铅芯橡胶隔震支座单元开发与应用研究

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1、学校代码：10286分类号：TU352.1密级：公开UDC：624学号：150981铅芯橡胶隔震支座单元开发与应用研究研究生姓名：周通导师姓名：李爱群教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年6月6日二级学科名称防灾减灾工程及防护工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席左晓宝评阅人S005108-1S005108-22018年6月7日硕士学位论文铅芯橡胶隔震支座单元开发与应用研究专业名称：土木工程研究生姓名：周通导师姓名：李爱群教授本论文获国家重点研发计划重点专项(2017YFC0703602)和国家自然科学基金项

2、目(51278104)资助。IMPLEMENTATIONANDAPPLICATIONSTUDYOFLEAD-RUBBERSEISMICISOLATIONBEARINGSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHOUTongSupervisedbyProf.LIAi-qunSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我

3、个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宂成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。牙丄了：：研宄生签名一日期．／句东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研宂所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位，可以采用影印论文的复印件和电

4、子文档、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被査阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研宄生院办理。：期丨以研宄生签名成直导师签名：喊＾＞＾：＞／摘要摘要结构隔震技术在工程实践中得到了广泛关注和迅速发展，成为有效改善结构性态、提高结构安全性和增强结构功能性的重要手段，铅芯橡胶支座是目前应用最为广泛的隔震装置之一。本文以铅芯橡胶隔震支座的单元数值模型开发与结构隔震分析为研究核心，从支

5、座压剪状态下界限承载性能、单元模型的开发及验证、近场向前方向性地震动随机建模型与合成方法、隔震结构整体层次的易损性评估这四个方面进行了较为系统的研究。主要研究工作及成果如下：(1)铅芯橡胶支座压剪状态下界限承载性能的数值研究定量描述支座压剪状态下失效模式对于其在地震作用下的性能评估至关重要。首先，本章基于有效剪切模量Geff的概念并结合支座弯曲模量Eb的三个不同简化公式推导了支座的初始临界承载力Pcr,0，与现有Pcr,0试验结果对比以评估它们的准确性；随后，建立了支座的三维有限元实体模型并根据支座临界承载力-侧移试验结果验证了模型的合理性；基于此，给定了支座剪

6、切破坏的定量标准，针对支座压剪状态下的界限性能进行了参数化研究。结果表明，当综合考虑Geff和基于pressuresolution的Eb简化公式这两者时，能够较好地估计支座的Pcr,0；支座的内外径比值对于支座临界承载力-侧移关系的影响较小，且重叠面积法能够较合理地描述支座临界承载力随侧移的变化关系；支座的失稳破坏与剪切破坏两种破坏模式发生的先后顺序主要取决于第二形状系数S2；此外，当S2保持不变时，随着第一形状系数S1的增加，支座的极限剪切变形能力有所提高。(2)铅芯橡胶支座单元模型的开发及验证研究为实现隔震结构的整体精细化分析，本章基于OpenSees开发了

7、铅芯橡胶支座的单元模型，在水平方向上综合考虑了支座双向耦合效应及屈服后剪切刚度随竖向荷载的变化效应；在竖直方向上计入侧移对于压缩刚度、临界承载力的影响，并考虑了支座拉伸方向上累积损伤、强度退化等力学性能。为验证单元模型的有效性，分别针对静力水平双向位移控制试验、静力循环拉伸试验及隔震桥梁振动台试验进行了模拟分析。结果表明，本单元模型能够较为合理地模拟支座各个方向上的主要力学特性，在单元内部考虑支座力学性能的变化效应可以较为准确地反映其在地震作用下的响应，为进一步开展隔震支座失效模式识别及隔震结构易损性分析奠定基础。(3)近场向前方向性地震动随机建模与合成研究近场

8、向前方向性地震动对于长周