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疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座是基底隔震技術的關鍵元件,其主體由橡膠板和薄鋼板堆疊經熱-而成,中間豎直地灌入鉛芯,上下為厚連接鋼板。鉛芯橡膠支座水平方向的剛度很小,有很大的滯回性能以及能在地震作用下產生很大的變形,因而能減少整個結構體系的剛度,延長結構振動周期,同時又可耗散地震時輸入結構的能量,現已廣泛的應用于建筑物和橋梁工程中。
疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座的力學性能對隔震的效果和隔震結構的安全性影響非常大,研究鉛芯橡膠支座的力學性能尤其是動態(tài)性能是很有-的。在評價疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座力學性能方面,目前我國主要采用軸心抗壓試驗、剪切試驗和容許轉角試驗。試驗需要大量的支座,耗費大時間長,不利于新型支座的研究設計。
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另一方面,由于疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座由薄鋼板、橡膠板和鉛芯構成,具有很強的材料非線性、接觸非線性和大變形特征,用通用有限元軟件來分析其滯回性能一直是一個難點。
本文考慮到ls-dyna是一個廣泛用于求解各種非彈性結構的高速碰撞、和模壓等大變形動力響應的顯式非線性動力分析有限元軟件,可以用其來分析研究疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座的滯回性能。通過對幾種疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座在軸向受壓和剪切位移作用下的力學性能分析,并和實驗結果進行對比,實現了可用有限元數值仿真技術來研究鉛芯橡膠支座。這為研究、設計鉛芯橡膠支座提供了-的技術手段。
疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座中關鍵的材料之一是橡膠,橡膠材料力學性能將直接影響到隔震支座的性能。橡膠材料屬于超彈性近似不可壓縮材料,具有較好的彈性,在外力作用下呈現大位移大應變,力學模型表現為復雜的材料非線性和幾何非線性。對橡膠材料現已提出了多種本構模型,如rivilin模型、ogden模型等。ansys, nastran, marc等有限元程序一般采用rivlin模型分析和計算橡膠材料的力學性能,本研究中橡膠材料亦采用mr模型。
荷載進一步增大時,僅憑橡膠的彈性不-承擔這部分壓力,鋼板和橡膠之間的粘結力能提高承載力。此時變形仍不明顯,但撤銷荷載后變形只能恢復一部分。此過程中通過觀察曲線變化,將曲線的拐點處作為彈性-承力。荷載繼續(xù)增大,通過對其中一塊試件內部剖析發(fā)現鋼板變形較大,說明鋼板也產生塑性變形,大部分力由鋼板承擔。若撤銷荷載,變形基本不能恢復。繼續(xù)加載直至-荷載,疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座鋼板與橡膠之間產生脫離,鋼板大部分處于塑性階段,此時承載力突然下降。另外,試件的局部會出現一些細小的裂紋,并且隨著鹽凍處理的天數增多而增大。具體的破壞形態(tài)如圖3.6
所示。
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從圖3.3可以看出,鹽凍處理后的試件破壞形態(tài)基本上都是以變形超過一定程度來衡量的,一般情i}下都沒有出現裂縫,和凍融試驗結果相似。
從試驗數據可以看出,隨著鹽凍處理天數的增多疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座-承載力是在不斷下降的,_幾標準試件的承載力-,達到了4oaokn以上,經過鹽凍處理后的試件承載力下降的比較快,說明鹽凍對試件承載力的影響比凍融還要大,說明鹽在r一定程度上加速了橡膠支座的腐蝕。
圖3.4-1為疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座-抗壓強度衰減曲線,從-抗壓曲線可以看出,經過鹽凍處理后的四氟滑板橡膠支座的-抗壓強度下降比較大,而且隨著處理天數的增多下降的比較多,說明鹽凍對疊層橡膠隔震支座、gyz橡膠支座的-強度的影響比較明顯,且天數的增多對強度的影響也比較太明顯。另外,從-抗壓強壓強度在40天之前衰減的比較厲害,但是超過40天之后就衰減的比較緩慢了
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