高阻尼橡胶支座恢复力模型研究

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1、高阻尼橡胶支座恢复力模型研究-->1绪论1.1引言我国是世界上的多地震国家之一。从古至今，地震这种突发性、毁灭性的自然灾害，一直对人类生存和社会安定构成严重威胁。随着社会经济加速发展，人口逐渐向城市聚集，地震灾害给城市带来的是更严重甚至是毁灭性的破坏。我国经历的几次大地震，如邢台地震、海城地震、唐山大地震、汶川地震、青海玉树地震、四川雅安地震等，世界其他国家经历的几次大地震，如前苏联亚美尼亚大地震、美国加州大地震、印尼大地震、日本阪神大地震、福岛地震等都造成了重大的人员伤亡和财产损失。地震巨大的能量不仅会造成建筑物和各种设施的破坏与倒塌，而且随着城市现代化与经济高速发

2、展，地震诱发的次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的经济损失也十分巨大[1]。经济的高速发展和人口的大量聚集使得抗震防灾问题更为突出，各国对于结构抗震的研究也更为重视。在结构抗震研究领域，寻求更有效的抗震手段来抵抗地震对结构的破坏一直是抗震研究的主要课题。为了有效的抵抗地震作用，我们的抗震设计方法已经从传统的加强结构自身强度和变形能力向减轻地震作用和改善结构延性方向转变。减隔震技术就是这样一种有效的抗震设计方法。减隔震技术是通过减震、隔震装置来消耗地震能量，同时阻止振动在结构上的传播。减隔震设计思想体系的提出已有近100多年的历史。1881年日本的河合浩藏提出了在地基

3、上交错放置圆木，以此来削弱地震向建筑物的传递；1890年德国人JacobBechtold设计了一种由钢盘、滚珠构成的隔震器；1909年英格兰医生Calantantarients提出了用滑石粉层或云母将房屋与基础隔开的隔震方法；我国古代也有被称为“版筑”的地基处理技术，依次来把建筑物和基础隔开。像这样的有关隔震的具体方法在60年代以前有很多，但是因缺少实践检验，学者们没有对其进行深入研究，也没有形成一套系统的减隔震理论。直到1923年发生东京大地震，由FrankLloydTS电液伺服加载系统作为加载装置,平面内X方向和Y方向的位移加载设备分别采用编号为1#和2#的2台5

4、00kN电液伺服作动器，最大行程分别为±127mm、±381mm。Z方向的竖向加载设备采用编号为3#的1台1500kN电液伺服作动器，最大行程为±254mm。三个方向的工作压力均为21MPa。试验过程中支座的受力与变形均由系统自动采集。加载过程中，竖向采用荷载控制加载，水平向采用位移控制加载。为实现高阻尼橡胶支座的多向加载，本课题组设计了如图2.3所示的力学试验平台。使用该平台对试验对象进行单向、双向或三向力学性能试验。试验平台实物图及试验现场示意图分别如图2.3和如图2.4所示。.............3高阻尼橡胶支座单向恢复力模型.......313.1引言..

5、...313.2考虑竖向压力相关性的恢复力模型.........313.2.1多弹簧模型介绍..........323.2.2双弹簧模型介绍..........333.3模型改进方法........373.3.1公式推导........383.3.2试验曲线分析.......393.4单向压剪试验结果与计算结果对比.....-->....453.5本章小结..........494高阻尼橡胶支座双向恢复力模型.......514.1引言.....514.2模型改进..........514.3双向压剪试验结果与计算结果对比.........544.4本章小结.....

6、.....605结论与展望......615.1结论.....615.2展望.....614高阻尼橡胶支座双向恢复力模型4.1引言在实际地震中，结构隔震层中的支座往往会受到双向地震作用而非单向。近年来，国内外许多学者对高阻尼隔震橡胶支座在水平双向荷载作用下支座的力学性能进行了试验研究与分析，发现支座在两个水平方向上的力和变形存在一定的耦合效应，即一个方向上力与位移的变化可能影响另一个方向上的恢复力特性，因此，在对隔震结构进行多维地震反应分析时，需要采用能反映支座在两个水平方向上力和变形耦合效应的恢复力模型。文献[33-37]基于高阻尼橡胶支座的双向水平压剪试验研究，提

7、出了各种不同的双向恢复力模型，并证明了这些模型的有效性。本文对高阻尼橡胶支座HDR-C的水平双向压剪试验结果进行分析，发现在水平双向压剪试验中，高阻尼橡胶支座同样具有剪切应变相关性和竖向压应力相关性，并且相关性变化的规律与单向压剪试验时基本一致，但由于水平双向加载时两个方向之间力和变形相互耦合作用的影响，支座性能参数相关性变化幅度略有不同。在进行高阻尼橡胶支座的水平双向恢复力模型研究时，不仅要考虑竖向与水平向之间力和变形的耦合作用，而且要考虑两个水平方向力和变形之间相互作用的影响。基于以上试验结果分析，将已建立的水平单向恢复力模型进行扩展和改进，使其