桥梁橡胶支座减、隔震性能研究.doc

桥梁橡胶支座减、隔震性能研究本文在桥梁板式橡胶支座、聚四氟乙稀滑板橡胶支座的动力剪切性能以及弧形钢振条的滞回性能试验的基础上，建立了相应的力学分析模式。通过简支梁桥模型的地震模拟振动台试验和计算分析，验证了计算模式的正确性，并表明弧形钢板条耗能器与滑板橡胶支座组合是一简易而理想的减震、耗能体系。 关键词：橡胶支座，聚四氟乙稀滑板橡胶支座(简称滑扳橡胶支座)，弧形钢板条耗能器，减震，隔震。 一、引 言 近甘年来，橡胶支座在我国桥梁工程中已得到了广泛的应用，但对这种支座的减、隔震问题尚缺乏充分的研究。为满足桥梁抗震设计的需要，本文试图评价目前国内桥梁橡胶支座的减、隔震性能，提出弧形钢板条耗能器与滑板支座组合使用的减、隔震体系(图1)，并作了试验研究，从而建立相应的计算模式。 二、桥梁板式橡胶支座和滑板橡胶支座的动力剪切试验 试验的橡胶支座采用国内江苏省常熟橡胶制品厂加工制造的板式橡胶支座，选用的规格为：140×140×28、150×200×28、150×200×35、140×140×35、100×100×29；滑板橡胶支座选用的规格为：100x100×32．5和100x 200×32．5，支座的硬度为邵氏60士5°。试验是在同济大学材料力学试验室引进的英国INSTRON公司生产的1343型电液伺服疲劳试验机上进行。为利用该疲劳试验机做控胶支座的动力剪切试验，专门设计了一套辅助的试验架，见图2。为研究板式橡胶支座的动、静剪切刚度，滑板支座的滞回性能及动摩擦系数，我们做了大量的试验，获得了规律基本一致的数据与图表，示例于图3、4、5、和表1。 在分析了大量的试验结果后，可得出下列结论：(1)对于一定的剪切应变，随着频率的增加，剪切模量明显增加，(2)对于一定的频率，随着剪切应变的增加，剪切模量大幅度降低；(3)支座规格，压应力值对剪切模量无明显影响；（4）压应力和频率卡，滑板橡胶支座的滞变能随着滑动位移的增加而增加；(5)压应力和滑动位移一定，滑板橡胶支座的滞变能随着频率的增加而增加；(6)对于一定的滑动位移和频率，滑板橡胶支座的滞变能随着压力的增加而增加；(7)滑板橡胶支座的摩擦系数随着反应力的增加而减少，随着滑动位移的增加，以0．3Hz频率滑动时，相应的摩擦系数有明显增加，而以0．01Hz频率滑动时，摩擦系数无明显变化；(8)板式橡胶支队的滞回曲线是狭长的；滑板橡胶支座的滞回曲线类似于理想弹塑性材料问滞回曲线。 三．弧形钢板条耗能器的滞回性能试验 试验用的弧形钢板条耗能器， 是用A3号扁钢冷弯加工而成，如图6所示。试验亦在上述同类型的电液伺服疲劳试验机上业行，并设利万拟应的试验架(图7)。 试验所得弧形钢板条的滞回曲线示例于图8。显见，弧形钢板条的滞回曲线类似于低碳钢的单向拉伸试验的恢复力曲线，但弧形钢板条的工作原理不同。它因是冷弯加工而成，弧形钢板条的圆弧部分的应变相等，在初始阶段，圆弧段内的应力不会增加，圆弧一端的直线段应变增加，而圆弧另一端应变减少。当圆弧一端的直线段应变达到与圆弧段的应变相等时，圆弧开始挪动。在挪动前弧形钢板条的力与位移的数系近似线弹性，挪动后弧形钢板条随着位移的增加，力有少量的增加。最大行程量值仅受H值（见图6）大小限制，通过大量的试验，可得出下述结论：(1)弧形钢板条的行程量，可以根据结构的需要选择d值大小，若行程量大于d值时，圆弧则被拉直，(2)弧形钢板条的滞回曲线类似于双线型杆的恢复力曲线，(3)频率对孤形钢板条滞回性能无明显影响；(4)随着t／2R的比值增加，滞回面积增大， 随着弧形钢板条宽度增加，滞回面积亦增加，(5)随着行程量的增加，耗能明显增加。 ????????????????????????? 四、板式橡胶支座、滑板橡胶支座和弧形钢板条耗能器恢复力计算模式 1． 板式橡胶支座的试验表明，它的滞回曲线是狭长形，可以近似作线性处理。它的剪切刚度尽管随着最大剪切应变的变化和频率的变化而变化，但对于特定频率和最大的剪切角而言可以近似看作常数。因此，板式橡胶支座的计算模式近似按最大的剪切应变和频率来确定支座的刚度，并作线性处理。 2． 滑板橡胶支座与弧形钢板耗能器的滞回曲线(见图5和图8)是类似的，因而可将其计算模式都采用双线型恢复力函数来表达，见图9。 根据上述的计算模式，我们编制了多跨简支梁和多跨连续梁桥具有橡胶支座时的线性和非线性地震反应程序。 五、具有橡胶支座的简支梁桥振动台试验 本试验在同济大学工程结构研究所的模拟地震振动台上完成的。试验用梁为模拟梁，尺寸4m(l)×lm(B)×1．2m(h)，重量约为11．5t。滑板橡胶支座规格为100×100×32．5和160×200×32．5两种。图l0中采用三点式支座布置是为便于梁的安