不锈钢复合芯板剪切型摩擦消能器试验研究

为了解决传统摩擦消能器性能不稳定、价格昂贵等问题,研发了一种以双面不锈钢复合钢板为芯板的剪切型摩擦消能器。该消能器由复合钢板的不锈钢复层与石棉摩擦片组成耗能摩擦副,通过碟形弹簧和预压螺栓调节滑动摩擦面承受的面压力。提出了消能器极限位移、极限荷载和面压力等试验关键指标的计算方法。对3个消能器进行低周往复加载试验,考察其滞回曲线、耗能能力、极限破坏特征及疲劳性能。结果表明：采用不锈钢复合芯板的剪切型摩擦消能器构造合理,滞回性能稳定,耗能能力良好,抗疲劳性能优异。设计位移幅值下累积加载90次,消能器承载力不下降,滞回性能稳定。低周疲劳作用下芯板不同材质复合界面性能可靠,不锈钢复合板可用作摩擦消能器的芯板。     

一种新型钢管橡胶摩擦耗能器试验研究

基于滑动摩擦耗能理论,提出了一种新型钢管橡胶摩擦耗能器。为了研究耗能器滞回性能,设计了试验试件进行了不同螺栓扭矩、加载制度、加载速率和加载幅值工况下的低周反复试验。试验结果表明,在低周反复加载下,耗能器在所有工况中摩擦力均较为稳定,连续疲劳加载工况下依然能够稳定耗散能量,表现出了良好的耗能能力,且试验后摩擦橡胶块磨损较少,有利于长期使用。耗能器在加载过程中造成的摩擦橡胶块的磨损及外摩擦管内温度的上升,将导致摩擦橡胶块与外摩擦管内壁之间的法向接触应力和摩擦系数的减小,从而降低耗能器的摩擦力。其中,摩擦橡胶块的磨损对耗能器的摩擦力影响较大。     

Q235钢芯材屈曲约束支撑的超强特性研究

以国内外近年来的各类型屈曲约束支撑（BRB）的试验数据为基础，提出了与BRB承载力超强相关的应变硬化系数和拉压不平衡系数上限值的计算公式。设计并完成了7组Q235钢芯材BRB轴心受力试验，分析了超强系数与峰值应变和累积塑性应变之间的关系，研究了加载速率对超强系数的影响。结果表明：虽然离散性较大，但Q235钢芯材BRB的应变硬化系数和拉压不平衡系数均表现出随峰值应变的增大而增大的趋势。在设计中可采用建议的超强系数包络值以更加合理地考虑BRB的超强特性。BRB是位移相关型消能器，但试验中BRB试件在应变速率约为01/s的动力加载作用下的拉压不平衡系数明显大于相同峰值应变下静力加载试验结果，说明加载速率对BRB受压性能影响明显，对该现象有待深入研究。     

不同加载路径下钢筋混凝土框架柱抗震性能的试验研究

本文对九根不同轴压比的钢筋混凝土悬臂柱进行了不同加载路径下静力周期反复荷载的试验研究。加载路径有单八字形、方形和圆形三种,并对变轴力加载情况作了初步探讨。主要讨论了加载路径和轴压比对构件强度和延性等抗震性能的影响。试验结果表明:加载路径对柱的强度和延性以及钢筋的粘结滑移等有明显影响;柱内存在明显的双轴耦合作用;变轴力加载使柱的延性和刚度比定轴力加载有所下降。     

基于高强钢环簧的摩擦耗能自复位消能减震阻尼器受力性能与试验研究

可恢复功能结构是目前地震工程研究的热点,也是未来发展趋势,以可恢复功能结构为背景,提出了基于高强钢环簧摩擦耗能的自复位消能减震阻尼器,分析了阻尼器的工作原理并给出了构造方案。通过低周往复加载试验考察多次序列地震作用下阻尼器的抗震性能。试验结果表明：采用高强钢环簧的自复位消能减震阻尼器变形能力可调节、自复位性能优良;滞回性能稳定,具有良好的抗震可恢复性;环簧锥形摩擦面处理工艺对阻尼器自复位性能与耗能能力会产生一定影响,当摩擦系数增大时,自复位性能有所降低,但耗能能力增大;所提出的阻尼器理论刚度预测公式计算结果与试验结果吻合较好,可为工程设计提供参考。     

接触压力下CFRP板-钢界面摩擦系数试验研究

CFRP板-钢界面摩擦系数是预应力CFRP锚具锚固性能的关键参数，为增大摩擦系数以提高锚固效率，首先采用抛光处理、化学腐蚀和滚花等得到不同粗糙度的钢夹片表面，然后对CFRP板-钢夹片界面在20～100MPa的接触压应力下的摩擦行为进行静力张拉试验，分析不同CFRP板厚、钢表面粗糙度和接触压力的CFRP板-钢夹片的摩擦力-滑移曲线和界面磨损情况，得到CFRP板-钢界面的静、滑动摩擦系数。结果表明，短期力学试验条件下静摩擦系数实测值范围为0.11～0.33,滑动摩擦系数较小，范围为0.04～0.31。接触压力作用下钢夹片表面粗糙颗粒对CFRP表面产生的犁沟效应是摩擦力的来源，而随着CFRP板-钢界面磨损量增加，滑移后产生自润滑效应，导致滑动摩擦系数减小。摩擦系数主要取决于CFRP板厚、接触面粗糙度和接触压力的相互匹配，较厚CFRP板具有较大的摩擦系数。     

摩擦摆支座的摩擦系数影响因素分析

摩擦摆式隔震支座(Friction Pendulum Bearing,简称FPB支座)利用其特有的圆弧面延长结构的振动周期,通过不锈钢板和聚四氟烯板之间摩擦耗散能量,因此摩擦系数对FPB支座性能的正常发挥有重要影响,而支座压应力、摩擦滑移速度、环境温度及摩擦面润滑剂的使用等都对聚四氟乙烯板-不锈钢接触面的摩擦系数有明显影响。本文对FPB支座摩擦副进行试验,主要考虑多组摩擦副的摩擦系数在不同压应力、不同滑移速度下,摩擦系数的变化规律,进一步通过理论分析推出支座摩擦系数的变化对摩擦摆支座隔震性能的影响。     

四通道静力作动器协同重型反力系统的受力验证与分析

结构试验试件具有结构形式多变、受力状况复杂等特点,而一套完备的加载装置,是试验能够顺利进行的基础。某大学结构实验室配备了反力架、反力墙与电液静荷伺服加载系统,构成了静力作动器与重型反力系统协同工作的加载装备,通过数值模拟、理论分析与试验研究相结合的方式验证此组合的工作与安全性能。结果表明,试验组合各项性能表现良好,可直接投入实验使用,且分析结果可为今后的加载系统优化设计及分析提供依据。     

模袋砂循环剪切试验有限元模拟

前人采用拟静力法通过对土工模袋进行循环剪切试验,探究其减振消能特性。但是关于土工模袋减振消能数值模拟的研究还相对较少,本文运用Abaqus有限元软件建立三维有限元模型,采用动态约束法模拟袋内土体与袋子接触,模拟了土工模袋循环剪切试验,模拟得到的水平力与水平位移滞回圈与前人试验结果基本吻合。随着袋子——土体摩擦系数的增大,模袋摩擦耗能逐渐减小,非弹性耗能逐渐增大。     

反复弯剪对高强度螺栓端板连接节点抗滑移性能影响——轻型薄壁钢构件高强度螺栓端板式连接系列研究之三

报告了反复弯剪荷载下高强度螺栓摩擦面采用醇酸铁红处理的端板式连接节点的试验结果 ,并与单向静力弯剪荷载下的连接性能进行比较分析。结果表明 ,对低抗滑移系数的高强度螺栓端板式连接 ,反复加载后的承载性能与单调加载时基本相同     

基于高强钢碟簧和复合摩擦材料的自复位消能减震阻尼器受力性能与试验研究

为提高建筑结构抗震韧性,实现震时响应可控,震后易修复的性能目标,提出一种基于高强钢碟簧和复合摩擦材料的自复位消能减震阻尼器,给出一种基本构造方案,分析阻尼器不同阶段的工作原理,理论推导滞回曲线及各阶段刚度、承载力计算公式。通过多次往复加载试验,对碟簧和摩擦片的基本性能,以及多次地震作用下阻尼器的滞回性能和低周疲劳性能进行了考察。试验结果表明,高强钢碟簧性能稳定,复合摩擦材料耗能能力优异;基于两者组合的自复位消能减震阻尼器具有良好的可调节刚度、承载力以及优异的自复位性能;阻尼器滞回耗能稳定,可实现震后功能恢复,低周疲劳性能好。提出的阻尼器工作过程中各阶段刚度及承载力计算公式与试验结果吻合较好,可为工程设计提供参考。     

往复荷载作用下配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙抗侧力性能研究

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型，工程结构服役安全保障需求陡增，提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素，是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础，判断结构服役性态的敏感指标并进一步实现指标的智能识别是工程结构诊断智能化的首要任务。为此，围绕工程结构运维公共建筑、地铁隧道、公路桥梁、公路路面等多个场景中的敏感服役指标的智能识别开展综述研究；梳理关键敏感指标，进一步对指标的智能化识别方法进行归纳总结。结果表明，以深度学习为代表的新一代人工智能技术有效推动了结构服役敏感指标的感知识别研究与应用，其中数字图像方法与深度学习算法在工程结构变形、表面病害智能识别中取得了良好的效果，展现了全面的应用优势。     

往复荷载作用下配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙抗侧力性能研究

为研究配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙的抗侧力性能,首先以4个摩擦型阻尼器研究了阻尼器的静力和动力特性,摩擦型阻尼器由高强螺栓穿过内、外钢板组成,钢板间夹有摩擦材料,包括无石棉有机材料NAO-780和聚四氟乙烯PTFE两种,内钢板设有长圆孔。当阻尼器激发,内、外钢板开始相对滑动耗能,当高强螺栓抵住长圆孔端部,则阻尼器锁定。阻尼器试验结果表明：阻尼器激发力与高强螺栓扭矩成线性正相关。摩擦材料NAO 780在不同加载幅值和频率下摩擦性能稳定。进而,将所研发的摩擦型阻尼器引入钢木混合剪力墙中,通过往复加载试验研究了钢木混合剪力墙的抗侧力性能。试验结果表明：阻尼器激发力越大,试件初始刚度越高,但木剪力墙损伤更严重;阻尼器内钢板长圆孔长度越长,木剪力墙可得到更多保护,但阻尼器锁定推迟,钢框架侧向变形增大。合理设置阻尼器激发力和阻尼器内钢板长圆孔长度可减小钢木混合剪力墙在地震作用下的损伤,使其在大侧移下仍有充足的抗侧能力储备,提高其抗震性能。     

木质变摩擦阻尼器滞回性能的试验研究与理论分析

基于对摩擦阻尼器材料及构造的改进,研制了一种木质变摩擦阻尼器。对9个不同参数的木质变摩擦阻尼器试件进行了低周反复荷载试验,研究了阻尼器的滞回性能,分析了摩擦块的坡度、螺栓预紧力等因素对阻尼器耗能性能的影响。根据木质变摩擦阻尼器的构造特点及工作原理,建立了其力学分析模型,确定了适用于该摩擦阻尼器的滞回规则和相应的滞回模型,并利用试验数据对滞回模型进行了验证。研究结果表明：木质变摩擦阻尼器的输出力在大变形时显著提升,滞回曲线较为饱满,具有分阶段耗能的特点,表现出稳定且良好的耗能性能;木质变摩擦阻尼器的耗能能力与木质摩擦块坡度和螺栓预紧力呈正相关。建立的滞回模型能较准确地反映木质变摩擦阻尼器的工作性能,理论与试验滞回曲线吻合较好。     

泡沫铝/聚氨酯复合材料摩擦阻尼器性能试验研究

基于泡沫铝/聚氨酯复合材料（aluminum foam/polyurethane,简称AF/PU）是一种同时具有铝材料的摩擦性能和聚氨酯的黏弹性的复合材料,由此研制出一种能够发挥黏弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自耗能特点的泡沫铝/聚氨酯复合材料摩擦阻尼器（AF/PU摩擦阻尼器）,并对该阻尼器进行位移幅值、频率等相关性的性能试验和疲劳性能试验。以最大输出力、刚度和阻尼比为指标,研究该阻尼器的性能规律,采用修正的Bouc-Wen计算模型模拟其滞回曲线,并对比模拟结果和试验结果。研究结果表明：AF/PU摩擦阻尼器的滞回曲线饱满,具有较高且稳定的阻尼比。该阻尼器的力学性能随位移幅值和循环次数的增加而呈现分阶段性,但是加载频率的影响却较小,该阻尼器是一种典型位移幅值相关的变刚度摩擦阻尼器。修正的Bouc-Wen模型的模拟结果与试验结果二者吻合良好。     

Numerical and experimental study of hysteretic behavior of cylindrical friction dampers

Frictional dampers utilize the mechanism of friction for absorbing and dissipating the energy imparted to the dynamic systems. Frictional dampers are widely used in mechanical systems in various industries in order to mitigate the impact and vibration effects. Frictional dampers are also utilized in structures as means of passive control to improve the seismic behavior of structures.In this investigation, an innovative type of frictional damper called cylindrical friction damper (CFD) is proposed. This damper consists of two main parts, the inner shaft and the outer cylinder. Dimensions and properties of the main parts are defined based on seismic demand of structures. These two parts are assembled such that one is shrink fitted inside the other. Upon application of proper axial loading to both ends of the CFD, the shaft will move inside the cylinder by overcoming the friction. This in turn leads to considerable dissipation of mechanical energy. In contrast to other frictional dampers, the CFDs do not use high-strength bolts to induce friction between contact surfaces. This reduces construction costs, simplifies design computations and increases reliability in comparison with other types of frictional dampers.The hysteretic behavior of CFD is studied by experimental and numerical methods. The results show that the proposed damper has great energy absorption by stable hysteretic loops, which significantly improves the performance of structures subjected to earthquake loads. Also, a close agreement between the experimental and numerical results is observed.     

Dynamic friction and the seismic performance of geosynthetic interfaces

The stability of geotechnical structures which contain geosynthetic interfaces is closely linked to the shear strength between the geosynthetics themselves, both in static and dynamic conditions. Static friction is the maximum interface shear strength mobilised before displacement, whereas dynamic friction is related to the kinematics of the displacement itself. In polymer materials, dynamic friction may be widely variable, depending on the type, geometry and integrity of the surfaces in contact, as well as on the intensity and time-history of the seismic signal. This means that predicting interface shear strength is not simple. This paper focuses on the evaluation of dynamic interface shear strength between geosynthetics, using the results of both inclined plane tests and shaking table tests; this latter test also provided a means to analyse interface behaviour under the conditions of real seismic records. To this purpose, two common geosynthetic interfaces, which exhibit different behaviour under dynamic loading, were tested. One interface was a smooth HDPE geomembrane in contact with a nonwoven polypropylene geotextile, while the second was a textured HDPE geomembrane in contact with a different type of nonwoven polypropylene geotextile.The test results shows that dynamic friction mobilised during seismic events depends on the relative speed according to the same law outlined by the free sliding tests and by the shaking table tests carried out with sinusoidal base motions. Moreover, for the two different types of studied interfaces dynamic friction may be greater, lesser or equal to the static friction and the assumption of a constant value of dynamic friction does not lead to an accurate prediction of the seismic displacements under various earthquakes.     

SMA复合摩擦阻尼器在网架结构中的减振效果分析

将SMA复合摩擦阻尼器用作空间网架结构的耗能减振装置,探讨了其在空间结构中的减振控制分析方法。介绍了SMA复合摩擦阻尼器的工作原理和理论模型,建立了网架结构减振控制的运动方程。地震作用下某网架结构减振控制的数值模拟结果表明,SMA复合摩擦阻尼器可有效降低结构地震响应,较之纯摩擦阻尼器和纯SMA阻尼器,减振效果更为优良。