高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究

为了研究高阻尼隔震橡胶支座的水平力学性能相关性,通过反复加载试验的方法,进行了剪应变相关性、压应力相关性、温度相关性、反复加载次数相关性试验,并对各因素对水平等效刚度、等效阻尼比的影响进行分析。结果表明,水平等效刚度、等效阻尼比随剪应变、温度、反复加载次数的增加呈下降趋势,且50次循环加载导致的橡胶温度升高影响不能忽略不计;等效阻尼比随压应力的增加呈上升趋势;压应力对水平等效刚度影响不大。     

支座加载速度对高架桥地震响应的影响研究

为研究橡胶支座在不同加载速度下对高架桥地震响应的影响,以某公路连续高架桥为对象选取其中某一桥墩进行基于速度加载控制的实时子结构试验,对比分别采用天然橡胶支座、高阻尼支座和超高阻尼支座的桥梁在地震波作用下的动力响应随加载指数的变化,基于改进超弹性Zener模型采用MATLAB软件对桥梁的地震响应进行数值分析。结果表明:超高阻尼支座的速度相关性较强,高阻尼支座次之,天然橡胶支座的速度相关性较弱;支座的速度相关性对高架桥地震响应的影响随加载指数的增大而增大,加载指数从0.2增加到1.0,采用超高阻尼支座时桥梁的位移响应和内力响应减小最多,支座耗能降低最多。     

钢筋混凝土柱低周疲劳损伤后的阻尼性能试验

通过试验研究了低周疲劳损伤对钢筋混凝土柱动力特性的影响;采用自由衰减法测试并分析了钢筋混凝土柱的刚度和阻尼随损伤发展的变化趋势;通过回归分析建立了与动刚度损伤相联系的阻尼比试验统计公式;根据损伤柱等效截面静刚度与动刚度之间的统计关系,进一步建立了阻尼比与静刚度损伤的试验统计公式。分析结果表明:钢筋混凝土柱的阻尼比随其刚度的降低而逐渐增大,动刚度损伤和静刚度损伤均能够反映阻尼比的变化趋势。     

RC桥墩加载刚度退化及等效阻尼比试验

为揭示钢筋混凝土实心墩和空心墩的刚度退化规律及等效阻尼比,以剪跨比、配箍率和配筋率为设计参数,开展了7个方形实心墩和7个方形空心墩的低周往复加载试验。基于拟静力试验结果,探讨不同设计参数对实心和空心墩的滞回耗能及刚度退化的影响,建立了等效阻尼比与位移延性系数之间的关系,给出方形墩等效阻尼比的统一计算模型。通过文献中8组试验结果评估既有等效阻尼比公式,并验证所提出模型的适用性。研究结果表明：剪跨比对滞回耗能的影响不显著,而增加配筋率则可提高构件耗能能力;剪跨比对刚度退化的影响较配筋率和配箍率大,剪跨比越小的试件刚度退化越快;位移延性系数μ<3时,刚度退化系数随位移延性系数的增加呈指数下降,位移延性系数μ ≥ 3时刚度退化系数随位移延性系数的增加呈线性下降;等效屈服前等效阻尼比与刚度退化系数呈线性关系,等效屈服后等效阻尼比与刚度退化系数呈指数关系。既有等效阻尼比公式中,Priestley、程光煜和张艳青等所提公式的计算结果与试验值较为接近;较既有公式,所建议公式的计算值与试验值更为接近,适用于估算方形实心和空心墩的等效阻尼比。     

考虑初始偏位脱空的板式橡胶支座滞回性能

在运营期长期复杂荷载作用下，部分桥梁板式橡胶支座可能处于偏位脱空的非理想支承状态。为定量分析其对板式橡胶支座滞回性能的影响，设计开展了3组共11种工况的压剪试验，对支座在10%～50%五种初始偏位脱空面积比例及2种初始偏位方向下的滞回曲线、骨架曲线、等效剪切刚度和等效阻尼比等进行了对比分析。结果表明：当支座偏位脱空方向与剪切方向平行时，脱空面积比例对支座力学性能的影响更为显著。在此状态下，支座向偏位正、反两方向剪切时的变形形态迥异，其中向正方向剪切时翘起卷曲严重；支座滞回曲线关于零点不对称，脱空面积比例为40%、50%的2块支座在加载过程中即已破坏；支座等效剪切刚度随初始偏位脱空面积的增大明显降低，与无偏位支座相比最大降幅为32.9%;当支座初始脱空面积比例不超过30%时，不同剪应变对应的等效阻尼比在11%～14%范围内小幅变化，超过30%后因支座损伤加剧，该值显著增加。当偏位方向与剪切方向垂直时，支座损伤程度较小，滞回曲线对称性好，等效剪切刚度随初始脱空面积的增大略有降低，最大降幅仅为9.7%;支座的等效阻尼比始终在10%～16%范围内变化，与无偏位支座相差甚小。最后，拟合出了反映偏...     

基于Payne效应的膜式空气弹簧非线性动刚度模型

本文中提出了一种考虑气囊橡胶Payne效应和热力学等效刚度阻尼滞回特性的膜式空气弹簧非线性动刚度模型,以解决空气弹簧动刚度非线性建模难题,并为气囊结构设计与材料选择提供理论依据。首先,通过示功试验对动刚度实部和虚部进行参数识别,表明在小振幅下,气囊橡胶Payne效应会引起动刚度的增大,并验证了不同振幅和频率激励下模型的正确性。接着,从振幅和频率两个维度给出了各解耦变量贡献度变化趋势的物理解释。结果显示,气囊橡胶的Payne效应使动刚度实部随振幅增大而减小,虚部随振幅增大呈现先增大后逐渐减小的趋势;气体刚度和由热交换产生的等效阻尼会使动刚度实部随频率升高逐渐增大,虚部随频率升高先增大后减小。最后给出了一个反映橡胶气囊动刚度贡献率的膜式空气弹簧新的评价指标,可直接表征空气弹簧低幅动态性能和结构设计与材料选择的优劣。试验表明,该值主要随振幅增加明显下降,橡胶气囊在低振幅时产生的刚度不可忽视。     

高烈度区地震液化场地梁桥抗震设计方法研究

以天津市志成道泰兴路立交桥为背景,围绕着高烈度区地震液化场地梁桥抗震设计方法展开研究工作。推荐高烈度区中、小跨径梁桥采用HDR高阻尼隔震橡胶支座,提出了E2地震作用下HDR高阻尼隔震橡胶支座水平等效刚度的解析迭代算法。针对志成道泰兴路立交桥进行减隔震设计,其理论计算结果满足规范要求。     

板式橡胶支座滑动性能试验研究

为了研究板式橡胶支座的滑动性能,对其进行了压剪试验,重点考察了竖向面压大小和水平加载速率对支座摩擦系数的影响,以及支座滑动过程中的力学性能。试验结果表明:摩擦系数随着竖向面压的增大而减小,随着水平加载速率的增大呈现先增大后减小的趋势;在加载过程中,支座会出现滑动、脱空和卡压现象,应力应变关系曲线上出现应力突变点;支座滑动前的极限剪应变可达到120%以上。建议设计时,在经济可行的条件下,尽量减少面压;在分析支座的滑移现象时,可偏安全地选取较小的摩擦系数,并关注支座脱空和卡压带来的不利影响。     

双层连续梁桥等效线性化方法隔震分析

为了在现行桥梁设计软件上进行连续梁桥的隔震分析,模拟铅芯橡胶隔震支座在地震、温度荷载作用下的非线性,研究了采用等效线性化方法进行桥梁隔震分析的步骤与精度。假设支座初始刚度,加载计算支座的相对位移,并得到支座水平刚度,经过反复迭代得到铅芯橡胶隔震支座的等效刚度。在此基础上将体系简化成线性系统按弹性方法进行计算,以安装了铅芯橡胶隔震支座的双层连续梁桥为例,分别计算等效模型和非线性模型在水平地震、均匀升温、横向风荷载和制动力作用下的响应,并讨论了等效线性化方法计算时的相关问题。与非线性分析结果比较,等效线性化法可以模拟水平地震和温度荷载作用下支座的非线性,结果满足桥梁工程的精度要求。隔震支座在横向风荷载和制动力荷载作用下一般不会屈服,使用第一刚度计算即可。     

非经典阻尼对减隔震连续梁桥地震响应的影响

以组合使用板式橡胶支座与黏滞阻尼器的减隔震连续梁桥为例,采用先强迫解耦再进行模态时程分析的方法,对减隔震装置的不同布设位置和等效阻尼系数取值进行参数敏感性分析。结果表明：减隔震装置产生的集中阻尼改变了结构整体阻尼的分布特性,减隔震装置的布设位置和耗能能力分布越不均匀,结构的非经典阻尼特性越明显;随着减隔震装置等效阻尼系数增加,结构各阶振型模态阻尼比也随之增大,非经典阻尼对结构地震响应的影响也越来越大;可近似解耦范围与桥梁结构形式、等效阻尼系数取值有关。     

铅芯橡胶支座在自锚式悬索桥隔震设计中的应用研究

文中以某双塔混凝土自锚式悬索桥为例,基于主塔内力的减震控制设计,并分析铅芯橡胶隔震支座参数变化对主梁、主塔地震响应的影响,以及隔震结构的减震效果。结果表明,隔震结构基频减小,基频随着隔震支座水平等效刚度的减小而减小;原结构地震作用主要由单塔承担,隔震结构由双塔共同承担;钻芯橡胶支座明显减小了主塔的抗震设计内力,增强了主塔的抗震性能。     

强震作用下LRB规则连续梁桥简化设计方法研究

基于等效线性方法及等效塑性铰理论,根据铅芯橡胶支座(LRB)规则连续梁桥的动力特性以及强震作用下隔震支座和桥墩非线性特征将规则连续梁桥结构简化为单自由度体系,并对于体系的等效刚度及等效阻尼比进行了估计.选取主梁位移及桥墩墩顶位移作为目标位移,利用修正的长周期高阻尼位移反应谱进行了基于位移的桥梁抗震设计.最后给出了设计实例,设计结果与采用SAP2000计算的弹塑性时程分析结果比较满足工程精度要求.适用于具有不同性能水平下的规则型LRB隔震桥梁的初步分析和设计,可以为强震作用下LRB隔震桥梁地震反应分析提供参考.     

橡胶粉改性沥青混合料疲劳性能研究

基于三分点加载试验研究了橡胶粉掺量、橡胶沥青用量、橡胶粉细度以及混合料级配类型对橡胶沥青混合料的疲劳性能的影响,并采用灰色理论分析了这四种影响因素对橡胶沥青混合料的疲劳性能影响的显著性。研究结果表明,随着橡胶粉掺量增加,各应力水平下的橡胶沥青混合料疲劳寿命均呈先增大后减小的变化趋势;增大橡胶沥青用量可以增加橡胶沥青混合料低应变水平下的疲劳寿命,但也会增大橡胶沥青混合料对应变变化的敏感程度;随着橡胶粉颗粒粒径的减小,橡胶沥青混合料的疲劳寿命提高;采用骨架密实结构更有利于提高橡胶沥青混合料的抗疲劳性能;橡胶粉掺量与橡胶沥青混合料疲劳性能的关联度最大。     

抗震支座在高烈度区域曲线连续梁桥减震设计中的应用

为研究高烈度区域内,抗震支座对曲线连续梁桥的减震性能,采用有限元软件Midas Civil 2015分别建立设置普通橡胶支座与高阻尼橡胶支座的全桥三维模型,采用加速度峰值修正的EI Centro波作为地震动输入,对同样地震力作用下,桥梁结构的位移和内力响应进行对比分析,并采用弯矩-曲率曲线对其减震效果进行研究。分析结果表明,设置高阻尼橡胶支座能够有效地改善桥梁墩顶位移与墩身、桩身内力,抗震支座对横向位移减小效果明显,且由于改变了全桥的刚度分布,使得普通支座模型中承受较大弯矩的矩形墩内力大幅度减小,全桥内力趋于合理化。     

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题,提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性,采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响,试验结果表明：动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类,动剪切模量随着剪应变的增大而减小,阻尼比则随着剪应变的增加而增大,变化曲线趋势基本一致;新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小,橡胶颗粒含量达到20%时,动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著,新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后,基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型,Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据,并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后,将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明：新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%,这种新型填料动剪切模量适中,阻尼比较大,具有较好的抗震减震能力,能够替代砂土成为一种回填材料。     

连续梁桥HDR支座的优化配置及减隔震效果研究

结合超越概率水平为40%、10%、2%的地震波,以某连续梁桥为实例进行非线性动力时程分析。分析发现过渡墩处滑动支座在地震中将会产生过大位移,结构有发生落梁的危险;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,使地震荷载在各墩之间分配不合理。通过调整过渡墩处的支座参数,将滑动支座更换为初始水平刚度较大的高阻尼橡胶支座后,支座的位移量得到了较好的控制,各墩的地震响应均较为接近,高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。     

温度对半轴吸振器振动性能影响的实验研究

由双自由度模型设计了三款半轴橡胶吸振器,通过对半轴吸振器系统进行锤击激励,测得了吸振器系统在不同环境温度工况下的共振频率及系统传递率。计算分析了系统主振方向的动刚度和阻尼比特性。结果表明,环境温度的升高会导致该半轴吸振器动刚度减小,阻尼比降低。阻尼材料为氯丁橡胶的吸振器具有比天然橡胶吸振器明显的低温敏感性。在吸振器工程设计时,应注意温度控制。     

平板橡胶支座压剪共同作用时全过程分析

为研究平板橡胶支座在大跨度桥梁结构中的工作性能,采用ANSYS有限元软件,建立4种平板橡胶支座模型,在压剪共同作用下,对平板橡胶支座的受力过程进行分析。分析中考虑大跨结构中产生的水平剪力对平板橡胶支座受力的影响,通过增加螺栓提高平板橡胶支座的水平刚度。分析表明:在大跨度桥梁结构中,平板橡胶支座受到较大水平剪力时的变形很大,最大应力出现在第1层钢板内;通过增加螺栓可有效地减小橡胶支座产生的水平位移,提高其水平承载力。     

高阻尼橡胶耗能性能研究

采用液压伺服作动器、自动数据采集仪和自制剪力架对高阻尼橡胶试件进行了纯剪切试验,分析了高阻尼橡胶特征参数与激励频率、剪应变幅值、粘弹性层厚度、剪切面形状的关系,认为对高阻尼橡胶阻尼器的等价刚度和等价阻尼比计算式中应考虑激励频率和剪应变的影响。运用地震动力分析程序计算了其应用在桥梁上的减震效果,结果表明:高阻尼橡胶的应用可以使桥梁的减震效果提高30%以上。     

煤渣改良土的阻尼比影响因素试验研究

为研究循环荷载给煤渣改良土阻尼比带来的影响,利用GDS动态三轴测试系统对不同围压及频率下的煤渣改良土进行了动三轴试验,获得了煤渣掺量、围压及频率对改良土阻尼比的影响规律。根据影响形式的不同,借助修正的Hardin-Drnevich模型建立了阻尼比的增长模型,并确定了模型中各参数的物理意义。试验结果表明:随着荷载作用次数的增加,各组改良土试样的滞回曲线均逐渐由开口型向闭合型过度,滞回曲线所围成的面积也逐渐减小;改良土滞回曲线所围成的面积随煤渣掺量的增加而逐渐增加,曲线的不闭合程度逐渐增大;当煤渣掺量及加载频率一定时,随着围压的增大,滞回曲线所围成的面积逐渐减小;当煤渣掺量与围压一定时,随频率的增加,改良土滞回曲线围成的面积逐渐减小,低频的作用较为明显;随着动应变的增大,改良土的阻尼比也逐渐增大,其增长速率出现先增大后减小的变化规律;煤渣掺量及围压是最大阻尼比的主要影响因素,随着煤渣掺量的增加,改良土的阻尼比逐渐增大,而围压的影响与之相反;频率主要影响阻尼比的增加速率且低频的影响较为突出。借助修正的Hardin-Drnevich模型所建立的阻尼比增长模型能够较好地反映阻尼比在加载过程中的变化趋势,具有较高的精度,可以为类似工程提供参考。