考虑滞回温变效应的铅芯橡胶支座隔震性能初探

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:velvet_flower
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基础隔震技术是通过在建筑结构基础顶面和上部结构之间设置隔震装置,从而使结构的自振周期得到延长,避开地震动的主要频率范围,减小甚至阻隔部分地震能量向结构上部传递,以达到保护上部建筑结构安全的目的。在以往的地震中,基础隔震结构已经过大量的隔震效果检验,并在国内外得到了广泛的应用。经过数十年的发展,众多学者对基础隔震技术开展了广泛的研究,各式各样的隔震装置相继出现,其中铅芯橡胶隔震支座以其构造简单且性能稳定的优势成为了隔震体系的主流之选。在地震作用下,铅芯橡胶隔震支座不仅可以延长结构的自振周期,还可通过铅芯的变形耗散地震能量,进一步降低结构破坏,是目前结构工程中使用较多的一种隔震装置。但同时也存在铅芯材料由于滞回温变导致铅芯塑性快速发展而引起的铅芯橡胶支座刚度随之快速降低的问题,而受目前国内压剪试验机加载能力的限制,这种因强烈地震作用下高速度大变形引起的滞回温变效应所带来的刚度退化问题被严重低估,在实际设计中被忽略不计,给铅芯橡胶支座隔震技术的应用埋下了隐患。围绕这一问题,本文在众多学者研究的基础上开展了探索性研究,主要工作如下:1.首先介绍了国内外隔震结构的发展、常用隔震支座的材料构成和隔震原理以及国内外橡胶隔震支座温度相关性的研究进展。2.以工程中常用的天然和铅芯橡胶支座为研究对象,在常温条件下采用不同加载频率与加载幅值对隔震橡胶支座进行一系列压剪试验,提出了摩擦力和惯性力对剪力的修正方法,探究了压剪试验加载频率与幅值变化对支座内部温度以及两种支座各项力学性能的影响规律。随加载频率的增大,支座内部温度上升越为明显,其中在最大加载频率为0.67Hz时,天然与铅芯支座在前三圈循环下的升温幅度分别为5.24%和29.98%;加载幅值从25%增大至250%,隔震支座水平等效刚度和屈服后刚度的最大下降幅度分别为67%和55%,特征强度的增长幅度范围为64%至188%,且天然与铅芯支座耗能约增加15至26倍;此外,铅芯支座的内部温度上升幅度和各项力学性能均明显高于天然支座,但随着加载进行,铅芯支座的特征强度出现了更为明显的刚度退化,在前三圈循环加载中天然与铅芯支座的特征强度分别退化了3.34%和12.2%。3.在试验结果的基础上,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对铅芯橡胶支座的拟静力加载试验工况进行模拟,模拟过程中考虑了铅芯力学参数与温度之间的动态变化。利用ANSYS进行显式有限元分析可以较好地模拟出铅芯橡胶支座在不同水平剪切变形下的滞回曲线;加载过程中铅芯橡胶支座的剪切变形越大,其铅芯温度的变化幅度和升温速率也越大,并且铅芯温度变化与支座剪切变形之间呈正相关;加载过程中,大剪切变形下支座内部铅芯温度变化对支座各项力学性能的影响更加明显。4.从单质点隔震体系的简化模型出发,输入不同持时和PGA的地震动记录,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对铅芯橡胶支座进行动力响应分析,对比考虑支座温变效应后,隔震支座水平相对位移、加速度、顶底板间剪力峰值以及结构自振周期变化幅度,得到了不同类型地震动作用下支座温变效应对其各项性能的影响效果。在考虑支座温变效应后,由于铅芯升温所导致的支座水平刚度下降,不仅能够降低基础隔震结构的加速度响应,增大支座水平向加速度的隔震率,降低支座的层间剪力峰值,但同时也进一步增大了隔震层位移,使得隔震层侧向变形存在超设计位移风险。
其他文献
建筑土地资源紧缺是我国社会发展面临的重要问题。震害调查和地震记录结果表明,建筑结构的震害不仅与近地表沉积物密切相关,同时也受到各类地形地貌的强烈影响。在地震灾害频发的今天,研究各类抗震不利地段的地震场地效应具有巨大的现实意义。本研究在收集大量地形、地貌的资料基础上,对抗震不利地段的强震动特征开展了相关研究:(一)收集整理了日本Ki K-net台站的钻孔数据,并根据其等效剪切波速情况进行了中国场地分
学位
人脸识别系统已经成为身份认证中最著名的生物识别技术之一,并已经广泛应用于军事、安防和日常生活等领域,故人脸识别的研究具有重要的研究意义和落地价值。在嵌入式设备中,人脸识别系统的识别速度和识别精度是极为重要的。将人脸识别技术移植到这种资源受限型设备上时,往往需要经过模型压缩等加速方法的处理。知识蒸馏是一种实际应用较广,且易于训练的模型压缩方法。现有的知识蒸馏算法需要大量带标签的人脸数据,可能会涉及身
学位
目的:探究NLR、PLR、PLT对原发性肝细胞癌(HCC)患者肝切术后肝衰竭(PHLF)的相关性及预测价值。方法:回顾性分析青海大学附属医院肝胆外科2015年1月-2022年1月因原发性肝细胞癌住院并行手术治疗的患者(N=96例)资料。并收集患者临床信息:病人的性别、年龄、身高、体重、是否感染慢性乙型病毒性肝炎、肝功能Child-pugh分级;术前入院第一次实验室检查指标:国际标准化比值(INR)
学位
震源、传播途径和场地条件是影响地震动的三个主要因素,其中,场地条件对地震动的影响相当复杂。观测数据分析表明,场地的土质条件以及孤突山包、盆地、河谷等局部剧烈起伏的地形都会显著影响地表地震动特征,在地震工程领域已经得到了广泛的关注和研究。上世纪70年代开始,有限元、有限差分、边界元和边界积分以及离散波数法等数值方法用于计算均匀半空间上复杂场地地震反应。80年代,形成了先估计埋藏结晶基底表面地震动,再
学位
历史资料表明,强震过后往往伴随着大量余震发生,强烈的余震会加重工程结构震害,还会影响震后救灾以及结构震后修复和加固成本。余震对结构破坏状态有着不可忽略的影响,更需要在结构设计阶段予以充分考虑。目前我国抗震设计规范只考虑一次地震作用进行结构设计,并未将余震的影响纳入设计规范,结构遭遇强震后往往也会经历多次余震作用,这会进一步加重结构损伤甚至造成结构倒塌,从而导致更大的经济损失和人员伤亡,并且增加地震
学位
2021年5月21日云南省漾濞县境内发生了Ms6.4强烈地震,共导致了3人死亡和34人受伤,地震造成的直接经济损失超过322.711亿元,此次地震给灾区民众的生命和财产安全均造成了重大影响。震后,灾区交通网络系统总体情况良好,救援路线未受到严重阻碍,但灾区多处桥梁和道路仍受到不同程度的损伤。桥梁作为交通网络的重要组成部分,只要在地震中发生严重损伤或倒塌,都可能导致部分地区抗震救灾工作受到影响。中小
学位
我国是地震灾害风险最高的国家之一,庞大的人口基数和复杂和脆弱的工程系统致使我国在多次地震中遭受了巨大的人员和财产损失。由于通常难以在地震发生后第一时间了解灾区情况,政府需要根据对地震受灾情况的初步评估结果确定地震响应等级、启动应急预案、部署安排救援力量、合理高效开展救援工作。其中,地震人员死亡评估是地震灾害评估的重要组成部分,人员死亡情况也是确定地震应急响应级别的关键依据。为了建立适用于我国的地震
学位
在全球环境不断恶化和我国“碳达峰,碳中和”目标提出的背景下,可再生能源已经成为未来能源发展的焦点。风电是目前较为成熟的可再生能源发电方式,但是由于风资源波动性和间歇性等特点,大规模的风电并网不仅给电网的安全运行带来了很多问题,也导致其在市场竞争中难以取得优势。在风电等可再生能源高比例接入的电网中增加储能装置已经成为一种广泛应用的解决方案。电化学储能目前应用最广泛,但是电化学储能装置的性能会随着充放
学位
工程抗震设计中要考虑建筑物所在地的场地条件。局部场地条件是地震动传播中不可忽略的影响因素,在地震中主要的表现形式是对地震动存在不同程度的放大作用,这将直接影响到地震灾害的严重程度。因此,土层地震反应分析是地震小区划、场地安全性评估工作中的重要内容。土层地震反应分析方法,主要分为两类,一为频域等效线性化方法,二为时域非线性计算方法,并具体衍生出不同的具体计算方法。目前,频域等效线性化计算方法包括3个
学位
地震预警作为一种有效的减灾手段,已经在日本、美国等多个国家得到了应用,我国也正在实施“国家地震烈度速报与预警工程”。P波是地震预警系统中实现快速预警的基本信息,在地震预警中的地震定位、震级估计以及影响场预测中发挥着重要的作用。目前,地震预警系统中常用的P波初至自动捡拾方法是基于信号幅值突变特征的单参数识别方法,这种方法难以排除大幅值背景噪声导致的误触发问题,以及P波幅值缓慢增长导致的到时捡拾结果滞
学位