高阻尼橡膠支座恢復力模型研究

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1、高阻尼橡膠支座恢復力模型研究-->1緒論1.1引言我國是世界上的多地震國家之一。從古至今，地震這種突發(fā)性、毀滅性的自然災害，一直對人類生存和社會安定構成嚴重威脅。隨著社會經(jīng)濟加速發(fā)展，人口逐漸向城市聚集，地震災害給城市帶來的是更嚴重甚至是毀滅性的破壞。我國經(jīng)歷的幾次大地震，如邢臺地震、海城地震、唐山大地震、汶川地震、青海玉樹地震、四川雅安地震等，世界其他國家經(jīng)歷的幾次大地震，如前蘇聯(lián)亞美尼亞大地震、美國加州大地震、印尼大地震、日本阪神大地震、福島地震等都造成了重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。地震巨大的能量不僅會造成建筑物和各種設施的破壞與倒塌，而且隨著城市現(xiàn)代化與經(jīng)濟高速發(fā)

2、展，地震誘發(fā)的次生災害中因交通及其他設施的毀壞造成的經(jīng)濟損失也十分巨大[1]。經(jīng)濟的高速發(fā)展和人口的大量聚集使得抗震防災問題更為突出，各國對于結(jié)構抗震的研究也更為重視。在結(jié)構抗震研究領域，尋求更有效的抗震手段來抵抗地震對結(jié)構的破壞一直是抗震研究的主要課題。為了有效的抵抗地震作用，我們的抗震設計方法已經(jīng)從傳統(tǒng)的加強結(jié)構自身強度和變形能力向減輕地震作用和改善結(jié)構延性方向轉(zhuǎn)變。減隔震技術就是這樣一種有效的抗震設計方法。減隔震技術是通過減震、隔震裝置來消耗地震能量，同時阻止振動在結(jié)構上的傳播。減隔震設計思想體系的提出已有近100多年的歷史。1881年日本的河合浩藏提出了在地基

3、上交錯放置圓木，以此來削弱地震向建筑物的傳遞；1890年德國人JacobBechtold設計了一種由鋼盤、滾珠構成的隔震器；1909年英格蘭醫(yī)生Calantantarients提出了用滑石粉層或云母將房屋與基礎隔開的隔震方法；我國古代也有被稱為“版筑”的地基處理技術，依次來把建筑物和基礎隔開。像這樣的有關隔震的具體方法在60年代以前有很多，但是因缺少實踐檢驗，學者們沒有對其進行深入研究，也沒有形成一套系統(tǒng)的減隔震理論。直到1923年發(fā)生東京大地震，由FrankLloydTS電液伺服加載系統(tǒng)作為加載裝置,平面內(nèi)X方向和Y方向的位移加載設備分別采用編號為1#和2#的2臺5

4、00kN電液伺服作動器，最大行程分別為±127mm、±381mm。Z方向的豎向加載設備采用編號為3#的1臺1500kN電液伺服作動器，最大行程為±254mm。三個方向的工作壓力均為21MPa。試驗過程中支座的受力與變形均由系統(tǒng)自動采集。加載過程中，豎向采用荷載控制加載，水平向采用位移控制加載。為實現(xiàn)高阻尼橡膠支座的多向加載，本課題組設計了如圖2.3所示的力學試驗平臺。使用該平臺對試驗對象進行單向、雙向或三向力學性能試驗。試驗平臺實物圖及試驗現(xiàn)場示意圖分別如圖2.3和如圖2.4所示。.............3高阻尼橡膠支座單向恢復力模型.......313.1引言..

5、...313.2考慮豎向壓力相關性的恢復力模型.........313.2.1多彈簧模型介紹..........323.2.2雙彈簧模型介紹..........333.3模型改進方法........373.3.1公式推導........383.3.2試驗曲線分析.......393.4單向壓剪試驗結(jié)果與計算結(jié)果對比.....-->....453.5本章小結(jié)..........494高阻尼橡膠支座雙向恢復力模型.......514.1引言.....514.2模型改進..........514.3雙向壓剪試驗結(jié)果與計算結(jié)果對比.........544.4本章小結(jié).....

6、.....605結(jié)論與展望......615.1結(jié)論.....615.2展望.....614高阻尼橡膠支座雙向恢復力模型4.1引言在實際地震中，結(jié)構隔震層中的支座往往會受到雙向地震作用而非單向。近年來，國內(nèi)外許多學者對高阻尼隔震橡膠支座在水平雙向荷載作用下支座的力學性能進行了試驗研究與分析，發(fā)現(xiàn)支座在兩個水平方向上的力和變形存在一定的耦合效應，即一個方向上力與位移的變化可能影響另一個方向上的恢復力特性，因此，在對隔震結(jié)構進行多維地震反應分析時，需要采用能反映支座在兩個水平方向上力和變形耦合效應的恢復力模型。文獻[33-37]基于高阻尼橡膠支座的雙向水平壓剪試驗研究，提

7、出了各種不同的雙向恢復力模型，并證明了這些模型的有效性。本文對高阻尼橡膠支座HDR-C的水平雙向壓剪試驗結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)在水平雙向壓剪試驗中，高阻尼橡膠支座同樣具有剪切應變相關性和豎向壓應力相關性，并且相關性變化的規(guī)律與單向壓剪試驗時基本一致，但由于水平雙向加載時兩個方向之間力和變形相互耦合作用的影響，支座性能參數(shù)相關性變化幅度略有不同。在進行高阻尼橡膠支座的水平雙向恢復力模型研究時，不僅要考慮豎向與水平向之間力和變形的耦合作用，而且要考慮兩個水平方向力和變形之間相互作用的影響?；谝陨显囼灲Y(jié)果分析，將已建立的水平單向恢復力模型進行擴展和改進，使其