北方冬季海洋环境对天然橡胶隔震支座的影响研究

发布时间：2020-06-23 00:56

【摘要】：跨海大桥是联系沿海地区间交通来往的重要通道,对促进区域协调发展具有重要意义,在我国“一带一路”发展战略的指引下,跨海大桥逐渐在各地兴建起来。由于我国处于地震多发地带,地震灾害会对跨海大桥造成毁灭性的破坏,隔震技术是当前有效的工程抗震措施,通过在桥梁与桥墩之间设置隔震装置,可将结构与地震地面运动隔离开,减少传递到结构中的地震能量,达到保护桥梁结构的作用。橡胶隔震支座是桥梁中常用的隔震装置,对于在我国北方沿海地区修建的跨海大桥而言,在冬季冻融循环作用是导致桥梁结构各部分构件受损的主要因素之一。橡胶支座长期暴露在海洋环境下使用,在受到各种自然因素如温度、湿度、阳光、空气、海水等的作用后,会引发一系列物理、化学变化,严重影响橡胶支座的耐久性能,导致橡胶支座无法正常发挥隔震功能,威胁到桥梁结构的安全性。因此,本文将以天然橡胶隔震支座和天然橡胶材料为研究对象,对其进行海洋环境冻融循环试验,并对橡胶支座进行有限元数值模拟分析,开展海洋环境冻融循环作用下橡胶支座与橡胶材料各项性能变化规律的研究,具体研究内容如下:(1)调查分析国内外已有橡胶支座耐久性研究现状,对影响橡胶支座耐久性能的主要环境因素进行探讨,根据大量实测资料,统计出我国北方沿海地区冬季的实际气候条件及其海水成分;(2)根据橡胶支座的实际环境使用条件,制定出天然橡胶隔震支座的海洋环境冻融循环试验方法,拟定橡胶支座与橡胶材料的海洋环境冻融循环作用试验方案;(3)对天然橡胶隔震支座和天然橡胶材料进行海洋环境冻融循环试验,在试验过程中,对橡胶支座的基本力学性能、水平剪切性能、轴向拉伸性能及橡胶材料的硬度、单轴拉伸性能进行测试,由试验结果拟合出橡胶支座及橡胶材料的各项力学性能随海洋环境冻融循环作用时间的变化规律;(4)由橡胶材料的单轴拉伸试验结果,拟合出海洋环境冻融循环作用下橡胶Mooney-Rivlin本构模型材料常数C_(10)、C_(01)的修正公式;(5)通过数值模拟软件ABAQUS建立天然橡胶隔震支座的有限元模型,模拟分析橡胶支座的基本力学性能随海洋环境冻融循环作用时间的变化规律,将有限元模拟结果与试验结果进行分析对比,验证采用有限元方法模拟海洋环境冻融循环作用对橡胶支座基本力学性能影响的准确合理性,间接验证橡胶材料本构模型的正确性。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U442.55
【图文】：

效果图,港珠澳大桥,效果图

北方冬季海洋环境对天然橡胶隔震支座的影响研究“十三五”期间，我国明确提出要推动区域协调发展，以区域发展总体战略为基，以“一带一路”建设、京津冀协调发展、长江经济带发展为引领，形成沿海沿江经带为主的纵向横向经济轴带[6]。为此各沿海地区为积极响应国家政策，加强地区间的济贸易合作，加大了对近海岛屿的开发力度，作为重要交通通道的跨海大桥已成为基建设市场的大热门。当前我国在建和拟建阶段的跨海大桥共 37 座，建设总里程达 460里，总投资约 6,466 亿元，其中 17 座拟建的跨海大桥将分布于辽宁省、山东省、浙江、福建省、广东省、海南省等省份，例如渤海海峡跨海通道和琼州海峡公铁两用跨海桥等大型基础工程建设项目[7]。

大地震,日本,跨海大桥

图 1-2 东日本大地震国沿海地区经济发达、人口密集，沿海地区的地震灾害会严重威胁到我国的经社会稳定，作为近海生命线工程的跨海大桥，在遭遇地震时如果发生严重破坏无法估量的损失。根据有关调查统计显示，我国在 1950~1994 年间发生有灾情计 486 次，平均每年约 10 次，共造成了 5,468 座桥梁受损[12]。因此，跨海大桥济发展和便利交通的同时，在遭遇地震作用时其结构自身的安全性必须得到足。

【参考文献】