铅芯橡胶支座分析
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初 始剪切刚度可以达到晋通噩橡胶支座刚度的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，在新酉兰、美国和日本被广泛用于桥梁和建筑物的 减、隔
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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/推吉构地震响应的关键所在,要达到最优的 减震目
Clayton Building, New Zealand）和世界上使用铅芯橡胶支座 中基底面积最大
的建筑（日本）。
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二、工作原理和装置介绍
2.1构造
铅芯叠层橡胶隔震支座由钢板 与橡胶分层叠合，经高温硫化粘结而 成，并通过上下联结板与结构相连， 装置正中央为铅芯,其剖面图如图
2.2铅芯橡胶支座的工院作原理
始屈服力对隔震效果影响较大。
14:27:05
王丽、阎贵平等对LRB隔震桥梁的减震效果进行了硏究,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絞的非线性性能,首次把支 座和 桥福构纳入一个系统中，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
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樹以群桩基础的方法,建立了考
虑地基刚度影响的桥蕤E线性动力分析模型。算例■的V 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。
1.2.4 LRB的实验
试验研究在隔囲支术发展中的重要性是不言而喻的，多年来研究者在隔 書 吉构、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。
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1.2.5工程实例 下 图 分 别 是 世 界 上 第 一 栋 采 用 铅 芯 橡 胶 支 座 隔 震 的 建 观 The William
地震反应分析，他们首先建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SU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隔農桥梁的等效线性化设计方法及隔農桥梁的等效阻
尼比进行了硏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。
应，考虑支座的滞回特住和上部结构的弹塑性,然后把材料非线性பைடு நூலகம்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
1.2.3 LRB的土■结构相互作用
隔震结构TS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， 但研究隔農吉构的土-结构相互作用(soil・structure interaction, 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
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对应不同铅芯的要求，隔海胶支座可以 有不 同的叠层结构、制造工艺和配方设计， 以满足所 需要的垂直钢度、侧向变形、阻尼 、耐久性、抗 倾覆等性能要求。
由上连接板上封板、铅芯、多 层橡胶、加劲钢板、保护层橡胶、 下 封板和下斯妾板组成。多层橡胶 、加 劲钢板构成多层橡胶支座承担 建筑物 重量和水平位移的功能，铅 芯在多层
橡胶支座剪切变形时，靠 塑性变形吸
收能量，地震后，铅芯 又通过动态恢 复与再结晶过程，以 及橡胶的剪切拉 力的作用，建筑物 自动恢的立。
的并为延，性抗震设计提供J旨导，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 o这里就 LRB的若干方向的近期研究状况作些总结和评述：
1.2.1 LRB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
铅芯橡胶支座
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口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 口总结
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—、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。由于铝的屈服应力较低（约7 MPa）,并 在塑
性变形条件下具有较好的疲劳特庄被认为 是一种较 好的阻尼器。
we 图1够铺根股JL座构造
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
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。
1.2.2 LRB的简化分析方法
从隔悬吉构的的设计来看，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。TsaiH C等研究了铅芯橡胶支座非线性隔膏吉构的基于 反应谱的
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吴兵、庄军生等系统硏究了铅芯橡胶 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。研殓吉果表 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的稳定性
O
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独作为 桥梁减隔震支座使用，在新酉兰、美国和日本被广泛用于桥梁和建筑物的 减、隔
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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/推吉构地震响应的关键所在,要达到最优的 减震目
Clayton Building, New Zealand）和世界上使用铅芯橡胶支座 中基底面积最大
的建筑（日本）。
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二、工作原理和装置介绍
2.1构造
铅芯叠层橡胶隔震支座由钢板 与橡胶分层叠合，经高温硫化粘结而 成，并通过上下联结板与结构相连， 装置正中央为铅芯,其剖面图如图
2.2铅芯橡胶支座的工院作原理
始屈服力对隔震效果影响较大。
14:27:05
王丽、阎贵平等对LRB隔震桥梁的减震效果进行了硏究,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絞的非线性性能,首次把支 座和 桥福构纳入一个系统中，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
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樹以群桩基础的方法,建立了考
虑地基刚度影响的桥蕤E线性动力分析模型。算例■的V 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。
1.2.4 LRB的实验
试验研究在隔囲支术发展中的重要性是不言而喻的，多年来研究者在隔 書 吉构、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。
14:27:05
1.2.5工程实例 下 图 分 别 是 世 界 上 第 一 栋 采 用 铅 芯 橡 胶 支 座 隔 震 的 建 观 The William
地震反应分析，他们首先建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SU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隔農桥梁的等效线性化设计方法及隔農桥梁的等效阻
尼比进行了硏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。
应，考虑支座的滞回特住和上部结构的弹塑性,然后把材料非线性பைடு நூலகம்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
1.2.3 LRB的土■结构相互作用
隔震结构TS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， 但研究隔農吉构的土-结构相互作用(soil・structure interaction, 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
14:27:05
对应不同铅芯的要求，隔海胶支座可以 有不 同的叠层结构、制造工艺和配方设计， 以满足所 需要的垂直钢度、侧向变形、阻尼 、耐久性、抗 倾覆等性能要求。
由上连接板上封板、铅芯、多 层橡胶、加劲钢板、保护层橡胶、 下 封板和下斯妾板组成。多层橡胶 、加 劲钢板构成多层橡胶支座承担 建筑物 重量和水平位移的功能，铅 芯在多层
橡胶支座剪切变形时，靠 塑性变形吸
收能量，地震后，铅芯 又通过动态恢 复与再结晶过程，以 及橡胶的剪切拉 力的作用，建筑物 自动恢的立。
的并为延，性抗震设计提供J旨导，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 o这里就 LRB的若干方向的近期研究状况作些总结和评述：
1.2.1 LRB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
铅芯橡胶支座
14:27:05
口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 口总结
14:27:05
—、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。由于铝的屈服应力较低（约7 MPa）,并 在塑
性变形条件下具有较好的疲劳特庄被认为 是一种较 好的阻尼器。
we 图1够铺根股JL座构造
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
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。
1.2.2 LRB的简化分析方法
从隔悬吉构的的设计来看，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。TsaiH C等研究了铅芯橡胶支座非线性隔膏吉构的基于 反应谱的
14:27:05
吴兵、庄军生等系统硏究了铅芯橡胶 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。研殓吉果表 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的稳定性
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