本發(fā)明涉及設(shè)置橡膠塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻碰撞緩沖方法。
背景技術(shù)：
：由于滑移隔震取材容易，造價(jià)低廉，使其在土木工程具有廣泛的應(yīng)用，并且應(yīng)用歷史久遠(yuǎn)。該種減震方法能夠使上部結(jié)構(gòu)在較大地震作用下產(chǎn)生近似剛體平動(dòng)，大大減小結(jié)構(gòu)底部的剛度，同時(shí)結(jié)構(gòu)能夠通過摩擦滑動(dòng)耗散一部分能量，最終通過對(duì)地震的隔離及耗散達(dá)到減小上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的目的?；茰p震能夠?qū)崿F(xiàn)隔震和液體晃動(dòng)周期的獨(dú)立性，在減小貯液結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的同時(shí)對(duì)于液體晃動(dòng)波高也具有較好的控制作用，使其在貯液結(jié)構(gòu)減震方面表現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)，具有潛在的工程應(yīng)用意義。雖然目前關(guān)于滑移隔震結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用，但仍然存在著如下不足：(1)滑移隔震結(jié)構(gòu)雖然能夠減小上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，但是其滑移量往往也較大；(2)傳統(tǒng)的隔震結(jié)構(gòu)與混凝土限位墻剛度都很大，一旦滑移量超限便會(huì)產(chǎn)生碰撞，結(jié)構(gòu)本身和限位墻都會(huì)有不同程度的損壞；(3)為了避免滑移隔震結(jié)構(gòu)與限位墻的碰撞，在實(shí)際滑移隔震工程中，主要通過預(yù)先估計(jì)滑移隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的水平位移，再設(shè)定結(jié)構(gòu)與限位墻的間距大小，但是由于受場(chǎng)地限制及使用要求，間距往往不能過大，加上地震的隨機(jī)性，某些地震作用下滑移隔震結(jié)構(gòu)與限位墻發(fā)生碰撞的可能性仍然存在，急需一種減緩碰撞響應(yīng)的方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)置橡膠塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻碰撞緩沖方法。本發(fā)明是設(shè)置橡膠塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻碰撞緩沖方法，其步驟為：(1)在結(jié)構(gòu)四周布置限位墻，根據(jù)結(jié)構(gòu)使用要求及設(shè)防地震確定滑移隔震結(jié)構(gòu)與限位墻的初始間距，能夠避免水平地震作用下滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)在滑移面產(chǎn)生有破壞性的位移；(2)在限位墻表面布置橡膠塊，加入橡膠塊會(huì)減小滑移隔震結(jié)構(gòu)與限位墻的初始間距，最終的滑移隔震結(jié)構(gòu)與限位墻間距需要包括初始間距及兩側(cè)橡膠塊的厚度，能夠減小滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻接觸產(chǎn)生破壞性的碰撞力，(3)運(yùn)用非線性碰撞單元模擬滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻上橡膠緩沖塊的碰撞問題，以碰撞力的大小反映橡膠塊的緩沖效果，橡膠緩沖塊的數(shù)量和尺寸通過碰撞力控制，滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與設(shè)置橡膠緩沖塊的限位墻的碰撞力可由下式計(jì)算：碰撞發(fā)生在左側(cè)：Fp=kimp·(-ub-gap)n;(-ub-gap)>0,u·b<0kimp·(-ub-gap)n·(1+cimp·u·b);(-ub-gap)>0,u·b>00;(-ub-gap)≤0]]>碰撞發(fā)生在右側(cè)：Fp=kimp·(ub-gap)n;(ub-gap)>0,u·b>0kimp·(ub-gap)n·(1+cimp·u·b);(ub-gap)>0,u·b<00;(ub-gap)≤0]]>式中：Fp為碰撞力，ub為滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)的水平位移，為碰撞過程中滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)的速度，gap為滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與周圍限位墻的間隙，kimp為碰撞剛度，cimp為碰撞阻尼，kimp和cimp的計(jì)算表達(dá)式為：kimp=N·α·A·Krdn]]>式中：N為碰撞一側(cè)橡膠緩沖塊的數(shù)目，α為碰撞引起的剛度放大系數(shù)，其取值范圍為2～2.5，A、Kr和d分別為緩沖材料的接觸面積、剛度及厚度，n為考慮非線性的指數(shù)，可取為2.65。cimp=(1-COR2)2·u·b·ln3(COR)COR·(2+ln2(COR)-2·ln(COR))-2]]>式中：COR為碰撞恢復(fù)系數(shù)；(4)在限位墻需要布置橡膠塊的位置進(jìn)行定點(diǎn)標(biāo)記，并在限位墻表面標(biāo)記位置進(jìn)行打磨處理；(5)按需求數(shù)量和尺寸加工橡膠塊，采用膠結(jié)材料將橡膠塊連接到限位墻的標(biāo)記位置。本發(fā)明的有益效果是：設(shè)置橡膠塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻碰撞緩沖方法，通過其獨(dú)特的思路，在混凝土限位墻表面加設(shè)橡膠緩沖塊，能夠避免大剛度物體之間的直接碰撞；橡膠緩沖塊的設(shè)置能夠大大減小瞬間碰撞力，繼而減小系統(tǒng)的碰撞動(dòng)力響應(yīng)；以碰撞力的大小間接反映橡膠塊的緩沖效果，概念簡(jiǎn)潔明了。這種滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻碰撞緩沖方法，取材容易、耐久性好、造價(jià)低廉、施工簡(jiǎn)便，有助于工程應(yīng)用，有助于減小地震作用下滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)的破壞概率。附圖說明圖1是設(shè)置緩沖塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)剖面圖，圖2是設(shè)置緩沖塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)平面圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的設(shè)置橡膠塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻碰撞緩沖方法研究目標(biāo)通過采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述設(shè)置橡膠塊的滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與限位墻碰撞緩沖方法的特點(diǎn)包括如下內(nèi)容：如圖1、圖2所示：(1)水平地震作用下，為了避免滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)1在滑移面2產(chǎn)生較大的位移，在結(jié)構(gòu)四周布置限位墻3，根據(jù)結(jié)構(gòu)使用要求及設(shè)防地震確定滑移隔震結(jié)構(gòu)1與限位墻3的初始間距4；(2)為了減小滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)1與限位墻3接觸產(chǎn)生較大的碰撞力，在限位墻3表面布置橡膠塊5，加入橡膠塊5會(huì)減小滑移隔震結(jié)構(gòu)1與限位墻3的初始間距4，最終的滑移隔震結(jié)構(gòu)與限位墻間距需要包括初始間距4及兩側(cè)橡膠塊5的厚度；(3)滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)1與兩側(cè)限位墻3都會(huì)發(fā)生碰撞，運(yùn)用非線性碰撞單元模擬滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)1與限位墻3上橡膠緩沖塊5的碰撞問題，以碰撞力的大小反映橡膠塊的緩沖效果，橡膠緩沖塊5的數(shù)量和尺寸通過碰撞力控制，滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)1與設(shè)置橡膠緩沖塊5的限位墻3的碰撞力可由下式計(jì)算：碰撞發(fā)生在左側(cè)：Fp=kimp·(-ub-gap)n;(-ub-gap)>0,u·b<0kimp·(-ub-gap)n·(1+cimp·u·b);(-ub-gap)>0,u·b>00;(-ub-gap)≤0]]>碰撞發(fā)生在右側(cè)：Fp=kimp·(ub-gap)n;(ub-gap)>0,u·b>0kimp·(ub-gap)n·(1+cimp·u·b);(ub-gap)>0,u·b<00;(ub-gap)≤0]]>式中：Fp為碰撞力，ub為滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)的水平位移，為碰撞過程中滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)的速度，gap為滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與周圍限位墻的間隙，kimp為碰撞剛度，cimp為碰撞阻尼，kimp和cimp的計(jì)算表達(dá)式為：kimp=N·α·A·Krdn]]>式中：N為碰撞一側(cè)橡膠緩沖塊的數(shù)目，α為碰撞引起的剛度放大系數(shù)，其取值范圍為2～2.5，A、Kr和d分別為緩沖材料的接觸面積、剛度及厚度，n為考慮非線性的指數(shù)，可取為2.65。cimp=(1-COR2)2·u·b·ln3(COR)COR·(2+ln2(COR)-2·ln(COR))-2]]>式中：COR為碰撞恢復(fù)系數(shù)。(4)在限位墻3需要布置橡膠塊5的位置進(jìn)行定點(diǎn)標(biāo)記，并在限位墻3表面標(biāo)記位置進(jìn)行打磨處理；(5)按需求數(shù)量和尺寸加工橡膠緩沖塊5，采用膠結(jié)材料將橡膠緩沖塊5連接到限位墻3的標(biāo)記位置?；聘粽鹳A液結(jié)構(gòu)與限位墻采用混凝土材料，兩者剛度都很大，一旦滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移超過預(yù)留的間隔，瞬間碰撞便會(huì)發(fā)生，伴隨著巨大的碰撞力，無(wú)疑會(huì)造成貯液結(jié)構(gòu)及液體晃動(dòng)響應(yīng)的瞬間增大，結(jié)構(gòu)及限位墻會(huì)有不同程度的破壞，同時(shí)液體晃動(dòng)波高超越預(yù)留的干弦高度會(huì)溢出。為了減緩劇烈的碰撞作用，較小滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞概率，在限位墻加設(shè)橡膠緩沖塊，從而大大緩解了原有混凝土與混凝土之間的大剛度碰撞問題。將滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)與橡膠緩沖塊的碰撞行為用碰撞單元來(lái)表示，以碰撞力的大小間接反映設(shè)置橡膠塊的效果。實(shí)施例：(1)混凝土矩形貯液結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬和高分別為6m、6m和4.8m，儲(chǔ)液高度hw為3.6m，壁板厚度t為0.2m，滑移隔震層的摩擦系數(shù)μ等于0.06，擋墻厚度為0.2m，gap＝0.10m，COR＝0.622，限位墻一側(cè)設(shè)置的緩沖塊數(shù)目N為10，碰撞引起的剛度放大系數(shù)α為2.25，緩沖塊體積為200mm×200mm×40mm，考慮非線性的指數(shù)n為2.65，Kr為55835N/mm，滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)的ub和分別為0.1227m和1.2m/s。kimp=N·α·A·Krdn=10×2.5×0.2×0.2×558350.042.65=3.1728×106N/mm2.65]]>cimp=(1-COR2)2·u·b·ln3(COR)COR·(2+ln2(COR)-2·ln(COR))-2=(1-0.6222)2×0.75×ln3(0.622)0.622×(2+ln2(0.622)-2×ln(0.622))-2=1.098N/(m/s)]]>Fp=kimp·(ub-gap)n·(1+cimp·u·b)=3.1728×106×[1000×(0.1212-0.1)]×(1+1.098×0.75)=2.3953×104N]]>(2)混凝土矩形貯液結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬和高分別為8m、6m和6m，儲(chǔ)液高度hw為4.8m，壁板厚度t為0.3m，滑移隔震層的摩擦系數(shù)μ等于0.06，擋墻厚度為0.2m，gap＝0.10m，COR＝0.622，限位墻一側(cè)設(shè)置的緩沖塊數(shù)目N為12，碰撞引起的剛度放大系數(shù)α為2.25，緩沖塊體積為200mm×200mm×40mm，考慮非線性的指數(shù)n為2.65，Kr為55835N/m2，滑移隔震貯液結(jié)構(gòu)的ub和分別為0.1137m和0.84m/s。kimp=N·α·A·Krdn=10×2.5×0.2×0.2×558350.042.65=3.1728×106N/mm2.65]]>cimp=(1-COR2)2·u·b·ln3(COR)COR·(2+ln2(COR)-2·ln(COR))-2=(1-0.6222)2×0.75×ln3(0.622)0.622×(2+ln2(0.622)-2×ln(0.622))-2=1.0895N/(m/s)]]>Fp=kimp·(ub-gap)n·(1+cimp·u·b)=3.1728×106×[1000×(0.1212-0.1)]×(1+1.098×0.75)=7.5315×103N.]]>當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3