橡膠支座隔震結構模型動力相似機理及設計方法研究

《橡膠支座隔震結構模型動力相似機理及設計方法研究》是依託同濟大學，由盧文勝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：橡膠支座隔震結構模型動力相似機理及設計方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：盧文勝
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

橡膠支座隔震結構模型動力相似是振動台試驗研究亟需解決的關鍵問題。擬研究不同比例橡膠支座隔震結構模型動力相似機理，聚焦因縮尺而導致上部結構、轉換層及隔震層相似常數的變化，以及基於動力效應的相似常數調整方法。首先研究不同尺寸橡膠支座的滯回性能，尋求不同比例隔震支座的力學性能相似要點，揭示隔震層關鍵參數的動力相似機理；進而分析縮尺給模型結構的多維尺寸、剛度及質量等參數帶來的影響，研究帶隔震層整體結構變形破壞和耗能機制等，提出隔震模型結構動力相似設計方法；其三，建立隔震結構有限元數值模型，設計製作典型縮尺隔震模型，開展帶隔震層整體結構試驗分析，驗證隔震結構動力相似機理和方法。項目研究成果將揭示隔震結構基於結構動力效應相似的理論本質，明確影響橡膠支座隔震結構模型相似關鍵參數，拓展複雜結構相似模型設計方法，為類似複雜結構模型動力相似機理和相似設計提供理論和技術依據。

結題摘要

橡膠支座隔震結構模型動力相似是結構模型振動台試驗亟需解決的核心技術和關鍵問題，其中小尺寸橡膠支座的力學性能、不同尺寸橡膠支座之間的相似機理、橡膠隔震層的相似機理以及基於整體結構動力效應的橡膠支座隔震結構相似設計方法等，尚缺乏系統、深入的研究。本項目研究了不同比例橡膠支座隔震結構模型的動力相似機理，從不同尺度鉛芯橡膠支座相似機理出發，研究了因縮尺而導致的結構模型轉換層和隔震層相似參數的變化對模型試驗結果的影響，提出了基於結構動力效應的相似常數調整方法。首先通過試驗與數值模擬對不同尺寸橡膠支座的力學性能進行研究，證明縮尺鉛芯橡膠支座的水平性能與原型支座具有較好的相似關係，但豎向性能則隨著第一形狀係數的降低產生較大的軟化失真；深入分析小尺寸橡膠支座各向力學機理和關鍵影響參數，提出了相似設計要點，給出考慮豎向壓應力影響的豎向剛度公式，供小尺寸鉛芯橡膠支座的設計使用；接著建立了橡膠支座隔震結構典型縮尺模型的OpenSEES模型，對多維尺寸、剛度和質量等關鍵參數變化及其動力相似機理進行剖析，提出了考慮結構效應的橡膠支座隔震結構模型動力相似設計方法，該方法不再拘泥於單個橡膠支座的相似，而是從結構效應出發，建立模型與原型間的相似，不僅能夠保證模型結構反應準確代表原型結構，還賦予結構模型設計更多的靈活性。其三，結合原型和模型橡膠支座的試驗數據與隔震結構典型OpenSEES模型，開展了帶隔震層整體結構數值分析，驗證所提出的隔震結構動力相似機理和設計方法。項目研究成果揭示了隔震結構基於結構動力效應相似的理論本質，明確了影響橡膠支座隔震結構模型相似的關鍵參數，進一步擴展了隔震結構模型設計方法，為類似模型動力相似設計提供理論和技術依據。後續將重點研究橡膠支座的力學性能及相似關係的不確定性，以及基於多維本構變換的試驗驗證方法。