金属橡胶支座力学性能试验

为测试金属橡胶支座的力学性能是否满足桥梁支座使用要求,分别通过压缩试验、转动试验和振动台试验对金属橡胶支座的力学性能展开研究。通过压缩试验获得不同荷载下支座的竖向力-位移关系曲线,基于MATLAB平台对支座应力-应变关系曲线拟合后求导,得到支座的切线模量,构造出切线模量的数学表达式,并以此为基础推导出支座竖向刚度-竖向力的计算公式;考虑支座竖向应力,对金属橡胶支座进行转动性能试验,获得支座的转动力矩-转角关系曲线;对采用金属橡胶支座的桥梁模型进行振动台试验,得到模型各主要测点的位移和加速度,并与采用尺寸接近的板式橡胶支座桥梁模型振动台试验结果进行比较。研究结果表明:金属橡胶支座竖向力-位移关系曲线具有明显的非线性特征,金属橡胶支座的竖向承载力可以满足中小跨径公路桥梁支座的使用要求;支座的切线模量与应力为近似线性函数关系,以此为基础推导出支座刚度公式计算结果与试验结果吻合较好,提出的刚度计算公式在金属橡胶支座的初步设计时可以用来确定支座关键技术参数;转动刚度与其设计应力成线性关系,在支座设计及桥梁设计计算时需考虑竖向应力对支座转动刚度的影响;金属橡胶支座具有良好的减、隔震性能。     

小型叠层橡胶支座的力学性能相关性

由于振动台使用的小型橡胶支座的尺寸并非同比例缩尺,与GB/T 20688.3—2006中的支座规格相差较远,需对其力学性能进行试验研究.文章对6个小型叠层橡胶支座的压缩和剪切性能进行研究,结果表明:GB/T 20688.3—2006中关于叠层橡胶支座竖向压缩刚度的计算方法不适用于小型缩尺橡胶支座,而剪切刚度的计算方法具有一定的参考性.因此,在振动台隔震试验前需对支座刚度进行测验,选取刚度较为接近的支座进行后续试验.压缩刚度的离散性造成的不均匀沉降极小,应优先考虑实测剪切刚度相近的支座.     

连续弯梁桥盆式支座摩擦滑移特性分析

为研究支座摩擦滑移效应对混凝土弯梁桥横向偏位的影响,通过ANSYS建立了GPZ(2009)2.5SX±50mm型盆式橡胶支座的三维实体模型,基于此,对盆式橡胶支座的聚四氟乙烯板、盆环、三向受压橡胶块、支座底板的应力和变形做了细致分析;采用有限元模拟支座竖向承载力试验,将得到的荷载位移曲线与交通运输部公路科学研究院完成的2.5MN盆式橡胶支座的承载力试验结果进行了对比。结果表明：盆式橡胶支座具有稳定的力学性能,设计竖向荷载作用下支座的最大主应力、竖向压缩变形、径向变形均满足设计要求;竖向压缩变形的有限元计算值与试验值最大误差为4.8%,验证了有限元模型的准确性,,为后续进行支座摩擦滑移特性分析奠定基础。     

橡胶隔震支座竖向性能试验研究

为了全面评价隔震橡胶支座的竖向性能,特别是在压缩剪切变形状态下的竖向性能．对铅芯橡胶支座和天然橡胶支座的竖向性能进行了试验研究,分析了这两种隔震支座在压缩剪切变形状态下偏压竖向刚度以及竖向变形量等特性。结果是随着剪切变形的增加,隔震橡胶支座的竖向刚度逐渐减小;由剪切变形和竖向压力产生的竖向沉降量的比例是不断变化的。因此,在全面评价橡胶隔震支座特性时,单纯压缩竖向刚度不足以全面反应橡胶隔震支座的竖向压缩性能．     

厚层橡胶隔震支座基本力学性能试验

为了研究厚层橡胶隔震支座的水平和竖向基本力学性能,设计2种不同形状系数的厚层橡胶支座,通过水平剪切和竖向压缩试验研究,对比分析在不同振幅、不同频率组合下的普遍橡胶支座、铅芯橡胶支座及厚层橡胶隔震支座基本力学性能.试验结果表明,厚层橡胶隔震支座在水平方向的基本力学性能良好,在竖向具有大变形能力,竖向刚度、变形特性及水平剪...     

低温环境对叠层橡胶支座变形特性影响的试验研究

为探索低温变化对叠层橡胶支座变形特性的影响,利用沈阳冬季寒冷环境温度对两种叠层橡胶支座在不同温度下进行刚度对比试验,证明了低温变化对橡胶支座垂直压缩刚度均有较大影响,对水平刚度影响随橡胶支座胶质及制作工艺不同而不同,同时也证明了橡胶支座水平刚度随压应力增大而增大,以及往复水平荷载作用下两种橡胶支座的水平刚度变化特性,设计使用叠层橡胶支座时,应给出不同环境温度下的垂直压缩刚度及水平刚度·     

基于敏感度分析方法的拱状橡胶三向隔震支座竖向刚度研究

为了更好地实现博物馆文物储藏柜在地震中的安全防护,设计了一种橡胶减隔震装置——拱状橡胶三向隔震支座。通过竖向压缩试验验证有限元模型有效性,利用正交设计进行多工况有限元模拟计算,研究影响支座竖向压缩刚度的因素,结合影响因素的敏感度分析支座内部圆拱橡胶的镂空尺寸对竖向压缩刚度的影响规律。结果表明：拱状橡胶三向隔震支座具有稳定的压缩性能和良好的竖向承载力;在材料属性和整体尺寸不变的基础上,通过敏感度大小进行分析,将3个影响因素小的尺寸参数进行整合,得到尺寸参数和竖向镂空系数是影响竖向压缩刚度的主要参数,并进行了样本数据拟合,得到了拱状橡胶三向隔震支座竖向压缩刚度的拟合计算公式。     

压缩状态下橡胶件大变形有限元分析

分析了橡胶硬度与橡胶力学常数C1和C2 的一般关系 ,通过单向压缩试样试验和有限元计算 ,确定了C1和C2 .在此基础上 ,研究了压缩状态下不同硬度橡胶支座的大变形特点 ,进一步探讨了C1和C2 与硬度的关系 .     

板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究

为了研究板式橡胶支座摩擦滑移后桥梁的抗震性能,完成了5个试件在不同竖向荷载作用和往复荷载作用下的拟静力试验,分析了支座摩擦滑移前后的滞回曲线、骨架曲线、支座变形、滑移位移、强度和刚度退化规律以及耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明,加载位移较小时,支座主要发生弹性剪切变形,滑动位移较小.当支座剪切变形达到73%~110%时,发生明显滑移,滑移位移与支座所受的竖向荷载和支座规格有关.支座与钢板之间的摩擦系数与施加竖向荷载成反比,摩擦力与竖向荷载成正比,支座加载和卸载刚度基本不变,等效刚度退化明显,但退化到一定值后基本稳定.板式橡胶支座橡胶层厚度的增加会导致支座摩擦耗能性能改变,加载位移相同时,支座自身的剪切变形随之增大,摩擦滑移位移和摩擦耗能则随之减小.     

橡胶支座水平剪切弹塑性力学性能试验研究

通过对铅芯橡胶支座剪切弹塑性力学性能试验,发现铅芯橡胶支座的滞回曲线与加载时程密切相关,在同一水平应变下,水平剪切刚度随加载次数的增多有所减小,最后趋于稳定;在不同应变下,水平剪切刚度随应变的增大而减小.试验还表明铅芯橡胶支座不仅在大应变存在着小应变滞回特性,而且在小应变也存在着小应变滞回特性.     

金属橡胶压缩性能影响因素及细观模型研究

分析了几种主要制备参数及温度对金属橡胶静态压缩特性的影响,利用悬臂曲梁单元建立了金属橡胶的细观力学模型。经过大量试验,结合最小二乘法,对细观模型的参数进行拟合求解,得到了包含制备参数及温度的模型表达式。通过将模型验证结果与实验曲线对比后发现,理论模型有较高的精度,可以比较全面地反映金属橡胶的刚度特性,为金属橡胶的实际应用提供了理论参考。     

铅芯橡胶隔震支座水平双向试验研究

非规则结构隔震层在平扭耦联地震中会产生平动与转动.隔震支座则处于水平双向受剪状态.文章设计了一种加力装置使直径100mm的单个铅芯橡胶隔震支座产生两个水平方向的变形,相应隔震层则产生平动和转动.通过两种布置工况对隔震支座进行两种水平加载比例的双向低周疲劳试验,得到了橡胶支座水平Y向滞回曲线以及扭矩与隔震层转角的关系.试...     

橡胶隔震支座剪切变形下的竖向拉伸刚度

建立橡胶支座的分析模型,根据支座的变形协调和受力平衡条件,推导出不同拉力时支座竖向拉伸刚度的计算公式,据此分析一个实际的橡胶隔震支座剪切变形下的竖向拉伸性能.结果发现:在剪切变形下,当拉力小于临界值,即橡胶剪切模量与修正的支座剪切面积的乘积时,支座的竖向拉伸性能不是压缩性能的镜像;当拉力大于临界值时,竖向拉伸性能的变化与竖向压缩性能类似,但竖向拉伸刚度远小于竖向压缩刚度.此外,与纯拉伸相比,支座在拉剪作用下容许发生更大的竖向位移,因此,支座在拉剪作用下会改善橡胶层受拉而破坏的情况.     

隔震桥梁地震反应速度控制型实时子结构试验

研究速度控制型实时子结构拟动力试验系统,并通过试验直接考察在地震中天然橡胶支座(NR)、高阻尼隔震橡胶支座(HDR)和超高阻尼隔震橡胶支座(HDR-S)等速度相关型隔震支座对桥梁的减隔震效果.速度控制型实时子结构拟动力试验系统实现实时子结构试验的速度控制,在试验过程中充分地考虑到加载速度对拟动力试验结果的影响,高精度地模拟了隔震桥梁的地震反应.试验结果证明,对于速度相关型试验试件这种试验系统拥有足够的精度.通过对比3种不同隔震橡胶支座的试验结果,证明了超高阻尼隔震橡胶支座对隔震桥梁结构具有优良的隔震减震效果.     

劲性橡胶隔震支座的力学性能试验研究

对不同钢筋直径的劲性橡胶隔震支座与普通橡胶隔震支座进行对比试验研究,分析了支座的竖向刚度、水平等效刚度、最大水平恢复力等特征参数与水平剪切变形、竖向压应力的关系.结果表明,劲性橡胶隔震支座相对于普通橡胶隔震支座其水平等效刚度和耗能能力有较大的提高,加劲构件提高了橡胶隔震支座的抗倾覆性能和安全可靠性,改变钢筋的直径可调节劲性橡胶隔震支座的隔震效果.     

新型锡芯橡胶支座试验研究

橡胶隔震支座是隔震工程中的主要隔震装置,其中以铅芯橡胶支座应用最为广泛,但由于铅对环境的污染以及对人体健康的损害,开发其替代品是必要的.文章制作了中孔直径相同的铅芯橡胶支座和锡芯橡胶支座,进行了压剪试验.结果表明:锡芯的屈服力明显大于铅芯,实测约为1.68倍,屈服后刚度未因芯棒材料的不同而发生改变,锡芯橡胶支座可作为铅芯橡胶支座替代产品之一.     

厚层铅芯橡胶支座力学性能

设计了3种不同单层橡胶厚度的厚层铅芯橡胶支座并进行力学性能试验,研究其竖向压缩刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比等基本力学性能,分析其随压应力、剪应变等的变化规律,并与现有的力学性能理论值进行比较.结果表明,竖向刚度试验值和理论值相差较大,且随着单层橡胶厚度的增大而增大;针对竖向刚度试验提出了拟合公式,该公式与试验结果吻合较好;受样本数量的限制,拟合公式的适用性有待进一步验证;厚层铅芯橡胶支座的水平力学性能与理论值较接近.     

铅芯橡胶支座非理想工作状态下的力学试验研究

在大震作用下,桥墩会产生较大的变形,从而使得与之相联的铅芯橡胶支座处于整体倾斜、转动等非理想的工作状态,这样会对铅芯橡胶支座产生较大的影响。本文针对这样的情况,设计并进行了铅芯橡胶支座处于非理想工作状态下的水平性能试验研究,对比了铅芯橡胶支座非理想工作状态下与正常工作状态下的差异,分析了支座滞回曲线、水平等效刚度、等效阻尼比等随倾斜角度和剪切应变的变化规律,以及墩柱倾斜角度对支座的减隔震性能发挥的影响。试验结果表明：支座的倾斜状态容易导致钢板与橡胶脱胶,严重时会出现起鼓、开裂甚至爆裂。铅芯橡胶支座的水平等效刚度随倾斜角度的增大而减小,等效阻尼比随倾斜角度的增大而增大。铅芯橡胶支座边界倾斜会限制支座水平减隔震性能的发挥,随着角度的增大影响更加明显,最大会降低40%。     

轻质橡胶颗粒-砂混合土的压缩性试验研究

通过单向压缩试验,研究了橡胶颗粒-砂混合土中橡胶颗粒的压缩性以及不同橡胶掺量混合土的压缩性.为确定混合土中橡胶颗粒自身的压缩性,配制了与橡胶颗粒同级配的纯砂试样,将纯橡胶试样压缩量减去纯砂试样压缩量,得到了混合土中橡胶颗粒自身的压缩量.同时,依据混合土中橡胶颗粒和砂颗粒各自的压缩曲线,考虑混合土的压缩量等于橡胶颗粒自身压缩量与孔隙减小量之和,采用更为合理的体积分数来表达橡胶颗粒的掺量,建立了一种混合土的压缩模型,并与试验结果进行了对比验证.结合模型和试验结果发现,橡胶颗粒掺量的界限质量分数为20%,工程应用中不应超过此临界值.     

半球形金属橡胶构件变刚度特性研究及建模

为满足特殊减振器极限低频减振需求,探索金属橡胶构件变刚度特性,设计并制备一种半球形金属橡胶构件.利用空间结构变形使其具有变刚度特性,并对其进行准静态压缩实验,研究相对密度对半球形金属橡胶构件力学性能的影响.基于Sherwood-Frost力学模型,结合半球形金属橡胶构件的特点,对其准静态力学模型的组成形式及各项表达式进行讨论和确定,结合不同相对密度构件的准静态压缩数据,对方程的拟合值及试验值进行对比.结果表明,所建模型的预测结果与实验结果有较好的一致性,可用于半球形金属橡胶构件力学性能的评估.