铅芯橡胶支座[]分析

1.2.4 LRB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。
2020/10/15
一、发展历史和现状
2.2 铅芯橡胶支座的工作原理
由上连接板 上封板、铅芯、多 层橡胶、加劲钢板 、保护层橡胶、 下封板和下连接板组成。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 自动恢复原位。
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筑(The William 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
铅芯橡胶支座
概况
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
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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7 MPa),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。
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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的稳定性 。
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一、发展历史和现状
1.2.3 LRB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-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。
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二、工作原理和装置介绍
对应不同铅芯的要求，隔震橡胶支座可以 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。
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一、发展历史和现状
1.2 铅芯橡胶支座（LRB）发展现状：
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的若干方向的近期研究状况作些总结和评述：
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。
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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。
1.2.2 LRB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。TsaiH C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。
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。