橡胶砂动力特性的循环单剪试验研究

发布时间：2017-06-14 16:05

  本文关键词：橡胶砂动力特性的循环单剪试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,频发的地震损毁了人民的生产生活,尤其是农村城镇等地区更是深受其害。在历次的较大震害中,也主要是许多农村城镇低、多层房屋发生了严重倒塌,造成了重大人员伤亡,因此提高农村地区房屋的抗震性能是我国防灾减灾工作的重中之重。但是现有的结构抗震设计是利用结构自身弹塑性变形来消耗部分地震能量,这种设计并不能从根本降低房屋承受的地震作用。所以人们开始寻求结构隔震的方法,也确实减轻了房屋承受的地震作用,但由于价格不菲、施工不便和工序复杂等原因不能广泛应用于农村地区。橡胶颗粒与砂颗粒混合物是一种新型的复合散体材料,具有价廉环保、轻质耗能等特点,可广泛应用于土木工程。如果将橡胶砂填入土工格室中,可以得到一种低成本便于应用到农村低矮房屋的土工格室加筋橡胶砂隔震垫层。本文就是通过大型循环单剪试验对这种隔震垫层的动力特性进行了研究,对比分析不同循环次数、不同含水率和不同竖向加载次数下的动剪模量及阻尼比的影响规律,全文的主要研究内容和结论分列如下:1.根据国内外关于废旧轮胎和其碎粒物应用于土木工程的文献,对其研究现状进行了概述。2.对3种不同橡胶质量分数的试样在4种竖向固结压力下进行了循环单剪试验,并对5种不同应变幅值下试样的动剪模量和阻尼比随60次水平剪切的变化规律进行了研究,得到模量比-循环次数曲线和阻尼比-循环次数曲线。结果表明:橡胶砂在大应变下的动剪模量比和阻尼比随循环次数变化的临界值为20次。3.对橡胶颗粒与砂颗粒分别进行了含水率的试验,确定材料的最大含水率。根据含水率试验选取了5种含水率,对相同橡胶质量分数的试样在不同含水率下进行循环单剪试验。该试验考虑了3种不同竖向应力,5种应变幅值,3种橡胶质量分数对其动力特性的影响,得到滞回曲线、动剪模量和阻尼比随含水率变化曲线。此外,对动剪模量曲线进行拟合得到最大动剪模量,并分析了拟合得出的不同状态下试样的最大动剪模量变化规律。结果表明:考虑含水率对橡胶砂动力特性的影响时,30%配比橡胶砂更适用于实际工程。橡胶砂的动剪模量和最大动剪模量随含水率变化存在临界值11.6%,且阻尼比受含水率影响不明显。4.对相同橡胶质量分数的试样在4种不同前期竖向加载次数下进行循环单剪试验。试验考虑了3种不同竖向应力,5种应变幅值和3种橡胶质量分数对其动力特性的影响,分析得出动剪模量与阻尼比受前期竖向加载次数的影响规律。结果表明:橡胶砂混合物的动剪模量随着前期竖向加载次数的增多而增大,随竖向加载次数变化存在临界值500次;加入橡胶颗粒和土工格室后改善了砂土阻尼比随竖向加载次数变化的离散性。5.最后,对本文研究内容和相关结论作出了总结,并对下一步研究进行了展望。
【关键词】：橡胶砂 循环次数 含水率 竖向加载次数 大尺寸 循环单剪试验
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU411.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-16
• 1.1.1 我国地震和房屋抗震现状11-12
• 1.1.2 废旧轮胎再利用现状12-13
• 1.1.3 废旧轮胎颗粒与常规土混合物力学特性的国内外研究现状13-15
• 1.1.4 土工格室加筋橡胶砂国内外研究现状15-16
• 1.2 本文的研究综述16-19
• 1.2.1 研究意义16-17
• 1.2.2 研究思路与内容17-19
• 第二章 循环次数对加筋与非加筋橡胶砂动力特性的影响19-57
• 2.1 引言19-21
• 2.2 试验概况21-23
• 2.2.1 试验仪器21
• 2.2.2 试验材料与制备21-22
• 2.2.3 试验方法22-23
• 2.3 动力特性参数的确定23-25
• 2.3.1 等效线性模型23
• 2.3.2 动剪模量的确定23-24
• 2.3.3 阻尼比的确定24-25
• 2.4 试验结果与分析25-55
• 2.4.1 滞回曲线25-32
• 2.4.2 模量比-循环次数曲线32-44
• 2.4.3 阻尼比-循环次数曲线44-55
• 2.5 本章小结55-57
• 第三章 含水率对橡胶砂动力特性的影响研究57-84
• 3.1 引言57-58
• 3.2 含水率试验58-59
• 3.3 含水率对动力特性影响试验研究概况59
• 3.4 试验结果与分析59-82
• 3.4.1 滞回曲线59-62
• 3.4.2 骨架曲线62-66
• 3.4.3 动剪模量曲线66-69
• 3.4.4 最大动剪模量69-75
• 3.4.5 动剪模量受含水率影响分析75-79
• 3.4.6 阻尼比特性79-82
• 3.5 本章小结82-84
• 第四章 竖向加载历史对橡胶砂动力特性的影响研究84-104
• 4.1 引言84
• 4.2 试验介绍84-86
• 4.2.1 试验目的84-85
• 4.2.2 试验方法85-86
• 4.3 试验结果与分析86-102
• 4.3.1 动剪模量曲线86-89
• 4.3.2 动剪模量-竖向加载次数曲线89-92
• 4.3.3 模量比-竖向加载次数曲线92-100
• 4.3.4 阻尼比-竖向加载次数曲线100-102
• 4.4 本章小结102-104
• 第五章 结论与展望104-106
• 5.1 结论104-105
• 5.2 展望105-106
• 参考文献106-112
• 攻读硕士学位期间的科研与论文发表情况及奖励情况112-113
• 致谢113

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