【JY】橡胶支座的简述和其力学性能计算

永利皇宫棋牌2023最新版本:【JY】橡胶支座的简述和其力学性能计算

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  合理地应用隔震技术可保证建筑在中、大震后的正常使用性能,对高烈度区的建筑具有较强的适用性。隔震技术常用的是橡胶隔震支座,橡胶垫隔震装置由钢板和橡胶交替叠合而成。橡胶隔震垫技术发展已比较成熟,隔震装置竖向承载力大,具有稳定的弹性复位功能,且隔震周期长、阻尼比大。并且橡胶隔震技术是目前国际上研究最成熟、应用最广泛的一种抗震技术。

  叠层橡胶支座是由夹层薄钢板(内部钢板)和薄橡胶片相互交错叠置制作而成。厚橡胶片受压时的压缩变形较大,橡胶会向水平方向膨胀,因此会降低承载能力。每层橡胶片越薄,水平方向的膨胀越小,因此压缩变形也越小。叠层橡胶支座在剪切变形时,钢板不约束剪切变形,因此水平刚度取决于橡胶本身的硬度。

  关于叠层橡胶支座,有两个重要系数。一个为1次形状系数(first shape factor),另一个为2次形状系数(second shape factor)。叠层橡胶的1次形状系数S1,可以用下式计算:

  事实上S1表征的物理含义是橡胶支座中钢板对橡胶层变形的约束程度,因此如果当S1越大时,说明橡胶支座中钢板对橡胶层的约束更强,因此橡胶的受压承载力更大,因此竖向刚度也会更大。

  Kv是叠层橡胶支座的轴方向刚度;Ecb是叠层橡胶的弹性系数;A是橡胶的截面面积;S2是2次形状系数。

  由于橡胶为非压缩性材料,橡胶受压时,其体积变化很小。也就是说,如果在轴方向受压,橡胶将向四周膨胀。而且橡胶的泊松比非常大,其值v = 0.5。橡胶的弹性系数E0与剪切弹性模量G具有下述对应关系。

  根据实验结果发现,与轴方向压缩刚度相比,叠层橡胶支座的拉伸刚度较小,只为压缩刚度的1/5~1/10。

  由于叠层橡胶支座的轴方向压缩刚度较大,而其拉伸刚度很小,因此,在隔震结构的设计过程中,可以近似认为其压缩为弹性。同时,还应该尽量使叠层橡胶支座不产生拉力,或较小拉应力。在拉应力较小时,拉伸刚度较大,呈现线性特性。当拉应力超过屈服应力之后,刚度急剧降低,应变急剧增大,直至断裂。

  若轴力趋近于零,水平刚度可以简化为下式,简化后叠层橡胶支座的水平刚度只与橡胶层厚度有关。此式的成立条件为:叠层橡胶支座的剪切变形占主要成分,而弯曲变形极小,甚至可以忽略不计。

  基于上述的简单介绍,开发了下面这个小程序,便于大家对于橡胶支座的计算和学习(在后台回复“橡胶支座”,即可获得下载链接)。

  基于上述开发,对支座(支座参数如下图所示,荷载工况:面压:5Mpa、200%的水平剪应变)做一个计算、模拟、试验的对比分析,试验数据来源文献。

  根据上述刚度分析,利用上述刚度分析,制作一个在( “梦里就可以完成试验的工具” )根据位移计算橡胶支座的小工具。

  用Abaqus进行建模分析,提取滞回曲线,详细建模方法与下文一致,这次考察的是支座的水平滞回性能。

  将试验、模拟、计算的曲线放在一起进行对比,可以发现三者基本一致!说明模拟和计算对于真实试验具有较好的描述。

  钢板约束橡胶的竖向变形但对其水平变形没有影响。同时铅芯能够很好地追随支座变形,吸收地震能量。橡胶支座水平性能稳定,若是支座有铅芯的存在,能够限制支座的水平变形,且铅芯橡胶支座能表现出稳定的双线型滞回特性。

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