板式橡胶支座摩擦滑移性能试验研究
发布时间：2020-12-19 12:48
为研究地震作用下板式橡胶支座的剪切变形及摩擦滑移特性,对7组无顶底钢板的板式橡胶支座进行了水平循环加载试验,考虑了不同竖向压应力、加载速度及橡胶材料等因素的影响,分析了不同加载阶段的板式橡胶支座变形及受力状态,并讨论了不同影响因素下水平等效刚度、能量耗散等抗震性能参数变化规律。试验结果表明:循环荷载作用下的板式橡胶支座工作状态可分为4个阶段,不同阶段下支座水平力及刚度的变化明显,第Ⅲ阶段中支座接触面处会因显著滑移而发生严重磨损,导致水平承载力及刚度发生下降,水平力下降可达30%,建议在桥梁抗震性能分析及评价时考虑支座翘曲及摩擦磨损导致的力学性能的下降;不同影响因素下,支座滑移后的力学性能会发生不同程度的变化,但其力-位移关系最终逐渐稳定,并表现出稳定的滞回特性,可将板式橡胶支座作为"保险丝式单元"设计。
【文章来源】：振动与冲击. 2020年19期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试验仪器
试验在衡水中铁建工程橡胶有限责任公司的30 000 kN七通道协调加载试验机上进行,试验仪器如图2,试件安放在两钢板间。试件与上、下钢板间不采取任何锚固措施,其加载位移包括支座剪切变形和滑动位移两部分。试验过程中,首先由竖向作动器施加稳定的竖向压应力,并保持不变,然后在水平向施加循环的水平位移,以等效剪切应变(ESS)表示,为加载位移与支座橡胶层总厚度的比值,并确定400%ESS对应的位移值作为加载极限位移。加载过程按ESS分别为25%(4)→50%(4)→75%(4)→100%(4)→150%(4)→200%(4)→250%(8)→300%(8)→350%(8)→400%(8)依次进行,其中括号内数值表示每级荷载循环次数,250%ESS前每级荷载循环4次,而250%ESS后每级荷载循环8次,以观察大剪切变形多次循环作用下支座摩擦滑移特性。每一工况完成后,立即采用工具刀将支撑钢板表面橡胶碎屑去除,并擦洗干净,待支承面冷却后方可进行下一组试验,以保证支承面摩擦条件一致。图2 试验仪器
综上所述,在竖向压应力、加载速度及橡胶材料因素影响下,各支座试件在超过75%ESS时出现明显翘曲,支座水平刚度下降。在100%～150% ESS间,支座发生初始滑动,水平承载力达到最大。在150%～250%ESS阶段,支座发生显著滑移,水平力及水平刚度显著下降,而且由骨架曲线可看出,板式橡胶支座的摩擦滑移是一个逐渐损伤的过程,水平力变化不同于两个刚性物体间由静摩擦力转变为动摩擦力的突然下降,这是由于支座橡胶材料与钢板/混凝土支承面间的摩擦滑移,存在一种黏结力[16]。在ESS达到250%ESS时,水平力下降值最大达30%。而在ESS达到250%后,其滑移量已经很大,支座磨损严重,水平力已基本稳定。整个加载过程中支座工作状态如表2。表2 板式橡胶支座工作状态描述Tab.2 Stages description of laminated elastomeric bearings 阶段 状态描述 剪切变形状态 Ⅰ 支座仅发生橡胶层弹性剪切变形,支座承载力不受影响。 γ<75% Ⅱ 支座顶底面发生翘曲或轻微滑移,刚度发生下降,水平力无下降。 75%≤γ<150% Ⅲ 支座发生显著滑移,支座顶底接触面发生磨损,摩擦面处出现大量碎屑,水平力及刚度明显下降。 150%≤γ<250% Ⅳ 支座滑动距离较大,支座磨损严重,但水平力-位移关系稳定,下降幅值较小。若位移过大,会发生脱落等现象。 γ≥250%
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑摩擦滑移的板式橡胶支座连续梁桥地震反应分析[J]. 李冲,王克海,惠迎新,吴刚. 中国公路学报. 2016(03)
[2]考虑支座摩擦滑移的中小跨径桥梁抗震设计方法[J]. 王克海,李冲,李茜,李悦. 工程力学. 2014(06)
[3]板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究[J]. 李冲,王克海,李悦,李茜. 东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[4]中小跨径公路桥梁抗震设计理念[J]. 王克海,韦韩,李茜,李悦. 土木工程学报. 2012(09)
本文编号：2925927
【文章来源】：振动与冲击. 2020年19期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试验仪器
试验在衡水中铁建工程橡胶有限责任公司的30 000 kN七通道协调加载试验机上进行,试验仪器如图2,试件安放在两钢板间。试件与上、下钢板间不采取任何锚固措施,其加载位移包括支座剪切变形和滑动位移两部分。试验过程中,首先由竖向作动器施加稳定的竖向压应力,并保持不变,然后在水平向施加循环的水平位移,以等效剪切应变(ESS)表示,为加载位移与支座橡胶层总厚度的比值,并确定400%ESS对应的位移值作为加载极限位移。加载过程按ESS分别为25%(4)→50%(4)→75%(4)→100%(4)→150%(4)→200%(4)→250%(8)→300%(8)→350%(8)→400%(8)依次进行,其中括号内数值表示每级荷载循环次数,250%ESS前每级荷载循环4次,而250%ESS后每级荷载循环8次,以观察大剪切变形多次循环作用下支座摩擦滑移特性。每一工况完成后,立即采用工具刀将支撑钢板表面橡胶碎屑去除,并擦洗干净,待支承面冷却后方可进行下一组试验,以保证支承面摩擦条件一致。图2 试验仪器
综上所述,在竖向压应力、加载速度及橡胶材料因素影响下,各支座试件在超过75%ESS时出现明显翘曲,支座水平刚度下降。在100%～150% ESS间,支座发生初始滑动,水平承载力达到最大。在150%～250%ESS阶段,支座发生显著滑移,水平力及水平刚度显著下降,而且由骨架曲线可看出,板式橡胶支座的摩擦滑移是一个逐渐损伤的过程,水平力变化不同于两个刚性物体间由静摩擦力转变为动摩擦力的突然下降,这是由于支座橡胶材料与钢板/混凝土支承面间的摩擦滑移,存在一种黏结力[16]。在ESS达到250%ESS时,水平力下降值最大达30%。而在ESS达到250%后,其滑移量已经很大,支座磨损严重,水平力已基本稳定。整个加载过程中支座工作状态如表2。表2 板式橡胶支座工作状态描述Tab.2 Stages description of laminated elastomeric bearings 阶段 状态描述 剪切变形状态 Ⅰ 支座仅发生橡胶层弹性剪切变形,支座承载力不受影响。 γ<75% Ⅱ 支座顶底面发生翘曲或轻微滑移,刚度发生下降,水平力无下降。 75%≤γ<150% Ⅲ 支座发生显著滑移,支座顶底接触面发生磨损,摩擦面处出现大量碎屑,水平力及刚度明显下降。 150%≤γ<250% Ⅳ 支座滑动距离较大,支座磨损严重,但水平力-位移关系稳定,下降幅值较小。若位移过大,会发生脱落等现象。 γ≥250%
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑摩擦滑移的板式橡胶支座连续梁桥地震反应分析[J]. 李冲,王克海,惠迎新,吴刚. 中国公路学报. 2016(03)
[2]考虑支座摩擦滑移的中小跨径桥梁抗震设计方法[J]. 王克海,李冲,李茜,李悦. 工程力学. 2014(06)
[3]板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究[J]. 李冲,王克海,李悦,李茜. 东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[4]中小跨径公路桥梁抗震设计理念[J]. 王克海,韦韩,李茜,李悦. 土木工程学报. 2012(09)
本文编号：2925927
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/2925927.html
