铅芯橡胶支座

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1、铅芯橡胶支座**铅芯橡胶支座的发展历史、发展现状铅芯橡胶支座的工作原理和装置铅芯橡胶支座的设计方法及流程铅芯橡胶支座的未来发展趋势总结概况一、发展历史和现状*1.1铅芯橡胶支座（LRB）介绍：铅芯橡胶支座(LRB)是新西兰学者在1975年发展的,它是由普通叠层橡胶支座在其中间竖直地灌入适当直径的的铅芯形成(图1),利用铅芯在地震动过程中弹塑性性能来达到耗散地震能量的效果。由于铅的屈服应力较低(约7MPa),并在塑性变形条件下具有较好的疲劳特性,被认为是一种较好的阻尼器。铅芯必须紧固在孔中,并稍微挤进橡胶层中,因此,铅芯的体积往往比中心孔的体积要大些,使铅芯能牢固地压入孔中,当橡胶支座发

2、生水平变形时,整个铅芯由于被钢板约束而强迫发生剪切变形。铅芯橡胶支座具有较好的滞回特性,其初始剪切刚度可以达到普通叠层橡胶支座刚度的10倍以上,而屈服后刚度接近与普通叠层橡胶支座刚度。由于LRB构造比较简单,能够提供较大阻尼,可以单独作为桥梁减隔震支座使用,在新西兰、美国和日本被广泛用于桥梁和建筑物的减、隔震。*国内外将减震、隔震支座应用于结构震动控制的经验表明,合理选择减震、隔震支座动力特性参数是减小结构地震响应的关键所在,要达到最优的减震目的并为延性抗震设计提供指导,需要对支座动力特性地震响应的影响特点与规律进行深入的研究。近十年来,有关LRB的研究蓬勃开展,方兴未艾。这里就LRB

3、的若干方向的近期研究状况作些总结和评述：1.2铅芯橡胶支座（LRB）发展现状：1.2.1LRB的非线性地震反应分析和非线性动力学性态FerraioliM等研究了高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座隔震结构的弹塑性地震反应,考虑支座的滞回特性和上部结构的弹塑性,然后把材料非线性因素当作等效线性化系统的虚拟力,用复模态分解和迭代方法计算模态反应。朱东升等对一座采用铅芯橡胶支座(LRB)隔震的桥梁输入了多条具有相同反应谱、且时域内强度包线形状相似的应对地震动的全过程十分敏感;LRB是一种有效的隔震装置;LRB的初始屈服力对隔震效果影响较大。一、发展历史和现状*王丽、阎贵平等对LRB隔震桥梁的减震效果

4、进行了研究,分别采用非线性水平和转动弹簧单元来模拟减隔震支座和桥墩延性铰的非线性性能,首次把支座和桥梁结构纳入一个系统中,并考虑其相互影响和相互作用。利用大型通用结构分析软件(ANSYS),对采用铅芯橡胶支座(LRB)隔震的桥梁输入了多条实际地震波进行时程分析,系统地讨论了隔震桥梁的减震性能,得出在设计减隔震桥梁时,应考虑将非弹性变形和耗能主要集中在减隔震装置上,避免桥墩屈服先于减隔震装置屈服。1.2.2LRB的简化分析方法从隔震结构的的设计来看,建立满足工程设计精度要求的实用简化分析方法是很有意义的。TsaiHC等研究了铅芯橡胶支座非线性隔震结构的基于反应谱的地震反应分析,他们首先建

5、立实际模型和等效线性单自由体模型,由震动台试验输入大量地震记录,比较两个模型的最大位移和加速度反应,从而识别出等效结构的等效刚度、等效阻尼比,同时得到了等效刚度与最大位移的关系。Hwang等对LRB隔震桥梁的等效线性化设计方法及隔震桥梁的等效阻尼比进行了研究,指出现行等效刚度和等效阻尼比计算方法中存在的问题,建议了新的计算公式。一、发展历史和现状*吴兵、庄军生等系统研究了铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数与其几何结构及外加动力荷载特性的关系。研究结果表明:铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数(水平耗能、等效刚度及等效阻尼比)主要由其本身的几何构造及组成材料决定,且在往复加、卸载循环中具有较好

6、的稳定性。一、发展历史和现状*1.2.3LRB的土-结构相互作用隔震结构一般都建在硬土场地,研究者通常将隔震结构的地基视为无限刚度,但研究隔震结构的土-结构相互作用(soil-structureinteraction,SSI)仍然是有意的。而且软土地区也可能需要建造一些隔震结构,比如隔震桥梁,这需要与新型隔震装置的开发和先进技术的应用相结合来解决。刘云贺、赵晓娟等探讨了地震作用下桩基础刚度对采用铅芯橡胶支座(LRB)桥梁的减震效果的影响,提出以墩底弹簧约束模型模拟群桩基础的方法,建立了考虑地基刚度影响的桥梁非线性动力分析模型。算例的非线性时程分析结果表明:结构中如采用刚性基础假设,即忽

7、略土-结构相互作用,对普通橡胶支座(RB)和铅芯橡胶支座(LRB)都会使设计结果偏于安全,尤其对LRB而言富裕度较大。1.2.4LRB的实验试验研究在隔震技术发展中的重要性是不言而喻的,多年来研究者在隔震结构、隔震装置的试验、开发应用方面作出了重要的贡献。刘文光、杨巧荣等对建筑用铅芯橡胶隔震支座温度性能进行了研究,在试验结果的基础上,提出了支座屈服后刚度及屈服载荷的温度修正方程。一、发展历史和现状*1.2.5工程实例下图分别是世界上第一栋采用铅