關(guān)于sma-橡膠復(fù)合支座研究文獻(xiàn)的綜述

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1、關(guān)于SMA-橡膠復(fù)合支座研究文獻(xiàn)的綜述摘要：通過(guò)大量查找文獻(xiàn)，了解了近幾年國(guó)內(nèi)外關(guān)于低造價(jià)隔振支座的研究成果。對(duì)橡膠支座存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析,介紹了SMA-橡膠復(fù)合支座的基本構(gòu)造和工作原理，并做出評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：形狀記憶合金；形狀記憶效應(yīng)；超彈性效應(yīng)一、前言隔震技術(shù)是最成熟、最有效的被動(dòng)控制技術(shù)。它通過(guò)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層來(lái)隔離和耗散地震能量,以減小地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳輸,從而降低上部結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。二、正文工程常用的隔震支座為普通橡膠支座,橡膠是一種高分子化合物,較快老化,水平、豎向剛度小,變形大,造成安全隱患,同時(shí),其無(wú)法調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力而且各參數(shù)是不確定的,且隨時(shí)間變化,其隔

2、震效果亦隨時(shí)間改變,因此也無(wú)法評(píng)估設(shè)計(jì)的工程抗震能力,另外,由于支座的變形,原計(jì)算力學(xué)模型也發(fā)生變化,實(shí)際內(nèi)力與計(jì)算結(jié)果不一致,荷載小時(shí),問(wèn)題不大;荷載大時(shí),是另一種安全隱患。對(duì)于工程上常用的疊層橡膠支座和夾心橡膠支座而言,疊層橡膠支座由于阻尼較小以及變形較大這些不利因素使得它必須與其他阻尼器一起使用才能具有良好的減震效果,夾心橡膠支座鉛芯的增加使得該隔震體系的自恢復(fù)能力大大降低了,而且這兩種支座的共同缺點(diǎn)是隔震頻帶較窄,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多頻特征的地震波有有效的減震、隔震效果,難以實(shí)現(xiàn)建筑隔震的智能化。形狀記憶合金(ShapeMemoryAlloy,縮寫(xiě)為SMA)是一種新型功能材料和智能材料

3、。與其它普通金屬材料相比,SMA具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性效應(yīng)等獨(dú)特而重要的功能特性。SMA的超彈性效應(yīng)指的是當(dāng)材料溫度超過(guò)馬氏體逆相變終了溫度Af(完全奧氏體)時(shí),恒溫拉伸奧氏體SMA,且加載應(yīng)力超過(guò)彈性極限時(shí),應(yīng)力去除后變形即完全消失,其加載卸載的應(yīng)力-應(yīng)變曲線形成一個(gè)完整的滯回環(huán),且卸載后的殘余應(yīng)變?yōu)榱?。由于SMA的超彈性實(shí)際上是由于合金內(nèi)母相(奧氏體相)-馬氏體相及馬氏體相-母相(奧氏體相)之間發(fā)生相變而完成的,所以對(duì)材料沒(méi)有損傷。此外,SMA材料還具有抗腐蝕性能好,可恢復(fù)應(yīng)變大特點(diǎn)。利用SMA的超彈性效應(yīng)這一特殊力學(xué)行為可以開(kāi)發(fā)出耗能性能好,可靠性高,具有自恢復(fù)能力的被動(dòng)耗能減

4、震裝置和隔震裝置,目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面的研究工作已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。SMA-橡膠支座是將SMA拉索交叉布置在疊層橡膠墊的四周,支座的構(gòu)造示意圖如下圖所示。在水平方向的強(qiáng)震作用下,SMA-橡膠支座中的疊層橡膠墊發(fā)生反復(fù)水平剪切變形,SMA拉索在疊層橡膠墊的帶動(dòng)下發(fā)生伸縮變形。這樣,在疊層橡膠墊隔離地震作用的同時(shí),可以利用SMA自身的超彈性滯回性能來(lái)進(jìn)一步吸收和消耗地震動(dòng)能量以更好地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的被動(dòng)控制。為避免SMA拉索在工作過(guò)程中發(fā)生受壓松弛,在使用前須對(duì)其進(jìn)行必要的處理,保證它在工作過(guò)程中總是處于受拉狀態(tài)。圖SMA-橡膠支座的構(gòu)造為考察SMA-橡膠支座的工作性能和耗能能力,制

5、作了該新型支座的實(shí)物模型,對(duì)該支座進(jìn)行了豎向壓縮試驗(yàn)和水平壓剪試驗(yàn)并與普通橡膠支座相應(yīng)的性能進(jìn)行了對(duì)比分析,對(duì)比項(xiàng)目包括兩種支座的豎向剛度、水平剛度、單位循環(huán)耗能和等效阻尼比。另外,還分析了位移幅值、加載頻率和豎向荷載的變化對(duì)SMA-橡膠支座工作性能的影響。研究結(jié)果表明:(1)各個(gè)工況下SMA-橡膠隔震支座的豎向剛度均較普通橡膠支座有較大幅度的提高,同時(shí)SMA-橡膠支座的豎向剛度基本不受加載頻率的影響；(2)各個(gè)工況下SMA-橡膠支座水平壓剪試驗(yàn)所得的滯回環(huán)均十分飽滿,表明該型支座具有良好的耗能能力,可有效防止隔震層位移過(guò)大而導(dǎo)致的支座失穩(wěn)；(3)從位移幅值、加載頻率、豎向荷載等參數(shù)對(duì)

6、支座力學(xué)性能的影響情況可以看出SMA-橡膠支座在遭遇大幅值振動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生柔性側(cè)移,對(duì)于大幅值變形的耗能作用也更為顯著。同時(shí),該新型隔震支座的力學(xué)性能在不同豎向荷載作用下和工程應(yīng)用頻率區(qū)間內(nèi)波動(dòng)幅度不大?？梢哉f(shuō)本文提出的新型隔震支座既保留了橡膠隔震墊的合理特性,又具有較為穩(wěn)定的衰減性能,能夠有效地改善傳統(tǒng)橡膠隔震支座的隔震和耗能能力。一、小結(jié)SMA-橡膠支座構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便,具有良好的耗能能力和穩(wěn)定的工作性能,能夠大幅提高傳統(tǒng)橡膠隔震支座的隔震和耗能性能,因此在土木工程振動(dòng)控制領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)[1]薛素鐸,王利等.一種SMA復(fù)合摩擦阻尼器的設(shè)計(jì)與性能研究[J].世界地震工

7、程,2006,22(2):1-6.[2]劉海卿,李忠獻(xiàn).應(yīng)用形狀記憶合金-橡膠復(fù)合支座的結(jié)構(gòu)隔震[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2006,15(3):123-127.[3]AlaaM.Sharabash,BassemO.Andrawes.Applicationofshapememoryalloydampersintheseismiccontrolofcable-stayedbridges[J].EngineeringStructures,2009,30: