高阻尼橡膠支座恢復(fù)力模型研究

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1、高阻尼橡膠支座恢復(fù)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(zāi)害，一直對(duì)人類生存和社會(huì)安定構(gòu)成嚴(yán)重威脅。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，人口逐漸向城市聚集，地震災(zāi)害給城市帶來的是更嚴(yán)重甚至是毀滅性的破壞。我國經(jīng)歷的幾次大地震，如邢臺(tái)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(cái)產(chǎn)損失。地震巨大的能量不僅會(huì)造成建筑物和各種設(shè)施的破壞與倒塌，而且隨著城市現(xiàn)代化與經(jīng)濟(jì)高速發(fā)

2、展，地震誘發(fā)的次生災(zāi)害中因交通及其他設(shè)施的毀壞造成的經(jīng)濟(jì)損失也十分巨大[1]。經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人口的大量聚集使得抗震防災(zāi)問題更為突出，各國對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震的研究也更為重視。在結(jié)構(gòu)抗震研究領(lǐng)域，尋求更有效的抗震手段來抵抗地震對(duì)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)方法已經(jīng)從傳統(tǒng)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身強(qiáng)度和變形能力向減輕地震作用和改善結(jié)構(gòu)延性方向轉(zhuǎn)變。減隔震技術(shù)就是這樣一種有效的抗震設(shè)計(jì)方法。減隔震技術(shù)是通過減震、隔震裝置來消耗地震能量，同時(shí)阻止振動(dòng)在結(jié)構(gòu)上的傳播。減隔震設(shè)計(jì)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(cuò)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(shè)計(jì)了一種由鋼盤、滾珠構(gòu)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(chǔ)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(shù)，依次來把建筑物和基礎(chǔ)隔開。像這樣的有關(guān)隔震的具體方法在60年代以前有很多，但是因缺少實(shí)踐檢驗(yàn)，學(xué)者們沒有對(duì)其進(jìn)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(shè)備分別采用編號(hào)為1#和2#的2臺(tái)5

4、00kN電液伺服作動(dòng)器，最大行程分別為±127mm、±381mm。Z方向的豎向加載設(shè)備采用編號(hào)為3#的1臺(tái)1500kN電液伺服作動(dòng)器，最大行程為±254mm。三個(gè)方向的工作壓力均為21MPa。試驗(yàn)過程中支座的受力與變形均由系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)高阻尼橡膠支座的多向加載，本課題組設(shè)計(jì)了如圖2.3所示的力學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)。使用該平臺(tái)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行單向、雙向或三向力學(xué)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖及試驗(yàn)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(fù)力模型.......313.1引言..

5、...313.2考慮豎向壓力相關(guān)性的恢復(fù)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(jìn)方法........373.3.1公式推導(dǎo)........383.3.2試驗(yàn)曲線分析.......393.4單向壓剪試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比.....-->....453.5本章小結(jié)..........494高阻尼橡膠支座雙向恢復(fù)力模型.......514.1引言.....514.2模型改進(jìn)..........514.3雙向壓剪試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)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(fù)力模型4.1引言在實(shí)際地震中，結(jié)構(gòu)隔震層中的支座往往會(huì)受到雙向地震作用而非單向。近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)高阻尼隔震橡膠支座在水平雙向荷載作用下支座的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究與分析，發(fā)現(xiàn)支座在兩個(gè)水平方向上的力和變形存在一定的耦合效應(yīng)，即一個(gè)方向上力與位移的變化可能影響另一個(gè)方向上的恢復(fù)力特性，因此，在對(duì)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行多維地震反應(yīng)分析時(shí)，需要采用能反映支座在兩個(gè)水平方向上力和變形耦合效應(yīng)的恢復(fù)力模型。文獻(xiàn)[33-37]基于高阻尼橡膠支座的雙向水平壓剪試驗(yàn)研究，提

7、出了各種不同的雙向恢復(fù)力模型，并證明了這些模型的有效性。本文對(duì)高阻尼橡膠支座HDR-C的水平雙向壓剪試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在水平雙向壓剪試驗(yàn)中，高阻尼橡膠支座同樣具有剪切應(yīng)變相關(guān)性和豎向壓應(yīng)力相關(guān)性，并且相關(guān)性變化的規(guī)律與單向壓剪試驗(yàn)時(shí)基本一致，但由于水平雙向加載時(shí)兩個(gè)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(guān)性變化幅度略有不同。在進(jìn)行高阻尼橡膠支座的水平雙向恢復(fù)力模型研究時(shí)，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(gè)水平方向力和變形之間相互作用的影響?；谝陨显囼?yàn)結(jié)果分析，將已建立的水平單向恢復(fù)力模型進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)，使其