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基于地下结构布设隔震支座可有效控制结构地震反应,以某实际两层两跨地铁车站为研究对象,建立了橡胶支座布设于地铁车站结构的三维全时程动力分析模型,探讨了橡胶支座关键设计参数-水平刚度比对多层地铁车站减震结构地震响应的影响,并进一步分析了在最佳水平刚度比条件下减震结构的动力响应.研究结果表明:①中柱布设橡胶支座后,中柱内力及位移均有不同程度的减小,表现出良好的减震效果;②水平刚度比的变化对减震结构中柱的动力响应结果影响显著,对结构侧墙的动力响应结果影响较小,且水平刚度比会对中板的变形模式产生影响,综合考量,建议最佳水平刚度比的范围为0.06～0.08;③在最优水平刚度比条件下,结构中柱位移减震率最高可达85％,且中柱及侧墙始终处于安全工作状态,达到了破坏模式可控的效果.

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土-结相互作用 减震效果 水平刚度比 橡胶支座 地铁车站

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隔震支座除了保护上部结构,还应当能控制结构在地震下的最大位移和残余位移.为此,提出了由预松弛的形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)棒和铅芯橡胶支座(lead rubber bearings,LRB)组成一种新型隔震系统,即间隙式SMA隔震支座.首先,简述了间隙式SMA LRB的构造及工作原理.其次,进行了间隙式SMA支座的性能试验.最后,基于OpenSees,以一个5层框架结构为例,对比了有无隔震支座结构的地震响应,探讨间隙大小对减震效果的影响.弹塑性时程分析结果表明,该隔震支座在小震时仅拥有橡胶支座提供的较低刚度,上部结构表现出理想的地震响应.随地震动强度增大,SMA进入工作状态,提高了支座的水平刚度,并提供一定的自复位功能,有效地减小结构残余变形.该装置具有较好的自复位、限位和耗能能力.

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间隙阻尼器 地震响应 自复位能力 形状记忆合金(SMA) 隔震支座 框架结构

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系统自振频率限制是海上风机结构设计中的一个关键因素。运行状态下风机动力荷载会引起基础的水平侧移,较大的水平侧移会导致基础刚度的降低,进一步影响风机系统的自振频率。该文基于有限元软件ABAQUS平台,建立单桩式海上风机结构系统的自振频率数值模型,并讨论运行状态下基础水平侧移对大直径海上风机系统自振频率的影响。模型中考虑了塔筒的变截面特性;桩-土相互作用通过p-y曲线方法模拟;桩和塔采用梁单元模拟;通过Pushover分析汇总出水平侧移引起的桩顶水平刚度。研究结果表明:桩基侧向位移会降低风机结构体系的自振频率;桩基侧向位移对基频的影响较小,对高阶频率的影响显著;大直径海上风机的频率计算中可忽略风机...

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单桩基础 桩-土相互作用 自振频率 海上风机

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基于浅埋地下框架结构的破坏机理和减小中柱水平变形的局部减震设计理念,探讨了橡胶支座在地下车站结构中的适用性和有效性.首先从理论上阐明了地下车站中柱柱顶设置橡胶支座的减震原理,然后建立橡胶支座的三维精细化有限元模型,采用动力时程分析方法,对比研究了天然叠层橡胶支座(LNR)和铅芯橡胶支座(LRB)两种类型减震装置在地下车站中的减震效果.最后,探讨了橡胶支座水平刚度特性对结构体系减震效果的影响规律.研究表明:柱顶设置橡胶支座改变了结构的抗侧力分配,大幅度降低了地下车站中柱的地震响应,并且相比于LRB,LNR表现出更好的减震效果.此外,随着LNR水平刚度的增大,中柱的减震效果逐渐减弱,但对支座位移及侧墙变形起到了有利的控制作用.因此,合理地选择橡胶支座类型及参数,可实现地下结构的减震控制和支座性能的优化.

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地下车站 水平刚度 橡胶支座 减震效果 中柱

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当采用地基反力法或平面有限元法进行内撑式支护体系下基坑稳定及变形分析时,支护体系的水平刚度系数是重要的参数之一。考虑计算单元中两支撑刚度差异、计算单元相邻两侧单元的支撑间距不等对水平刚度系数的影响,建立一种更精确的修正解析计算方法,提出了计算单元内任意点处水平刚度系数解析公式。为了验证该方法与现有解析方法相比所具有的优越性,以北京地铁某盾构竖井基坑工程为背景,分别采用已有解析方法、本文修正解析方法、数值模拟方法对该工程中的钢管混凝土内支撑体系、钢管内支撑体系进行变形分析,并将解析方法计算结果与实测结果对比分析。研究结果表明:对支撑长度相同、两侧单元的支撑间距相等的内支撑体系计算单元,3种方法对水平刚度系数的计算结果基本相同;当计算单元端部两支撑刚度差异很大,或与该单元相邻两侧单元的支撑间距相差较大时,已有解析方法已无法反映内支撑体系变形特征,本文修正方法与数值模拟方法对内支撑体系变形的计算结果仍相吻合,水平位移计算结果符合实测环梁变形曲线特征。所提出的内支撑体系水平刚度系数修正公式与现有解析方法相比更为精确。

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解析公式 水平刚度系数 基坑工程 修正计算方法 内支撑体系

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叠层橡胶支座是隔震技术关键因素之一,研发了一种串联型变刚度叠层橡胶隔震支座。该串联型变刚度叠层橡胶隔震支座初始阶段提供较小水平刚度(小于串联型变刚度叠层橡胶隔震支座中较小直径支座的刚度)。当水平剪切变形达到设计目标时,通过限位装置提供第二刚度,使其出现较大变形时具有较大的大水平刚度。通过足尺支座试验,研究了该串联型变刚度支座的竖向性能、水平性能和滞回性能,并给出了该串联型变刚度支座的计算模型。

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叠层橡胶支座 隔震技术 串联型 变刚度

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针对索线导轨滑块与橡胶隔震支座并联的抗拉隔震装置,本文将索线布置成V形并减少了导轨的数量。设计了2种不同规格的抗拉隔震装置,并针对其拉伸性能进行了试验研究。试验结果表明,该装置对支座水平刚度的影响较小,能够在不同水平剪应变下为橡胶支座提供稳定的抗拉能力。另外,在剪切拉伸滞回过程中,装置的拉伸性能随滞回次数的增加逐渐趋于稳定,索线提供的拉力随其数量的增加而增大,并与其本身的抗拉性能有关。

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抗拉隔震装置 拉伸性能 橡胶隔震支座 剪切拉伸 V形索线

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为了研究尼龙橡胶隔震支座力学性能及加强层材料对支座力学性能的影响,设计了3种尼龙橡胶隔震支座,进行了力学性能对比试验。试验内容包括竖向压缩性能试验、水平剪切性能试验和极限性能试验。结果表明:尼龙橡胶隔震支座力学性能稳定,而支座的竖向刚度、水平刚度和阻尼比与加强层材料有关。尼龙橡胶隔震支座竖向极限承载力达20 MPa以上,水平极限剪应变达350%,可以满足村镇低矮房屋的抗震要求。

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隔震支座 极限剪应变 竖向刚度 水平刚度 阻尼比 极限承载力 试验研究

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针对竖直索线导轨滑块机构与橡胶隔震支座并联的抗拉隔震装置,采用了4种不同规格钢丝绳作为索线,并对其进行了剪切拉伸试验。结果表明:该装置能够在不影响支座水平刚度的情况下,为支座不同的水平剪应变提供稳定的竖向拉力。另外,在剪切拉伸滞回过程中,装置的拉伸性能随滞回次数的增加逐渐趋于稳定,同样规格索线提供的拉力随数量的增加而增大,索线提供的拉力与索线本身的抗拉性能有关。

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剪切拉伸 抗拉隔震装置 索线 橡胶隔震支座 拉伸性能

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针对实际多维结构的偏心距难以直接获得的情况,提出基于扩展卡尔曼滤波算法实现偏心结构整体质量、水平刚度和偏心距的同步识别方法,并由此指导调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)的实际最优布置位置。以一非对称钢筋混凝土框架结构为例,基于自由振动及参数识别算法实现结构整体偏心距等参数的准确识别,分析了不同位置布置TMD对结构减震效果的影响。结果表明:扩展卡尔曼滤波对结构多参数识别具有较高的精度,在此基础上选取合理位置布置TMD对双向偏心结构具有更好的减震效果,且具备较强的工程可行性。

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扩展卡尔曼滤波 参数识别 调谐质量阻尼器 偏心结构 减震控制

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