铅芯橡胶桥梁减震支座的基本力学性能分析

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铅芯橡胶隔震支座

铅芯橡胶隔震支座

LRB 我国的建筑隔震技术的研究开始于上世纪90年代,建筑用的隔震支座主要两大类:橡胶隔震支座和滑动隔震支座。

橡胶隔震支座的工艺比较成熟,主要谈橡胶隔震支座中铅芯橡胶隔震支座。

在普通橡胶隔震支座中开孔注铅,利用橡胶部分承重,利用铅芯部分在地震中的弹塑性性能达到耗散地震能量,减小地震震害效果、铅充当阻尼,还能提高竖向承载力,降低地震作用和减小隔震层位移。

目前国内隔震普遍采用铅芯橡胶支座,但也有不少问题,在大变形阶段,铅芯易挤压不易复位,铅对环境也有影响。

我国正研究高阻尼橡胶支座。

铅芯橡胶支座是目前国内外隔震结构设计中应用最广的一类隔震装置和弱连接装置,被广泛应用于新建隔震结构,加固改造工程以及连廊、雨篷、网架屋盖等与主体结构之间。

橡胶隔震支座是目前世界范围内各类隔震结构中最常用的一类隔震装置,主要包括天然橡胶支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座及各类改进型支座。

不足:因为橡胶支座通过水平剪切变形延长建筑桥梁的一阶固有周期,水平位移不能超过直径四分之三,否则发生失稳破坏,对于大型建筑需要支座比较大,导致设计施工造价等问题,满足要求的新型支座。

耐久性和耐火性:橡胶空气氧化、气温、震动等影响发生火灾时钢板良好的导热性会加速橡胶损坏,要注意。

研究表明:通过对比分析和国内实际情况,现阶段铅芯橡胶隔震支座具有更好的隔震效果和经济效益(直接建设经费和震后减少的损失费用).建筑铅芯橡胶隔震支座从原始的应用于建筑桥梁工程中,逐渐应用到军队、医院、学校、消防中心、计算机中心、博物馆、商场、工厂、住宅等重要建筑工程中。

经过几十年的淘汰式发展,隔震技术成为最有效的结构振动控制技术。

借助铅芯橡胶支座这种隔震装置,人类对建筑结构进行隔震设计的梦想终于得以实现。

然而,建筑结构隔震设计效果的保证不仅仅依赖于能否生产制造出力学性能符合设计要求的铅芯橡胶支座,还更大程度上依赖于能否对整体建筑结构进行可靠的隔震设计及计算分析。

从国内外隔震技术发展的现状来看,叠层橡胶隔震技术室现代隔震领域的主流,且主要分布在人口稠密,经济发达的城市。

铅芯橡胶隔震支座 参数计算

铅芯橡胶隔震支座 参数计算

铅芯橡胶隔震支座参数计算铅芯橡胶隔震支座是一种广泛应用于建筑隔震的装置,其核心组成部分包括橡胶层和嵌入其中的铅芯。

这种结构在地震时能够吸收和分散地震能量,从而减少对建筑物的破坏。

为了选择合适的铅芯橡胶隔震支座,需要对其参数进行计算。

以下是一些关键参数的计算方法:1.设计位移:这是指隔震支座在地震作用下预期的最大位移。

设计位移通常根据建筑物的地震响应分析来确定,需要确保支座在此位移范围内能够正常工作。

2.水平刚度:水平刚度是指隔震支座在水平方向上抵抗变形的能力。

它可以通过实验测定或根据制造商提供的数据来确定。

水平刚度对建筑物的自振周期有重要影响,进而影响地震响应。

3.阻尼比:阻尼比是衡量隔震支座耗能能力的一个指标。

铅芯橡胶隔震支座的阻尼主要来源于橡胶材料的剪切变形和铅芯的塑性变形。

阻尼比可以通过实验测定或根据制造商提供的数据来确定。

4.竖向承载力:这是指隔震支座在竖向方向上能够承受的最大压力。

竖向承载力应根据建筑物的重量和可能产生的竖向力(如风力、雪载等)来确定。

5.铅芯含量:铅芯含量是指隔震支座中铅芯所占的比例。

铅芯含量会影响支座的耗能能力和延性。

一般来说,铅芯含量越高,耗能能力越强,但延性可能会降低。

因此,铅芯含量应根据具体工程需求进行优化设计。

在计算这些参数时,需要考虑建筑物的具体情况,如结构形式、地震烈度、场地条件等。

此外,还应参考相关的国家和地方标准,确保隔震支座的设计符合规范要求。

最后,需要注意的是,铅芯橡胶隔震支座的参数计算是一个复杂的过程,建议在实际工程中咨询专业的结构工程师或隔震技术专家。

铅芯橡胶支座用于龙江大桥引桥隔震效果分析

铅芯橡胶支座用于龙江大桥引桥隔震效果分析

式对其进行抗震分析 , 并与传统抗震设计方式进
行 效果 对 比分析 。
用 。二期恒载包括8m c 厚现浇混凝土和lc 厚沥 Om 青混凝 土桥 面铺装及护栏 自重 ,采用集 中质量
加在柱顶。
图 1 保 山岸 引桥桥型 图
2有 限元建模
采用有限元程序A ss ny对该大桥进行抗震计
10 8 008
2柳 州东方 工程橡胶 制品有限公 司 广西柳州

550 4 0 5)
要: 减隔震设计逐渐成为结构抗震设计 的重要方法 ,本文 以云南省龙江大桥保 山岸 引桥 为例 ,对使用 了
铅芯 隔震橡胶 支座的减震方案与传统 的抗震方 案进 行了分析 比较 。验证 了在高震 区使用 铅芯橡胶支座对桥 梁进行减隔震设计 ,与传统 的硬性抵抗方式相 比,在经受大震 时,墩柱所受到的剪力和弯矩值可以大幅降低 。 关键词 : 地震 铅 芯橡 胶支座 减 隔震
成 的 位 移 反应 主要 集 中在 支 座 上 ,同时 由于 支 座 进 入 非 线性 状 态 而耗 能 ,从 而 减 少 了桥 墩 的
HJQ= 0k  ̄ J 6 1N,一次 刚度K = 5 N m 14 k / m,屈服
后 的 二 次 刚 度 K, 6 9 mm,竖 直 刚 度 = . N/ k
见表 2 4 ~。
表2 墩 顶 的位 移 响应 ( ) m
项 目 墩编号 地震渤 士 波b地震漱 地震渤 地震' 地震洳 l l 晨 I 洳
非隔震 隔震
量的9 %以上 ,故为了保证计算精度 ,满足振型 0
在各个 方 向的轴线参 与质量 之和达 到要 求 , 对 该 桥 梁共计算 了5阶振 动频率 和振 型 。由于一般 隋 0 况 下结构前 几 阶 自振频率 和振型起控 制作用 , 限 于篇 幅 ,只 给 出了该 桥梁 非隔震 和 隔震 的前 1阶 0

铅芯橡胶支座在桥梁中应用的减震效果分析

铅芯橡胶支座在桥梁中应用的减震效果分析
橡胶 支座 则 能使桥 梁结 构 地震 的 时候 , 解地 震 缓 作 ¨ 带 水 的破坏 : 长结 构 的 自振 周 划 , 备 J 延 具 ‘ 定
它 来进 行模 拟 。 舣线 性模 型 的 各参 数和 和棚 对 关 系 2所
的阻尼 消耗地 震 产 , 的能 餐 , 得地 震作 用人 幅度 1 使 『 减 小 , I 1 为代 表性 的箍层橡 胶 支座 为钳 芯 F j 最 f 】
铅 : ;隔震橡胶支座简 介 }
锵 芯橡胶 隔震 支 靠 铅芯术 l收地震 的 能量 , 及 I 其 学性 能具仃 良殳 『双 线性特 , 服前 的刚度 rf j 较人 , 能够 很好抵御 荷载年微 震动带来 的不适感 , ¨
服 后 的刚 的剧其J 使 』 , 良好 的隔 震 ; 结构 具 备 线性


k 一铅芯像胶支座嵌入铅芯前的水平等效刚度 ( = r
G ) A/ :
k 一铅 芯 像 胶 支 座 嵌 入 铅 芯 水 平 等 效 刚 度 ; C v一铅芯像胶支座屈服后刚度的; () 想
( 1取为 7 s, E) 5 m/ 罕遇 地震 ( 2 取 为 2 5 m/ 。 舢 c E) 5 s 丁 c 2 隔震 支座 参数 . 4
2 铅芯隔震橡胶隔震桥梁地震响应分析
21 . 大桥 概 况 本 桥起 点桩 号 为 K0 3 5 1 5 终 点桩 号为 1+ 5 . , 5
3 有 限元建模及动 力特性 计算
模 型截 面 如 图 4所 示 。
K0 3 8 5 5 全 长 3 3 0 为弧 形桥 , 半径 为 1+ 5 . , 0 0 . m, 5 其 7 39 5 上 部 结构 为 1 9 . m, 5 5× 2 m 预 应 力钢筋 混凝 0 土 小 箱梁 , 面连 续 , 桥 下部 结构桥 墩采 用 钢筋 混凝 土 圆墩柱 , 基础 采 用桩 基础 , 台采 用柱 式桥 台及 桥

浅谈桥梁支座及其受力

浅谈桥梁支座及其受力

浅谈桥梁支座及其受力摘要:本文主要介绍了桥梁支座类型、受力的情况以及桥梁支座布置原则;分析了其主要病害并简述了其发展的方向。

关键词:桥梁支座;位移,发展桥梁支座作为桥梁的重要组成部分,在桥梁的整体中起着非常重要的作用,它使桥梁构成一个整体,桥梁支座也是桥跨结构的重要支撑部分,它是连接桥梁上部结构和下部结构的重要部件。

它能够将桥跨结构的支撑反力传给桥墩,并且它还需要能够保证桥跨结构在荷载和温度变化的作用下具有设计时所要求的一些静力条件,从而能够适应梁体转动和自由伸缩的需要。

并且还应该具备便于安装、维修和养护的作用,支座还必须能够保证在墩台上的位置充分的固定,不能滑落。

桥梁支座的好坏直接影响着桥梁的整个结构,因此对桥梁支座的研究是非常重要的。

1 桥梁支座的分类按支座变形的情况分为:固定支、座单项活动支座、多向活动支座;按支座材料的情况分为:钢支座、混凝土支座、铅支座、聚四氟乙烯支座、橡胶支座;按支座结构形式分为:弧形支座、板式橡胶支座、摇轴支座、盆式橡胶支座、球型支座等。

下面简单介绍几种支座:(1)板式橡胶支座板式橡胶支座由数层薄橡胶片与薄钢板镶嵌、粘和、压制而成。

它需要具有足够的竖向刚度,以承受垂直荷载,能将上部结构的反力可靠地传递给墩台,需要有良好的弹性,以适应梁端的转动,有较大的剪切变形以满足上部结构的水平位移。

板式橡胶支座适用于中小跨径的公路、城市和铁路桥梁。

我国公路桥梁规范规定,标准跨径20 m 以内的梁和板桥,一般可采用板式橡胶支座,但在实际应用中往往超越上列跨径界限,只要严格按设计原则考虑,均能取得比较满意的结果。

板式橡胶支座有矩形和圆形两种。

国产板式橡胶支座的支座承载能力范围可在150~ 7000KN 间。

(2)盆式橡胶支座盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座。

具有承载力大、水平位移量大、转动灵活等特点,适用于支座承载力为1000 KN以上的大跨径桥梁,也适用于城市、林区、矿区的桥梁。

铅芯橡胶桥梁减震支座的基本力学性能分析

铅芯橡胶桥梁减震支座的基本力学性能分析
(5 下再结晶 .性 能为理想弹塑性体且对于 塑性 循环有 1 ℃)
很好的阿疲劳性能。
金薅 一样,在一定的温度下 变形后的铅可 以薜结 晶。铅
再结 晶的动力是受挤压后的晶粒所储存的变形 能,这样就

长 器
实现了耗 能的功能 选用铅作为插人材料的原 因,其一是
由于铅的再结晶温度低于室温(0  ̄) 2 0 ,所以室溘肘或超讨 室温 时铅的恢 复、再 结晶和结 晶生长 的过程是 同时出现 的 实际上.铅是仅有 的一种在室温下作塑性循环时不套
不髟响 橡胶板的 水平变 形,因而保 持了橡 胶固有 的柔韧 性,为支座提供 了水平向柔性 和恢 复力的功能,从而达到 延长结构周期的 目的 板式橡胶 支座 由于 其滞回曲线近似
于直线.几乎没有耗能特性.铅芯橡胶支座 的耗能作用则
主要体现在铅的参与。铅作为 一种晶体金属 .同其它晶体
高 的 始剪切强度 ( 3Ma.经过冷变形后 .可在常温 招 约】0 ) P
普通棹艟 置座和铅芯檬腱 支座的毋回曲拽 图 兰 船葚糠救直毫的力掌性健 3 铅芯橡胶支座的静力特性 l 桥梁是露 天结构物,采用的铝苍橡胶支座在材料 ,功
在新西兰、美国和臼本被广泛地用于桥梁的减震。
2橡胶支座的工作原理
普通板式橡胶支座力学性质表现为线弹性 .其主要缺
能上应 能够长期稳定 ,因此铅芯橡胶 支座应具有 以下 静力 特性 : 3 1 耐久性 1 用于公路桥梁上 的铅芯橡胶支座 在风、雨 温度 和太 阳光 的长 期影响下 .并 在遭 遇地震 时应 能保持稳 定 的功 能。因 此,制造支座所选 用的材料及支 座结构均应有 较好 的耐久性.且维修养护方便。
形而 消耗振 动能量,井通过橡皎提供懒复 力.因此铅西橡 胶支座既是隔震系统又是阻尼嚣 普通板式橡胶支座和铅苍橡胶支座在 交变荷 载作用下 的滞回 曲线如 图所示.由哥可以看出 .普通板式 橡胶支座 的滞回曲线所包围 的面积 远近小于铅稿橡胶支座 的滞 回曲 线所包围的面积. 即铅芯橡胶支座吸收耗散振动 能量 的能 力远远大于普通板 式橡胶 支座 :而且,铅芯橡腔支座加载 时消耗于铅芯的变形功大于卸载 时铅苍放出的变形功.因 而有一部分变形功被铅芯所吸收 .然后叉转化为热能耗散 到大气中,从而达到暇收耗散振动能■ 的目的。 金属铅具有良好的 力学性畿 。能与普通板式橡胶支座 很好地结合.且具有较低的雇敬剪切强度 ( IM a 和足够 约 OP)

铅芯橡胶支座分析

铅芯橡胶支座分析

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
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
14:27:05
2.4.2支座分类
LRB系列铅芯隔震橡胶支座按
本体形状分为矩形铅芯隔離 胶 支座和圆形铅芯隔震橡胶支 座。
243支座型号
□ □ Q □ X □ (□) X □ G □
橡胶剪切模最,单位为兆tt <MPa)
文座本体髙度h,单位为电米(mm)
支座本体平面外形尺寸,矩形axb (aX b为K度〉・回形d <d为直径)・单位
上海赛车场
日本横滨路标塔大厦
叠层铅芯橡胶隔震支座的工作性能主要包括以下几个方面:
♦压缩性能。即在竖向荷载作用下,支座的纵向收缩和横向扩张性能。叠层铅 芯橡
支座中的钢板与橡胶垫的弹性模量和横向变形系数有较大差异,但钢板 会对橡 胶片的横向变形产生约束,使橡胶片内部处于三向受压状态。因此,叠 层铅芯 橡胶胶支座的竖向承载力比橡胶本身大得多,几乎与同样截面大'的 钢筋混凝土柱子相当。

采用铅芯橡胶隔震支座的连续梁桥隔震性能分析

采用铅芯橡胶隔震支座的连续梁桥隔震性能分析

2019.10科学技术创新-135-采用铅芯橡胶隔震支座的连续梁桥隔震性能分析何宇森杨潇李景宝(华北水利水电大学,河南郑州450045)摘要:以某联连续梁桥为例,基于Midas Civil软件建立了连续桥梁的三维有限元分析模型,并运用时程分析方法分别对采用隔震支座和盆式橡胶支座的桥梁结构的地震反应进行对比分析。

研究结果表明:采用铅芯橡胶支座可以延长城市高架桥梁在地震作用下的自振周期,有效降低桥梁制动墩的地震作用效应,可使各桥墩的内力和位移分布更为均匀。

关键词:铅芯橡胶支座;连续梁桥;时程分析中图分类号:TU352.1文献标识码:A我国是个地震多发的国家,在高烈度区域建设桥梁,地震作用成为设计的关键因素。

如何保障地震作用中桥梁的安全性与稳定性,进行正确合理的抗震设计则显得尤为重要。

比起传统的抗震装置,铅芯橡胶隔震支座作为一款具有优秀综合性能的隔震装置,通过铅芯的剪切变形吸收地震作用,因此在大跨连续梁桥中得到了广泛的应用“叫本文引用某城市高架桥工程实例,基于Midas Civil软件建立了连续桥梁的三维有限元模型,运用时程分析方法计算与对比盆式橡胶支座与铅芯橡胶支座的地震反应特性。

1工程概况与计算模型以某联(3x30m)预应力混凝土连续箱梁桥为例,箱梁截面形式为单箱四室变截面。

基于Midas Civil软件建立如图1所示全桥有限元模型,每个桥墩上设置两个对称支座,其中铅芯橡胶文章编号:2096-4390(2019)10-0135-02支座采用摩擦摆隔震装置进行模拟,普通盆式支座采用双折线弹性连接模拟。

2地震动输入本文研究桥梁所在地的场地类别为ID类建筑场地,特征周期为0.45,抗震设防烈度为7度。

根据建筑抗震设计规范,选用EI地震波输入,级速度时程PGA为0.35g,调整系数为0.857。

进行有限元分析时,地震波延纵桥向输入,计算结果取均值。

3隔震性能分析3.1模态分析分别对采用普通橡胶支座和铅芯橡胶支座的模型进行计算,结果如表1所示。

铅芯叠层橡胶支座隔震体系及结构抗震性能分析

铅芯叠层橡胶支座隔震体系及结构抗震性能分析

铅芯叠层橡胶支座隔震体系及结构抗震性能分析作者:许玲玲来源:《科技视界》2014年第01期【摘要】本文主要对(铅芯)叠层橡胶隔震技术进行论述,对(铅芯)叠层橡胶隔震支座的竖向和水平方向的性能指标进行了较为详细的论述,介绍了隔震结构和橡胶支座的数学计算模型,最后通过对一结构实例进行时程分析,对比了无隔震结构和基础隔震结构的性能表现。

【关键词】基础隔震;铅芯叠层橡胶支座;时程分析1 (铅芯)叠层橡胶支座隔震介绍隔震的基本思想是将整个建筑物或其局部搂层坐落在隔震层上,通过隔震层的变形来吸收能量,从而减小结构的地震响应,提高建筑物的抗震性能。

在实际应用中,隔震层布置在上部结构和基础之间的,因而被称为“基础隔震”。

叠层橡胶隔震支座(laminated rubber bearing,RB)由薄橡胶板与薄钢板交替叠合而成。

由于薄钢板对橡胶板横向变形产生约束,使叠层橡胶支座具有非常大的竖向刚度。

在水平刚度方面,薄钢板不影响橡胶板的变形,因而保持了橡胶固有的柔韧性。

在普通叠层橡胶支座中竖直地灌入铅棒就成了铅芯叠层橡胶支座(lead laminated rubber bearing, LRB) [1]。

由于铅的屈服力(剪切屈服极根)较低,再结晶能力较强,具有较好的耐疲劳特性,当支座发生反复水平剪切变形时,铅芯具有稳定的耗能能力,因此LRB是融隔震、耗能及限位于一体的非线性装置,较之RB有明显的优势,在各国建造的隔震房屋中应用的比例呈逐年增加的趋势[2]。

2 铅芯叠层橡胶隔震支座(LRB)性能参数2.1 竖向刚度分析以下给出日本竖向应力与应变关系公式:ε■=■ (1)Ea=E■(1+2kS■■)(2)考虑体积弹性系数时:ε■=■+■(3)E■=■ (4)竖向刚度:K■=■ (5)其中:ε■——压缩应变;σ■——压缩应力;E■——橡胶的竖向弹性模量; Ea——名义弹性模量; S——一次形状系数;k ——取决于橡胶硬度的系数;ε■——竖向应变;E■——修正弹性模量; A——橡胶面积;T■——橡胶层总厚度;K■——竖向刚度。

铅芯橡胶支座的参数-概述说明以及解释

铅芯橡胶支座的参数-概述说明以及解释

铅芯橡胶支座的参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铅芯橡胶支座是一种常见的结构支座,广泛应用于建筑和桥梁工程中。

它由铅芯和橡胶材料组成,具有良好的减震和吸能性能,可有效减少建筑物或桥梁在地震或其他荷载下的振动。

橡胶材料在铅芯橡胶支座中起到了重要的作用。

橡胶具有较好的弹性和耐久性,可以承受高压力和变形,并且能够吸收和分散荷载,减少结构的应力集中。

铅芯则能够提供较大的变形和位移能力,使支座能够适应结构的变形,保证结构的安全性和稳定性。

铅芯橡胶支座的参数主要包括承载能力、刚度和阻尼等指标。

承载能力是指支座能够承受的最大荷载,其大小决定了支座在实际工程中的使用范围。

刚度则反映了支座的变形能力,它与支座的弹性特性密切相关。

阻尼是指支座在振动过程中对能量的吸收和耗散能力,影响着结构的减震效果。

除了这些基本参数外,铅芯橡胶支座还有其他一些重要的设计参数,例如支座的几何尺寸、橡胶材料的硬度和黏度等。

这些参数的选择和确定需要综合考虑结构的特点、设计要求和实际条件,以确保支座能够满足结构的使用需求。

在本文中,将详细介绍铅芯橡胶支座的各项参数及其设计原则,以及在实际工程中的应用和发展。

通过对这些参数的深入了解,可以为工程师和设计师在建筑和桥梁工程中正确选择和使用铅芯橡胶支座提供参考和指导。

1.2文章结构本文将对铅芯橡胶支座的参数进行详细介绍和探讨。

具体而言,本文将从引言开始,概述铅芯橡胶支座的背景和应用领域。

接着,文章将介绍本文的结构以及各个部分的内容安排,以帮助读者快速了解本文的架构和目标。

然后,正文将分为两个部分,分别讨论铅芯橡胶支座的参数1和参数2。

每个部分将详细介绍参数的定义、影响因素以及其在实际应用中的意义和作用。

最后,文章将总结全文的要点,对铅芯橡胶支座的参数进行综合评价,并展望其未来的发展方向。

通过本文的阅读,读者将能够全面了解铅芯橡胶支座的参数,对其应用和研究具有更深入的认识。

1.3 目的本文的目的是对铅芯橡胶支座的参数进行深入研究和分析。

铅芯橡胶支座力学性能及应用研究

铅芯橡胶支座力学性能及应用研究

铅芯橡胶支座力学性能及应用研究本文介绍了铅芯橡胶支座的性能,利用大型通用结构分析程序Ansys,对一实际工程建模分析了铅芯橡胶支座的减震效果,结果证明铅芯橡胶支座具有较好的减震、隔震性能。

标签:铅芯橡胶支座减隔震连续梁应用研究1 铅芯橡胶支座及力学特性铅芯橡胶支座是新西兰人W.H.Robinson在1975年4月发明的,一经问世就受到各国关注,并得到了广泛应用。

它将竖向支承、水平向柔性(由橡胶提供)和滞变阻尼(由铅的塑性变形提供)三种功能结合在一个装置里,比较经济地解决了桥跨结构的隔震问题。

一般叠层橡胶支座是由薄橡胶板和薄钢板交错叠合并相互硫化粘结而成的产品。

由于钢板对橡胶板横向变形产生约束,使其具有非常大的竖向刚度。

同时钢板又不影响橡胶板的剪切变形,保持了橡胶固有的柔韧性,使其具有比竖向刚度小得多的水平刚度,及延长桥梁结构的水平自振周期。

从而使支座具有竖向支承与水平隔震机构的双重功能。

铅芯橡胶支座的吸能效果主要是利用铅芯弹塑性变形来达到。

由于铅棒的屈服强度较低(7MPa),并在弹塑性变形条件下具有较好的疲劳性能,它被认为是一种较理想的阻尼器。

大量实验研究表明:铅芯橡胶支座的恢复力模型可以用双线性来表示。

铅芯橡胶支座的屈服力与铅棒的面积有关,增大铅棒的面积可以提高屈服力,从而提高耗能效果。

铅芯橡胶隔震支座的滞回耗能特性主要有其控制参数屈服力、初始剪切刚度及屈服后刚度所确定。

本文主要致力于对铅芯支座的计算及实际应用,推动减隔震支座在桥梁中应用与发展。

2 抗震分析方法2.1 模型建立清瀾大桥由于引桥结构是对称结构,考虑到各联之间的相互影响,以及对比不同墩高之间的隔震效果,现选择西侧引桥7号桥墩至15号桥墩之间的部分作为抗震分析对象,此部分的桥型图如图1所示。

采用有限元程序Ansys对该大桥进行抗震计算,采用空间梁单元beam188模拟预应力混凝土连续梁桥的主梁和桥墩;二期恒载采用集中质量单元mass21模拟;主梁与边墩之间的联结用combine39单元来模拟。

自锚式斜拉—悬索协作体系桥铅芯橡胶支座隔震参数分析

自锚式斜拉—悬索协作体系桥铅芯橡胶支座隔震参数分析

自锚式斜拉—悬索协作体系桥铅芯橡胶支座隔震参数分析摘要:以大连湾跨海大桥方案为背景,对设置了铅芯橡胶隔震支座的结构进行了非线性时程分析,并对铅芯橡胶支座进行了参数分析。

分析结果表明随屈服后刚度增大时,梁端和塔顶的纵向位移有明显减小的趋势,而塔底的弯矩和剪力有减小的趋势,墩底弯矩和剪力有增大的趋势;当屈服力增加时,梁端和塔顶的纵向位移有明显减小的趋势,而塔底与墩底的弯矩和剪力的几乎无变化。

关键词:自锚式斜拉—悬索协作体系桥;铅芯橡胶支座;隔震;参数分析一、引言地震作为一种自然现象、自然灾害,对人类社会发展产生非常大的危害。

近些年震害调查显示,在强烈的地震动作用下,按照传统的强度理论进行设计的结构很多不具备抵抗强震的能力,但有些结构却没有倒塌,甚至也没有产生严重破坏。

传统的抗震设计方法主要考虑如何为结构提供抵抗地震作用的能力[1]。

但是有些情况,要靠结构自身抵抗地震作用非常困难,要付出很大的代价,因此必须寻求合理有效的抗震措施,如结构控制技术,这种技术通过在结构特定部位装设某种装置或施加外力等措施来改变或调整结构的动力特性及作用,确保结构安全,结构控制技术主要有被动控制、主动控制和混合控制。

目前应用广泛,相对成熟的是减、隔震技术[2-4]。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥作为一种新型的桥梁结构形式,具备了传统的斜拉-悬索协作体系桥的诸多优点,而且由于庞大锚碇的取消,更好的适应了深海软土地基的建设,在不良地质环境条件下具有强劲的竞争力,目前已被工程界采纳。

对于主塔下设置支座的纵向半漂浮的自锚式斜拉-悬索协作体系桥,在地震作用下的动力学行为具有特殊性,同时常规的抗震措施很难保证结构在罕遇地震下的安全性,因此寻求有效的减隔震措施[5-7],减小地震作用下结构的位移及内力响应,就成为了自锚式斜拉-悬索协作体系桥抗震设计的一项重要任务。

本文以大连湾跨海大桥方案为背景,对设置了铅芯橡胶隔震支座的结构进行了非线性时程分析,并对铅芯橡胶支座进行了参数分析。

铅芯隔震橡胶支座的低温表现

铅芯隔震橡胶支座的低温表现

铅芯隔震橡胶支座的低温表现铅芯隔震橡胶支座的低温表现作者:资道铭韦亮陆莫曲浪汶川大地震后,各界均对结构抗震技术进行了新的思考,用于桥梁的各种减隔震装置也纷纷面世。

其中,铅芯隔震橡胶支座是最早被使用,并且应用得最广泛的隔震产品。

不过,由于我国地域广阔,各地的环境、气候差异非常大,最低温度从0℃ 到-40℃不等,所以,铅芯隔震橡胶支座在低温环境中的表现值得研究。

低温对支座性能的影响铅芯隔震橡胶支座由橡胶层、钢板等迭层粘结再灌入铅芯棒组合而成(结构如图1)。

钢板提高支座竖向刚度,使之能有效地支承桥梁上部结构和建筑物结构;橡胶层赋予支座高弹性变形及复位和承载的功能;铅金属具有“再结晶”的性能,当支座发生剪切变形时,铅芯棒会被挤压变形、剪断,而后又会慢慢结晶起来,这个过程中便会消耗能量,从而增大支座的阻尼。

因此,铅芯隔震橡胶支座既具有较高的承载性,又具有较大的阻尼、大水平位移能力和复位功能。

如图2所示,影响铅芯隔震橡胶支座水平性能的主要是支座的橡胶体及铅芯棒。

温度变化对铅芯隔震橡胶支座水平性能的影响也主要体现在对橡胶及金属铅的影响。

低温对橡胶材料的影响橡胶的低温性能可以从两方面考虑:一是橡胶的低温脆性,二是橡胶在低温下的结晶性能。

铅芯隔震橡胶支座一般使用的是天然橡胶,它的低温脆性可达到-50℃以下,所以本文不再赘述。

低温对天然橡胶模量的影响,则是本文要研究的。

根据硫化橡胶压缩耐寒系数的测定,我们对铅芯隔震橡胶支座所用胶料在40℃、23℃、0℃、-10℃、-25℃、-4 0℃的弹性模量进行测试,测试结果见图3,橡胶在-40℃时与23℃时的模量变化最大值为+24%。

低温对支座的影响影响铅芯隔震橡胶支座水平性能的只有橡胶与铅棒两种材料。

由于橡胶变化已经测出,所以我们不再单独检测铅的温度性能,而是直接对支座进行不同温度的检测。

图4—图7列出了支座在23℃、40℃、-25℃、-40℃时的温度试验滞回曲线。

表1中列出了支座在不同温度情况下的水平力学性能值。

铅芯橡胶支座本构

铅芯橡胶支座本构

铅芯橡胶支座本构铅芯橡胶支座本构描述了支座在不同荷载和位移条件下的应力-应变关系,以及支座在力学上的行为特性。

铅芯橡胶支座通常由铅芯和外层橡胶材料组成,其本构可以分为弹性本构和非线性本构两个阶段。

以下是对铅芯橡胶支座本构的详细说明:1.弹性本构:在小应变范围内,铅芯橡胶支座表现出线性弹性行为,其应力-应变关系可以用胡克定律描述。

胡克定律表示了应力与应变之间的线性关系,即:[\sigma=E\cdot\varepsilon]其中,(\sigma) 是支座的应力,(E) 是弹性模量(或称为刚度),(\varepsilon) 是应变。

弹性模量(E):描述了铅芯橡胶支座在弹性阶段的刚度。

弹性模量是铅芯橡胶支座的重要参数,它取决于支座材料的性质以及支座的几何形状和尺寸。

2.非线性本构:随着荷载的增加,铅芯橡胶支座会逐渐进入非线性阶段,即应力-应变关系不再是简单的线性关系。

在大应变范围内,铅芯橡胶支座可能表现出材料硬化或软化的行为。

在非线性阶段,通常采用经验模型或试验数据来描述支座的本构。

经验模型:常用的描述非线性本构的模型包括双曲线模型、本构曲线等。

这些模型通常基于试验数据得到,能够较好地描述支座的非线性行为。

3.摩擦阻尼本构:铅芯橡胶支座在受到荷载作用时可能会产生一定的摩擦阻尼。

摩擦阻尼与位移速度、接触面积等因素有关。

摩擦阻尼的大小通常通过实验测量或仿真模拟来确定,通常在支座的动力响应分析中进行考虑。

4.温度影响:温度变化也会对铅芯橡胶支座的本构性能产生影响。

通常情况下,随着温度的升高,支座的弹性模量会减小,导致其刚度降低。

5.耗能特性:铅芯橡胶支座常用于地震减震设计,其耗能特性对结构的减震效果至关重要。

耗能特性描述了支座在地震荷载下吸收能量的能力,通常通过试验或模拟分析来确定。

综上所述,铅芯橡胶支座的本构描述了支座在不同荷载和位移条件下的力学行为特性,包括弹性本构、非线性本构、摩擦阻尼本构、温度影响和耗能特性等。

橡胶隔震支座力学性能及隔震结构地震反应分析研究

橡胶隔震支座力学性能及隔震结构地震反应分析研究

橡胶隔震支座力学性能及隔震结构地震反应分析研究一、本文概述随着地震活动的日益频繁和建筑物对安全性要求的不断提高,隔震技术作为一种有效的抗震措施,已经在全球范围内得到了广泛的应用。

其中,橡胶隔震支座作为一种重要的隔震装置,其优良的隔震性能和稳定的力学特性,使得它在隔震结构中占据了重要的地位。

本文旨在深入研究橡胶隔震支座的力学性能,以及其在隔震结构中的地震反应分析。

本文首先将对橡胶隔震支座的力学性能进行全面的研究,包括其弹性模量、屈服强度、延伸率等基本力学指标的分析和测试。

通过对这些力学性能的深入了解,可以为隔震结构的设计和优化提供理论支持。

本文将采用数值模拟和实验验证相结合的方法,对橡胶隔震支座在地震作用下的反应进行详细的分析。

通过构建隔震结构的数值模型,模拟地震波的传播和隔震支座的动态响应,可以深入了解隔震结构在地震作用下的受力状态和变形情况。

同时,通过实验验证,可以确保数值模拟结果的准确性和可靠性。

本文将根据分析结果,对橡胶隔震支座的隔震效果进行评估,并提出相应的优化建议。

这些建议不仅有助于提高隔震结构的抗震性能,还可以为未来的隔震技术研究和应用提供参考。

本文将全面深入地研究橡胶隔震支座的力学性能及其在隔震结构中的地震反应,以期为隔震技术的进一步发展和应用提供理论支持和实践指导。

二、橡胶隔震支座的力学性能分析橡胶隔震支座作为一种重要的隔震装置,其力学性能对于隔震结构的性能起着决定性的作用。

本章节将对橡胶隔震支座的力学性能进行详细的分析。

橡胶隔震支座的主要材料是橡胶,其具有良好的弹性和恢复性。

在受到外力作用时,橡胶能够发生形变并吸收能量,当外力撤去后,橡胶能够迅速恢复到原始状态。

这种特性使得橡胶隔震支座在地震时能够有效地吸收和分散地震能量,减少对上部结构的冲击。

橡胶隔震支座在垂直方向上具有一定的压缩性能。

当上部结构受到垂直压力时,橡胶隔震支座能够发生一定程度的压缩形变,从而分散和吸收压力。

这种压缩性能使得橡胶隔震支座能够适应不同的地面条件和上部结构重量。

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究刘新华;李加武;周琴;黄森华【摘要】Taking a 4 × 40 m simply supported T-girder bridge asexample ,comparative analysis of non-isolated design by conventional plate type elastomeric pad bearings and seismic isolation design by lead rubber bearing (LRB) was done ,and the bridge structure dynamic characteristics of the two bearing design were compared . Furthermore ,the structural internal force and displacement response differences between isolation design bridge and non-isolation design were also compared . In other conditions consistent with the premise , the influenceof mechanical parameters of LRB on seismic isolation was studied . Study results show that plate type elastomeric pad bearings design of LRB can extend the period of bridge structure ;the designed LRB has obvious damping effect ,and LRB can greatly reduce shear and moment at the pier bottom ,and each pier again tends to balance and reasonably distributes the seismic forces .In seismic isolation design , the blind pursuit of increasing LRB models will give the bridge substructure adverselyaffected .%以一座4×40 m 简支 T 形梁桥为例,对常规非隔震设计的板式橡胶支座和减隔震设计的铅芯橡胶支座(LRB)进行对比分析,比较了2种支座设计下桥梁结构的动力特性以及采用隔震设计后桥梁结构内力、位移响应与非隔震设计的差别。

铅销橡胶支座的力学性能及其在桥梁隔震中的应用

铅销橡胶支座的力学性能及其在桥梁隔震中的应用

能量集中的范围 , 从而降低结构的地震力( 见图 1 。 ) ( ) 加结 构 的阻尼 以减 小 由于 地震 引起 的结 构 反 2增
( 稿 日期 、 号 :0 7一l 2 / o 1 收 编 20 O一 2 3 6 )

铅销橡胶支座 中的铅销可 以是一根或几根 , 这 样 可 以通过 调 节铅销 的直 径和 数量来 决定 其 吸收和
2 1 铅 销 橡 胶 支座 的 构 造 .
铅销橡胶支座是在普通板式橡胶 支座 中压入铅销 的减震支 座。它 由用来 支撑 荷载 的层状橡 胶 、 钢板 以 及 用于吸收耗能 的铅销组合 而成 。其构造 见图 3 。
桥梁 主 要是通 过 以下两 种方 式来 减小 结构 的地 震反 应 :1 可 通过 延长 结 构 的基 本 周 期 , 开地 震 () 避
铅棒 能逐 渐 复 原 , 断 地 恢 复 其 原 有 的力 学 性 能 。 不
所 以 由于地震 力 使板 式橡 胶 支座 发生 剪切 变形 时迫

使铅棒产生塑性变形 , 改变了支座 的滞 回曲线 , 而使 支座 具有 良好 的阻尼 效果 。
在 荷 载 反 复 作 用 下 , 芯 橡 胶 支 座 可 以保 持 铅 良好 的抗 疲 劳 性 能 , 有 良好 的 耐 久 性 。 同 时 铅 具 芯 的存 在 又 增 加 了支 座 的 早 期 刚 度 , 控 制 风 反 对 应 和抵 抗 地 基 的 微 震 动 有 利 。铅 芯 橡 胶 支 座 的 吸
剧期
图 2 位 移 反应 谱
为 了使 这种 新型减 隔震 支 座能在 我 国地震 区桥 梁工 程 中广 泛应 用 , 有必 要对使 用 铅销 橡 胶 支座 的减 隔
震 桥梁 的地震 响应 特 性进行 系统 研究 。

采用铅芯橡胶支座的斜跨拱桥抗震性能分析

采用铅芯橡胶支座的斜跨拱桥抗震性能分析

o yo es i io ai n a o tsn l ig n lp n a c rd e ih p a tc le gn e ig,b s d o g fs im c s lt b u ig e da o as a rh b ig s W t r cia n i e rn o ae n
Ab ta t A st esr cu eo h ig ed a o as a rh b ig a t ua ,t ed n m i h r ce i— sr c : h tu t r f esn l ig n lp n a c r ei p ri lr h y a cc a a t rs t ຫໍສະໝຸດ s c第2 0卷 第 4期
21 0 2年 8月
安 徽 筑 工 业 学 院 学报 ( 然科学版) 自 建
e J u n 1 An u n tt t fArhtcu e& I d sr o r a f O h iI siu e o c i t r | n u ty
Vo . O No 4 i2 .
b ig sd s u s d On a c u to x sig s im i t e r n c o d n o n Ⅳ simi o e c m p — r ei ic s e . d co n fe itn es c h o y a d a c r ig t e es cc d o a rn es i e fr n eo WO mo eswihE2 e rh u k a ig s im cp ro ma c ft d l t a t q a el d,t er s lss o dt a o h e ut h we h t LRB c n e— a f fciey r d c h a t q a e ef c ft e sn l ig n lp n a c rd e in f a ty i p o e e t l e u et e e rh u k fe to h ig e da o as a rh b ig ,sg ii n l m r v d v c
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的直径或截面积来调节其吸收和耗散振动 能量能力的大小 ,支座的设计有较大灵活
7 20 / 中 0 08 6 华建设
维普资讯
用 于公 路桥梁上 的铅 芯橡 胶支座在 风 、雨 、温 度变化和太 阳光 照射的长期 影 响下 以及 在遭遇地震 时应 能保持稳定 的功能 。
要体现 在铅 的参与 。铅作为一种 晶体金 属 ,在 一定 的温度下 ,变形后可 以再结 晶。铅再结 晶的动力是受挤压后 的晶粒 所储存 的变形能 ,这样就实现了耗能 的 功能 。选用铅作 为插 入材料的原 因,是
由于 铅 是 仅 有 的一 种 在 室 温 下 作 塑 性 循
耗散振 动能量 ,两者可 以是一个整体 ,
能 , 从 而 达 到 延 长 结 构 周 期 的 目的 。
性。
22 .橡胶支座的工作原理
在 普 通 板 式 橡 胶 支 座 中 加 入 铅 芯 之
装 置 。 隔离体 用 来 提供 对 桥 梁结 构 的 柔性支 承 ,而阻尼器则在抵抗结构水平
力 、阻止桥梁产 生过 大变位 的同时吸收
也可 以在结构上 是分离的。各种减震支 座 的功能和作用 是相 似的 ,即在竖直方
向 可 承 受 桥 梁 结 构 的恒 载 和 活 载 ,在 水
普 通板 式橡胶 支座的滞 回曲线所包
围的面积远 远小 于铅 芯橡 胶支 座的滞 回 曲线所包 同的面 积 ;而且 ,铅 芯橡胶支 座加载时消耗 于铅芯 的变形功 产生约束 ,使橡胶 支座具 有非常大 的竖
根 或 几根 ,这 样 ,就 可 以通过 调节 铅芯
3n h 芯橡胶支座 的力学性能 /
31 芯橡 胶支座的静力特性 .铅
31 耐 久 性 .1 .
向刚度 ,足 以支撑上部结构荷 载 ;在水
平 刚度 方面薄钢板不影 响橡胶 板的水平
时 铅 芯 放 出 的变 形 功 , 因 而有 一 部 分 变 形 功 被 铅 芯 所 吸 收 ,然 后 又转 化 为 热 能
平方 向则具有较好 的柔性 ,以满足较大
变 位 的 要 求 ,使 桥 梁 结 构 的振 动 长 周 期
化 ;同时 ,利用滞 回阻尼 或粘 性阻尼等 吸收耗散 振动能量 ,提高桥 梁结 构的阻 尼 ,从而达 到减 小地震作 用的 目的 。
5 1 7 . 5 6
2 .963 7
63 O8
5 . 55
S nF r a d a e n n o
(I 场 地 ) I类
未 隔震
隔 震
8 2 8 . 81


8 2 8 .8 1
6 41 .8 8
1 . O 26 O
4 .58 73
6 4

支座 在设 计时应避免 上部 结构传递 的荷载在支 座中产生过度 的局部剪切应 变 ,即支 座与桥梁上下部结 构要接触紧

普通板式橡胶支座很好地结合 ,且具有
较 低 的屈服剪 切强度 f 1 MP ) 足够 约 0 a和 高 的初 始剪切强度f 10 a,在环境 约 MP ) 3
温 度 下 处 于 “ T作 ” 状 态 ,经 过 冷 变 热 形 后 ,可 在 常 温 f5 下 再 结 晶 ,性 能 1 ℃) 为 理 想 弹 塑性 体 且对 于 塑 性循 环 有 很好 的耐 疲 劳 性能 。

21 芯橡 胶支座的构造 .铅 铅 芯橡 胶 支 座 通 常采 用 剪切 弹模 G 08 .MP 的天然橡 胶或氯 丁橡胶 = . —12 a 和纯 度 为9 .0 99 %以 卜的铅 制作 。板式 橡胶支座 由多层薄板 橡胶 与薄钢板叠合
铅芯橡胶支座是 在板 式橡 胶支座 的 基础 上,在支座中间加入铅芯以改善支座 阻尼性能的一种减震支座。铅芯橡胶支座 由用来支承荷载的层状橡胶 、钢板及用于 吸收耗散能量的铅芯组合而成。同普通板 式橡胶支座不同的是 ,铅芯橡胶支座 上 二 下 各粘有一定厚度 的钢板及中问加有一定数 量的铅芯。铅芯橡胶支座中的铅芯可以是
31 竖 向承 载能 力 .. 2
地 震波 S n F a C O a r l iC l S _
( I类 场 地 )
类型 未 隔震
隔 震
墩顶位移
(m c)
梁体位移
(m c)
最 大应 力
(P ) M a
减震率
() %
3 6 6 . 66


3 6 6 .66
2 68 .2 9
之一 。本文对铅 芯橡胶桥 梁减震 支座 的基 本力学性能进行 了分析。
关键 词 :铅 芯橡胶 支座
力学 分析
1 桥梁减震支座
减 震 支 座 ,又 称 为 隔震 或 免 震 支
座 ,是 由 隔 离 体 和 阻 尼 器 所 构 成 的减 震
变形 ,因而保持 了橡胶 固有 的柔 韧性 , 为支座提供了水平 向柔性和恢 复力 的功
环 时不 会 发生 累计 疲 劳 现象 的普通 金 属 ,再加 上是 由于 铅在较 小 的应力 f 约 1 MP) 0 a时剪切屈 服 ,且其行为与弹塑性 同体 近似。
耗散到大气 中,从而达 到吸收耗散振动
能 量 的 目的 。
金属铅具有 良好 的力学性能 ,能与
2 芯橡 胶支 座 的构造 和工作 原 铅
板式橡胶 支座 由于其滞 回曲线近似 于直
后 ,铅芯 不仅提供了静力 荷载作用下所
必须 的刚度 ,而且提供了地震荷载作用 下所必 须的屈服强度 ,因此铅芯橡 胶支 座 既是 隔震 系统又是 阻尼器 。
线 ,几乎 没 有耗 能 特性 ,其 阻尼 相 当 小 ,因此 ,铅芯橡胶支座 的耗能作用 主
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铅 芯橡胶桥 梁减震 支座 的 基 本 力学性 能分析
文/ 军 刘
摘 要 :铅 芯橡 胶支座 集隔震 器和 阻尼器 于一体 ,具有 良好 的 隔震性能 ,相 比其它
类型 的隔震支座 ,其取材 方便 、制作相对 简单以及成本经 济,成为众多 隔震材料 的首选
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