鉛芯橡膠支座

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1、鉛芯橡膠支座**鉛芯橡膠支座的發(fā)展歷史、發(fā)展現(xiàn)狀鉛芯橡膠支座的工作原理和裝置鉛芯橡膠支座的設(shè)計方法及流程鉛芯橡膠支座的未來發(fā)展趨勢總結(jié)概況一、發(fā)展歷史和現(xiàn)狀*1.1鉛芯橡膠支座（LRB）介紹：鉛芯橡膠支座(LRB)是新西蘭學(xué)者在1975年發(fā)展的,它是由普通疊層橡膠支座在其中間豎直地灌入適當(dāng)直徑的的鉛芯形成(圖1),利用鉛芯在地震動過程中彈塑性性能來達(dá)到耗散地震能量的效果。由于鉛的屈服應(yīng)力較低(約7MPa),并在塑性變形條件下具有較好的疲勞特性,被認(rèn)為是一種較好的阻尼器。鉛芯必須緊固在孔中,并稍微擠進(jìn)橡膠層中,因此,鉛芯的體積往往比中心孔的體積要大些,使鉛芯能牢固地壓入孔中,當(dāng)橡膠支座發(fā)

2、生水平變形時,整個鉛芯由于被鋼板約束而強(qiáng)迫發(fā)生剪切變形。鉛芯橡膠支座具有較好的滯回特性,其初始剪切剛度可以達(dá)到普通疊層橡膠支座剛度的10倍以上,而屈服后剛度接近與普通疊層橡膠支座剛度。由于LRB構(gòu)造比較簡單,能夠提供較大阻尼,可以單獨(dú)作為橋梁減隔震支座使用,在新西蘭、美國和日本被廣泛用于橋梁和建筑物的減、隔震。*國內(nèi)外將減震、隔震支座應(yīng)用于結(jié)構(gòu)震動控制的經(jīng)驗(yàn)表明,合理選擇減震、隔震支座動力特性參數(shù)是減小結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的關(guān)鍵所在,要達(dá)到最優(yōu)的減震目的并為延性抗震設(shè)計提供指導(dǎo),需要對支座動力特性地震響應(yīng)的影響特點(diǎn)與規(guī)律進(jìn)行深入的研究。近十年來,有關(guān)LRB的研究蓬勃開展,方興未艾。這里就LRB

3、的若干方向的近期研究狀況作些總結(jié)和評述：1.2鉛芯橡膠支座（LRB）發(fā)展現(xiàn)狀：1.2.1LRB的非線性地震反應(yīng)分析和非線性動力學(xué)性態(tài)FerraioliM等研究了高阻尼橡膠支座和鉛芯橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng),考慮支座的滯回特性和上部結(jié)構(gòu)的彈塑性,然后把材料非線性因素當(dāng)作等效線性化系統(tǒng)的虛擬力,用復(fù)模態(tài)分解和迭代方法計算模態(tài)反應(yīng)。朱東升等對一座采用鉛芯橡膠支座(LRB)隔震的橋梁輸入了多條具有相同反應(yīng)譜、且時域內(nèi)強(qiáng)度包線形狀相似的應(yīng)對地震動的全過程十分敏感;LRB是一種有效的隔震裝置;LRB的初始屈服力對隔震效果影響較大。一、發(fā)展歷史和現(xiàn)狀*王麗、閻貴平等對LRB隔震橋梁的減震效果

4、進(jìn)行了研究,分別采用非線性水平和轉(zhuǎn)動彈簧單元來模擬減隔震支座和橋墩延性鉸的非線性性能,首次把支座和橋梁結(jié)構(gòu)納入一個系統(tǒng)中,并考慮其相互影響和相互作用。利用大型通用結(jié)構(gòu)分析軟件(ANSYS),對采用鉛芯橡膠支座(LRB)隔震的橋梁輸入了多條實(shí)際地震波進(jìn)行時程分析,系統(tǒng)地討論了隔震橋梁的減震性能,得出在設(shè)計減隔震橋梁時,應(yīng)考慮將非彈性變形和耗能主要集中在減隔震裝置上,避免橋墩屈服先于減隔震裝置屈服。1.2.2LRB的簡化分析方法從隔震結(jié)構(gòu)的的設(shè)計來看,建立滿足工程設(shè)計精度要求的實(shí)用簡化分析方法是很有意義的。TsaiHC等研究了鉛芯橡膠支座非線性隔震結(jié)構(gòu)的基于反應(yīng)譜的地震反應(yīng)分析,他們首先建

5、立實(shí)際模型和等效線性單自由體模型,由震動臺試驗(yàn)輸入大量地震記錄,比較兩個模型的最大位移和加速度反應(yīng),從而識別出等效結(jié)構(gòu)的等效剛度、等效阻尼比,同時得到了等效剛度與最大位移的關(guān)系。Hwang等對LRB隔震橋梁的等效線性化設(shè)計方法及隔震橋梁的等效阻尼比進(jìn)行了研究,指出現(xiàn)行等效剛度和等效阻尼比計算方法中存在的問題,建議了新的計算公式。一、發(fā)展歷史和現(xiàn)狀*吳兵、莊軍生等系統(tǒng)研究了鉛芯橡膠支座等效線性分析模型參數(shù)與其幾何結(jié)構(gòu)及外加動力荷載特性的關(guān)系。研究結(jié)果表明:鉛芯橡膠支座等效線性分析模型參數(shù)(水平耗能、等效剛度及等效阻尼比)主要由其本身的幾何構(gòu)造及組成材料決定,且在往復(fù)加、卸載循環(huán)中具有較好

6、的穩(wěn)定性。一、發(fā)展歷史和現(xiàn)狀*1.2.3LRB的土-結(jié)構(gòu)相互作用隔震結(jié)構(gòu)一般都建在硬土場地,研究者通常將隔震結(jié)構(gòu)的地基視為無限剛度,但研究隔震結(jié)構(gòu)的土-結(jié)構(gòu)相互作用(soil-structureinteraction,SSI)仍然是有意的。而且軟土地區(qū)也可能需要建造一些隔震結(jié)構(gòu),比如隔震橋梁,這需要與新型隔震裝置的開發(fā)和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用相結(jié)合來解決。劉云賀、趙曉娟等探討了地震作用下樁基礎(chǔ)剛度對采用鉛芯橡膠支座(LRB)橋梁的減震效果的影響,提出以墩底彈簧約束模型模擬群樁基礎(chǔ)的方法,建立了考慮地基剛度影響的橋梁非線性動力分析模型。算例的非線性時程分析結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)中如采用剛性基礎(chǔ)假設(shè),即忽

7、略土-結(jié)構(gòu)相互作用,對普通橡膠支座(RB)和鉛芯橡膠支座(LRB)都會使設(shè)計結(jié)果偏于安全,尤其對LRB而言富裕度較大。1.2.4LRB的實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)研究在隔震技術(shù)發(fā)展中的重要性是不言而喻的,多年來研究者在隔震結(jié)構(gòu)、隔震裝置的試驗(yàn)、開發(fā)應(yīng)用方面作出了重要的貢獻(xiàn)。劉文光、楊巧榮等對建筑用鉛芯橡膠隔震支座溫度性能進(jìn)行了研究,在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了支座屈服后剛度及屈服載荷的溫度修正方程。一、發(fā)展歷史和現(xiàn)狀*1.2.5工程實(shí)例下圖分別是世界上第一棟采用鉛