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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

金属橡胶支座压缩性能试验研究

为解决板式橡胶支座的耐久性问题,提出一种金属橡胶支座.介绍了金属橡胶支座的构造、工作原理及特点,给出了金属橡胶支座的关键技术参数,设计并加工了 3组7个金属橡胶支座试件.在500kN电子万能试验机上进行了压缩试验,获得了金属橡胶支座的加(卸)载力-位移关系.考察了密度与形状系数对压缩曲线的影响,采用函数表达式对压缩曲线...     

不均匀老化对近海桥梁隔震橡胶支座性能影响及简易预测方法

将支座、同材质橡胶块体和橡胶片放置在同样的试验环境下开展试验,建立天然橡胶材料老化后硬度与距表面距离的变化规律公式。利用ABAQUS软件,建立橡胶隔震支座的有限元分析模型,通过与试验数据的对比,验证模型的有效性。建立近海桥梁中隔震橡胶支座沿厚度方向不同硬度变化的不均匀老化模型,进而开展不均匀老化对竖向刚度及水平刚度的影响分析。建立考虑不均匀老化后的橡胶隔震支座刚度计算公式,提出隔震支座性能老化简易预测方法。研究结果表明:不均匀老化会导致橡胶支座平面各点竖向应变不均匀,在长期荷载和老化作用下,会使支座内部产生损伤;支座水平刚度主要与老化区域有关,与加载方向没有关系。     

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...     

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.     

超低周疲劳试验中板式橡胶支座的整体水平刚度退化

当遭遇超越本地区抗震设防烈度的灾难性地震时,大跨度空间网格结构的板式橡胶支座会产生超过正常设计范围的水平位移,从而发生超低周疲劳破坏为研究灾难地震下,产生大位移的板式橡胶支座在超低周疲劳试验中的破坏过程与水平刚度退化规律,设计了可双向加载的试验装置。不同竖向力下,让采用不同直径锚栓的板式橡胶支座进行水平往复运动,得到并分析了支座的滞回曲线,骨架曲线和水平刚度退化曲线。试验结果表明,水平往复加载作用下,当板式橡胶支座的水平位移超过正常的设计范围时:①原本按构造要求设计的锚栓参与受力,锚栓最先发生了疲劳断裂,成为支座的薄弱环节;②支座的整体水平刚度大体上呈现先上升后下降的变化趋势;③增大锚栓的直径可提高支座的整体水平刚度与水平承载力,且竖向力的变化也会对支座的整体水平刚度和水平承载力产生一定程度的影响。     

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．     

SMA金属橡胶阻尼器的减振性能及其在防高墩桥梁地震碰撞中的应用

通过伪静力试验探讨了加载频率和位移幅值对形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)金属橡胶阻尼器中SMA金属橡胶元件的刚度和阻尼特性等力学性能的影响,结果表明,SMA金属橡胶刚度随加载频率和位移幅值的增大而增大,能量耗散系数Ψ基本不受加载频率影响但随位移幅值的增大而减小。通过地震模拟振动台试验探讨了SMA金属橡胶阻尼器的减振效能,然后针对高墩桥梁,在考虑行波效应的地震多点激励作用下,对比分析未设置和设置防碰撞阻尼器的高墩桥梁非线性地震反应,研究其在地震作用下的控制效能,结果表明,防碰撞阻尼器可以有效防止主梁与主梁之间以及主梁与挡块之间的地震碰撞,并限制了桥墩的位移,从而减轻桥墩的地震破损,因此在高墩桥梁碰撞位置(伸缩缝处或接缝处)设置防碰撞阻尼器有助于提高桥梁整体抗震性能,但设置防碰撞阻尼器有可能增加主梁地震破损的可能性以及桥梁支座反应的不确定性。     

纤维增强橡胶支座力学性能与应用

为了充分掌握纤维增强橡胶支座的发展现状,回顾总结了20年来国内外纤维增强橡胶支座的研究进展.根据支座形式,从无黏结、有黏结与其他形式等3个方面,系统概括了纤维增强橡胶支座力学性能的理论推导、试验与数值模拟研究,并且进一步综述了目前纤维增强橡胶支座在液体储罐、建筑结构、桥梁结构中的工程应用研究成果.研究结果表明,纤维增强橡胶支座具有足够的竖向刚度、较低的水平刚度以及优异的滞回耗能能力,将其应用于工程结构中可取得良好的减隔震效率.最后,根据支座现有的研究基础,提出了有关纤维增强橡胶支座水平刚度的理论推导、抗老化性能、防火性能以及支座标准化生产与设计方法等需要继续探索的若干问题.     

多遇地震下SMA-叠层橡胶支座力学性能模拟

为研究所设计的形状记忆合金(SMA)-叠层橡胶支座在多遇地震下的隔震性能.采用AuricchioSacco本构模型对SMA材料进行数值模拟,验证此本构模型能够较好的描述SMA材料的超弹性特性;对SMA材料进行了超弹性拉伸试验,研究了应变幅值、加载速率和循环次数等因素对SMA超弹性力学性能的影响;通过建立SMA-叠层橡胶支座模型,有限元分析得到恢复力-位移滞回曲线,分析了位移和荷载变量对支座的等效水平刚度、等效阻尼比和单位循环耗能的关系.结果表明:SMA-叠层橡胶支座在多遇地震下表现出较好的耗能能力和水平刚度,且随着地震灾害的加剧,这些优良特性表现出稳定上升趋势,说明SMA-叠层橡胶支座确实具有有更理想的隔震效果.     

板式橡胶支座的水平位移特性

为研究曲线梁桥板式橡胶支座在实际运营过程中的受力特性和水平位移发展规律。通过Abaqus建立矩形板式橡胶支座GJZ 500×600×130的有限元模型,对比模型与理论计算的剪切刚度说明了模型的正确性,基于此模型进一步对支座在单次和多次循环位移加载作用下来研究支座水平位移变化规律,然后考虑曲线梁桥板式橡胶支座实际受力情况进行加载,研究支座在变化的竖向压力荷载作用和考虑静动摩擦转变等情况下的位移变化特性,并分析了支座在长期重复荷载作用下的残余变形的发展规律。结果表明：通过此方法建立的支座有限元模型能够较好地模拟支座与上部结构之间的摩擦行为,精确的计算支座的剪切变形和滑动位移;动态的竖向压力作用对支座剪切变形阶段基本不受影响,但对滑动变形阶段有较大大的影响;支座由静摩擦转变为动摩擦时,其水平力和剪切变形会突然减小;支座的残余变形会随着加载次数的增加而累积增大,但增长幅度随着加载次数增长而减小。     

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.     

近场地震作用下隔震支座的破坏形式及防护

建立了考虑支座竖向变形以及上部结构转动时隔震结构的运动方程,研究了近场地震作用下结构高宽比和隔震结构周期对支座破坏形式的影响;提出了利用支座软碰撞和软提离防护支座在强烈近场地震作用下发生破坏的措施;对不同类型的橡胶缓冲挡块的力学性能进行了试验研究,并利用有限元软件对其进行了理论计算,给出了橡胶缓冲挡块的荷载一位移关系表达式;对具有软提离功能的支座,根据所需提离量的大小,设计了支座的具体构造．以某高层隔震结构的8度地震响应分析为例,验证了当支座具有软碰撞和软提离功能时,虽然支座的竖向位移有很多的增加,但支座所受的竖向拉压应力以及底层柱的剪力均有很大的减小．     

基于摩擦滑移的板式橡胶支座耗能试验

地震作用下支座剪切滑移可以耗散部分能量,减轻桥梁下部结构损伤。为研究中小跨径梁桥板式橡胶支座剪切滑移耗能性能,采用3组不同轴向压应力单面滑动支座与1组无滑移支座试验。分析了不同轴向压应力下支座剪切滑移现象、滞回曲线、等效刚度、等效阻尼比。结果表明:随着轴向压应力降低,支座的滑动位移显著增大,脱空明显,滞回曲线面积增大,耗能能力显著增强;但限制了支座自身等效剪切变形与等效刚度的发挥。中小跨径桥梁可利用支座摩擦滑移耗散地震中的能量,该研究成果为进一步评价服役混凝土梁桥的安全性和可靠性提供了量化力学指标。     

新型SMA隔震支座动载性能试验研究

以提高SMA利用率为目的，设计了几种不同形式的SMA橡胶支座并进行了耗能试验。研究了水平位移幅值、水平加载频率以及竖向荷载等因素对SMA橡胶支座水平刚度、耗能量以及阻尼等基本力学性能的影响，结果表明，新型的SMA橡胶支座均可有效提高橡胶支座的耗能性能和回复能力，并为SMA橡胶支座优化设计提供了依据。     

考虑轴向效应的铅芯橡胶支座模型

基于常规的铅芯橡胶支座模型,提出一种考虑轴向效应的新模型.该模型可以实现单向模型与双向模型之间的相互转化.通过对该模型在三向简谐荷载作用下的响应分析,探讨了铅芯橡胶支座考虑轴向效应时的力学性能.结果表明:双向模型的恢复力-位移曲线与单轴时有较大差别;轴向荷载不变时,屈服力随支座剪应变的增大而减小;剪应变不变时,屈服力随轴向荷载的增大而增大.