高阻尼橡胶隔震支座在海洋冻融循环作用下的劣化性能研究

发布时间：2020-08-10 14:02

【摘要】：近年来,国家对基础设施建设的投资力度持续加强,大量高技术、高投入及大跨度的跨江河海的大桥先后建成。跨海大桥的出现将大大减少沿海重点城市之间的燃油损耗和出行时间,对促进沿海两地经济发展、地区产业结构升级和平衡区域经济等起着关键作用。在冬季严寒且冻融交替的北方地区,跨海大桥除了受到自重、上部活载、海浪、海流、潮汐、风等各类因素的作用而影响其耐久性外,还会遭受到冷冻融化循环作用对跨海桥梁的结构及隔震支座的影响。在海蚀环境和冻融环境综合影响下的跨海大桥,桥梁结构出现保护层脱落、钢筋锈蚀、混凝土损伤开裂等腐蚀损害情况远比内陆环境下的桥梁结构严重。国内外对高阻尼橡胶隔震支座耐久性研究集中在支座的热氧化、徐变以及高阻尼橡胶材料方面,且研究范围多针对内陆地区桥梁而使用的高阻尼橡胶支座,对海洋环境下桥梁用高阻尼隔震橡胶支座在冻融循环作用下的劣化研究较少。在冻融循环交替的冬季环境下,沿海桥梁结构使用的高阻尼橡胶隔震支座与桥梁主体结构一样,共同受到海水环境下冻融循环的交替作用,因此,对海洋环境冻融循环作用下高阻尼橡胶隔震支座的劣化性能研究是十分必要的,成果对高阻尼橡胶支座在近海桥梁工程的应用推广、跨海桥梁全寿命性能评价提供试验数据和理论基础。本文以高阻尼橡胶隔震支座及同批生产加工的高阻尼橡胶材料为主要研究对象,结合渤海湾冬季实际环境和试验室现有的实验条件,参照国内外关于冻融循环作用下混凝土、橡胶支座劣化性能的相关研究,对高阻尼橡胶隔震支座及高阻尼橡胶材料开展试验室人工加速海水冻融循环试验。具体研究内容及成果如下:(1)根据跨海桥梁用高阻尼橡胶隔震支座在渤海湾的实际海洋环境和冻融循环气候条件,参考相关文献,分析渤海湾冻融循环实际环境与试验室人工加速冻融循环试验的内在联系,拟定试验室人工加速冻融循环试验方案及试验工况。(2)对高阻尼橡胶隔震支座和高阻尼橡胶材料同步进行试验室人工加速海水冻融循环试验,定期测定了高阻尼支座和高阻尼橡胶材料的力学性能。分析了高阻尼橡胶隔震支座与高阻尼橡胶材料的力学性能随海洋冻融循环作用时间过程的变化规律,并通过对相关数据进行公式拟合,得到高阻尼橡胶材料及支座在海洋冻融循环作用下性能劣化时变规律,提出橡胶材料时变本构模型参数,以供工程实践参考。(3)对高阻尼橡胶隔震支座建立ABAQUS有限元模型,利用本文拟合得到的橡胶材料的时变本构模型参数,建立高阻尼橡胶隔震支座的力学性能有限元模型,进一步计算分析高阻尼橡胶隔震支座力学性能随海洋冻融循环作用下时间变化规律,并与高阻尼橡胶隔震支座在海洋冻融循环作用下的力学性能变化规律的试验结果进行对比和验证,最后综合分析海水冻融循环作用下高阻尼橡胶隔震支座的劣化规律。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441
【图文】：

试样,冻融循环,橡胶片,橡胶材料

高阻尼橡胶隔震支座在海洋冻融循环作用下的劣化性能研究- 42.4 3 7 103.4 8.96 5.2橡胶材料试片的设计究海洋冻融循环作用下高阻尼橡胶材料力学性能随试验时间的变寸为 150mm×116mm×2mm 的橡胶片 102 片（图 2-1），其材料与内部橡胶层材料属于同一批次的橡胶材料，各取 51 片橡胶片分海水浸泡下的冻融循环试验，试验期间每 20 次冻融循环取 3 片验结束后对高阻尼橡胶片进行硬度、厚度、及力学性能试验。

参照国,试验室,试验设备,力学性能测试

图 2-2 试验室拉压剪试验设备料的力学性能测试，本文参照国家标准试；橡胶材料的拉伸基本力学性能应按照 G性能测定安排在华南理工大学材料科学与座力学性能测试方案进行竖向压缩性能测试时，本文参考国家规器，采用正弦波加载且加载速率为 10KN/往复加载 4 次，最大加载压力 P 为 6MPa，完成后将会获得类似图 2-4 所示的力与位移

滞回曲线,压缩性能,加载方法,滞回曲线

图 2-2 试验室拉压剪试验设备胶材料的力学性能测试，本文参照国家标准法测试；橡胶材料的拉伸基本力学性能应按照 G的基本性能测定安排在华南理工大学材料科学与工胶支座力学性能测试方案性能支座进行竖向压缩性能测试时，本文参考国家规范传感器，采用正弦波加载且加载速率为 10KN/sMPa 往复加载 4 次，最大加载压力 P 为 6MPa，采测试完成后将会获得类似图 2-4 所示的力与位移

【参考文献】