨下扣件刚度、橡胶支座刚度的合理取值范围.研究结果表明:随着浮置板的厚度增加,浮置板的位移和加速度呈下降趋势,橡胶支座反力则增大,但对钢轨的影响不大,浮置板厚度应取为0.3～0.5 m较合适;轨下扣件刚度对钢轨和轮轨竖向作用力影响较大,对浮置板影响很小,轨下扣件刚度应取较小值,以40 MN/m为宜;橡胶支座刚度对浮置板和钢轨的动力学响应及橡胶支座反力和轮轨竖向作用力都有很大影响,橡胶支座刚度应优选20 MN/m左右较合理.     

双球面减隔震支座等效摩擦系数理论分析与试验研究

对双球面减隔震支座的主要参数等效摩擦系数进行理论分析、数值模拟及试验研究,为桥梁、建筑结构的抗震设计与分析提供参考。试验研究包括在竖向承载力和加载频率不同时等效摩擦系数的对比分析,并分析支座等效刚度、等效黏滞阻尼比及滞回曲线。结果表明:支座滞回曲线的试验值与模拟值、理论分析结果基本接近,验证了支座的等效摩擦系数理论公式的正确性;支座主要设计基本参数及等效摩擦系数的模拟值及试验值与理论值基本相符,进一步验证了支座的等效摩擦系数理论公式的合理性。     

考虑动水压力作用隔震桥梁的地震响应分析

为了探讨高烈度山区不规则隔震桥梁在动水压力作用下的地震响应,以MORISION方程及其扩展方程为原理计算动水压力,选用铅芯隔震橡胶支座作为隔震支座,利用有限元软件ANSYS对全桥建立简化的力学数值计算模型,并采用非线性时程法进行抗震分析,主要研究了桥墩及铅芯隔震橡胶支座在不同水位处的地震响应。研究结果表明:动水压力作用会使桥墩的地震响应增大,同时也会增大隔震橡胶支座的水平剪力及位移,而隔震橡胶支座利用其耗能的特点则能有效地减小动水压力对桥墩产生的地震响应。因此,对于考虑动水压力作用的不规则深水桥梁,应选取抗剪能力更强、变形能力更大的隔震橡胶支座,以保证良好的隔震效果,提高桥梁结构在地震作用下的整体安全性。     

武广高铁沿线红黏土自振柱试验研究

针对武广高速铁路无碴轨道路基的长期动力稳定问题,应用共振柱仪对沿线石灰岩类红黏土进行了动剪模量和阻尼比的试验研究,得到了Gd/Gdmax～γdandλ～γd关系曲线,给出了红黏土的Davidenkov模型参数、阻尼比经验公式及其相应的拟合参数。动剪模量随动剪应变的增大非线性减小,阻尼比随动剪应变的增大非线性增大。围压对动剪模量及阻尼比的影响规律因动剪应变水平的不同而不同:低剪应变水平下,动剪模量随围压的增大而增大,阻尼比随围压的增大而减小;高剪应变水平下,动剪模量随围压的增大而减小,阻尼比随围压的增大而增大。对比分析表明:红黏土动剪模量大于一般黏性土动剪模量平均值,阻尼比大于砂土阻尼比平均值。研究成果为红黏土路基动力稳定性评价提供动力参数,也为红黏土动力特性的深入研究提供基础。     

铁路隔震连续梁桥地震碰撞响应研究

在地震作用下隔震桥梁的梁体位移比非隔震桥梁明显增加,使得相邻梁发生碰撞的概率增大。以1联3跨铁路隔震连续梁桥为例,选用3条人工地震波,采用非线性时程分析方法进行该桥的碰撞响应分析,研究梁间伸缩缝宽度和隔震支座刚度对梁间碰撞响应的影响。结果表明:随着伸缩缝宽度的增大和隔震支座刚度的增大,相邻梁碰撞的发生次数和碰撞力均有明显减小;地震作用下隔震固定墩墩底最大弯矩和最大剪力均随着隔震支座刚度的增加而增加。因此,在进行隔震桥梁设计时,应综合考虑隔震支座的隔震效果和碰撞响应,从而得到既经济又安全的隔震桥梁设计参数。