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句容不同的温度环境对LRB隔震支座性能影响的研究

双林橡胶  2020-8-11 12:17:30  4352
内容摘要:经过近十几年的发展,隔震技术以其良好的减震效果、安全性、耐久性、经济性和适用性在工程抗震界得到普遍认可,在日本、美国、新西兰和中国等主要地震多发国家的工程结构抗震设计和加固中有较多的应用。我国西藏、青...

经过近十几年的发展,隔震技术以其良好的减震效果、安全性、耐久性、经济性和适用性在工程抗震界得到普遍认可,在日本、美国、新西兰和中国等主要地震多发国家的工程结构抗震设计和加固中有较多的应用。我国西藏、青海和新疆等高烈度地震设防区冬季气温相当低,随着环境温度的变化,铅芯句容橡胶隔震支座的力学性能是否会发生变化,相应的试验研究并不多见。

虽然在高温环境下LRB隔震支座的力学性能得到了较多关注,但没有提供给工程设计人员能够反映温度变化对支座力学性能影响的近似公式。为了满足平均气温显著不同的地震设防地区基础隔震结构应用的需要,本文针对不同规格的铅芯橡胶隔震支座在不同温度环境下进行竖向刚度、水平刚度及阻尼的试验,并与室温条件下的相应指标进行对比,并通过非线性回归分析方法提出反应温度变化对支座力学性能影响的近似公式。

试验设备及试验介绍

为了研究温度效应对LRB隔震支座力学性能的影响,对GZY400、GZY600试件分别进行了竖向荷载和压剪荷载作用下的试验研究,试件编号及参数见表1。试件中钢板采用Q235,橡胶为天然橡胶,硬度为劭氏45。压剪试验装置为竖向25000kN、水平±2000kN电液伺服加载系统。

整个试验系统由水平液压伺服加载控制系统、竖向加载系统及计算机数据采集与分析系统组成,其中计算机数据采集与分析系统包括A/D、D/A转换硬件系统和专门设计的软件系统,用于完成加载、数据采集、试验曲线的绘制等。采用正弦波加载,不同温度环境由温度试验箱提供。在室温条件(22℃)下试验与理论的支座竖向刚度值见表2。试验与理论计算的结果很接近,最大误差不超过10%。

定义不同温度条件下的试验值与室温条件下的试验值之间的比值为R(这个系数可以视为温度效应对于LRB隔震支座力学性能的影响系数),图2给出了不同LRB隔震支座竖向刚度的影响系数与温度变化的关系尺k。随着温度的降低,LRB隔震支座的竖向刚度较室温有很大的增加;而随着温度的增加,支座竖向刚度较室温有一定程度的降低,此外不同支座竖向刚度所对应尺丘。之间的离散型很小,因此将这些数据点通过非线性回归分析可以拟合出尺。

LRB隔震支座

在隔震结构设计分析时,LRB隔震支座水平力学性能参数主要包括:屈前刚度、屈后刚度和屈服剪力。由于屈前刚度对设计分析结果的影响很小,因此只考虑屈后刚度和屈服剪力。屈服后刚度可根据滞回曲线获得。试验时对试件在12 MPa竖向压应力下。进行y=100%/=0.2 Hz的动力加载试验,水平加载波形为正弦波,连续作出3条滞回曲线,取第3条滞回曲线计算支座的水平刚度。

由以上的试验研究可以发现:

1、低温环境对LRB隔震支座的力学性能有较大的影响,通常温度越低力学性能指标越大,其中对屈服剪力的影响最大,从00C起都超过了20%,而竖向刚度和屈服刚度当温度低于零下四十摄氏度后,影响超过了20%(其中20%是目前规范对于隔震支座力学性能测试所允许的设计值与试验值之间的偏差);

2、高温环境主要对屈服剪力有一定的影响,而对竖向刚度和屈后刚度的影响较小,所有影响均没有超过20%;

3、在平均气温低的抗震设防地区,采用LRB隔震支座隔震时,可按照本文提出的拟合公式对基于常温所设计的LRB隔震支座力学性能参数的理论值进行修正,以此为基础能获得更为准确合理的计算分析结果。

本文对不同高低温环境下橡胶铅芯隔震支座的力学性能进行了力学性能研究,在此基础上提出了关于温度变化的支座力学性能的近似计算公式,研究结果对在低气温条件下高烈度地区结构的隔震设计具有实际的应用价值。

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