资源描述：
《橡胶隔震支座稳定性的试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、橡胶隔震支座稳定性的试验研究王庆水19橡胶隔震支座稳定性的试验研究编译王庆水(胜利油田胜利工程建设(集团)有限责任公司,山东东营257011)摘要:橡胶隔震支座在强烈地震引起的高剪应变下应能够保持稳定,因此,在设计中,准确确定临界轴向荷载是非常重要的。目前,临界荷载采用Haringx小位移理论来确定,该理论经过修正后,并通过一近似修正系数来计算大剪应变。研究的目的是通过试验来确定水平位移或剪应变对临界荷载的影响,并研究近似修正系数的有效性。试验在一系列低形状系数的橡胶支座上进行,并对试验步骤和结果进行详细阐述。结果表明临界荷载随着水平位移或剪应变的增加而减小,
2、同时表明实质临界荷载能力存在于水平位移等于支座宽度,但不为0时,同修正系数预测的一样,还将进一步表明近似公式在较小位移时并不保守,在较大位移时非常保守。将从试验中得出的临界荷载与有限元分析和非线性分析方法得出的结果进行比较,比较表明大的水平位移对临界荷载的影响可以有效预测。关键词:橡胶支座;抗震支座;稳定性;试验中图分类号:U443.361文献标识码:A文章编号:1671-7767(2003)03-0019-050引言目前,大水平位移效应,通过采用相当于大水平橡胶隔震支座由多层橡胶和钢片交替固叠组位移时的有效柱面积与实际柱面积之比的一个修正成,形成垂直方向近乎刚
3、性但水平方向具有柔性的系数,折减临界荷载值Pcro的值,来进行近似计算。隔震体。其柔性可延长隔震建筑物的基频周期,减对于一个矩形橡胶支座,该系数给出Pcr的下列值:小上部结构中的地震力,但在减小地震力的同时,可Pcr=Pcro[1-/B](6)能会使橡胶支座伴随产生较大的水平位移,再加上式中,Pcr为水平位移时的临界荷载;Pcro为Har支座的侧向柔性,将导致临界轴向荷载的大幅降低。ingx理论给出的临界荷载;B为支座宽度。目前,计算小位移时临界荷载的Pcro的设计计水平刚度依轴向荷载而定,可由下式近似给出:算方法是用Haringx理论:2*PKh=Kh1-(7)
4、Pcr(GAs)effPEPcro=1+4-1(1)*2(GAs)eff式中,P为轴向荷载;Kh为0轴向荷载时的水平刚式中,PE=2(EI)eff/l2;(GAs)eff为有效抗剪刚度;度;Kh为修正后的水平刚度。(EI)eff为有效弯曲刚度;E为抗弯模量;G为橡胶为了研究橡胶支座临界荷载随水平位移或剪应抗剪模量。有效抗剪刚度和有效弯曲刚度可用下式变的变化,本文的试验研究涉及到对一些橡胶支座确立:的试验,详细介绍了试验步骤和结果。对式(6)中近(GAs)eff=GA(l/lr)(2)似结果的有效性进行了评定。将试验结果与Liu等人的ADINA有限元分析结果进行了比较。
5、此外,(EI)eff=ErI(l/lr)(3)也介绍了与非线性分析模型结果所作的比较。式中,l为橡胶层和钢片的组合高度,不包括顶、底层钢片;lr为所有橡胶层的总厚度;A为橡胶结合1试验所用的橡胶支座面面积;I为绕弯曲轴的橡胶支座惯性矩。2试验中采用的多层橡胶支座由天然橡胶和钢片Er=E0(1+0.742S)(4)交替叠合组成,见图1(a),共试验了12个支座,其式中,E0为橡胶的弹性模量,约为剪切模量G的4中9个正方形支座的平面尺寸为127mm127倍;S为形状系数,定义为:mm,3个正方形支座的平面尺寸为254mm254橡胶层承载(平面)面积S=(5)橡胶层非受
6、力(侧面)面积mm。支座性能分别见表1和图1(a),图中圆括号收稿日期:2002-11-18编译者简介:王庆水(1963-),男,高级工程师,1983年毕业于哈尔滨建筑工程学院道桥专业,工学学士。20世界桥梁2003年第3期内为254mm的橡胶支座。所有橡胶支座顶部和底向荷载。随着剪力位移的增加,对水平传动装置进部都用螺栓锚紧以防倾覆。为研究支座的不同形状行同样的调整也是必要的。系数,采用了不同的橡胶层厚度。典型厚度一般小试验在水平传动装置置以位移控制、竖向传动于12.7mm,但是,所试验的4个支座系列(100、装置置以力控制的条件下进行,即将水平位移保持200、4
7、00、500型)的橡胶层厚大于或等于12.7mm,在规定的值,而竖向荷载加载到临界荷载发生时停以研究较低的形状系数或增大的薄层厚度的影响。止。为达到试验目的,当水平力为0或负数时,试验300型和600型支座的橡胶层厚6.35mm。橡胶抗的支座就被视为处于临界状态。因此,在整个试验剪切模量G估计为:0%剪应变时为1.38MPa,过程中,对水平力和竖向位移一直进行监测。这一100%剪应变时为0.938MPa。所有支座的橡胶封步骤确保了在接近临界状态时试验系统的安全。盖层厚为3.18mm。为保证相同的外形高度,钢片厚度是变化的。所有试验的支座的
