考虑尺寸效应的近海桥梁天然橡胶隔震支座力学性能老化时变规律研究

发布时间：2022-01-01 21:14

　　目前天然橡胶支座（NRB）的性能研究大多未考虑尺寸效应,在前期开展的近海桥梁隔震支座和材料老化时变规律研究的基础上,同时考虑支座直径尺寸变化和老化作用时间的影响对NRB的性能进行研究。首先采用ABAQUS有限元软件对不同直径尺寸NRB的性能进行分析,得到了NRB性能随直径尺寸的变化规律;然后结合前期老化作用对NRB及其橡胶材料性能时变规律的影响研究成果,分析了直径尺寸及老化作用时间共同作用下,NRB性能的变化规律,并通过ABAQUS有限元分析,验证了该变化规律的准确性。结果表明:NRB的水平刚度和竖向刚度均随其直径尺寸的增大呈正比例增大趋势;NRB水平刚度比和竖向刚度比均随老化作用时间的增长呈线性增大趋势;且直径为150mm的NRB在实际环境老化60a后,其水平刚度和竖向刚度的增长幅度分别为:30.8%和16.41%,由此可见老化作用时间对NRB水平刚度的影响较显著,对其竖向刚度的影响较小。研究内容可为隔震桥梁结构中支座缩尺模型试验的相关设计提供参考,并为将实验室缩尺橡胶隔震支座的相关成果较好地应用于实际工程计算及设计中提供依据。 

【文章来源】：世界地震工程. 2020,36(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

NRB有限元模型

为了消除初始误差,将直径100 mm的NRB在老化时间0a时对应的水平刚度和竖向刚度的公式计算值和模拟值作为初始值,则不同直径NRB在不同老化时间对应的水平和竖向刚度与上述初始值的比值分别为水平刚度比和竖向刚度比的计算值和模拟值。不同直径NRB在不同老化时间对应的水平刚度比和竖向刚度比的计算值与有限元模拟值对比情况如图4-5所示。图5 不同直径尺寸和老化时间对应的NRB竖向刚度比的模拟值与计算值对比

图4 不同直径尺寸和老化时间对应的NRB水平刚度比的模拟值与计算值对比图4-5可以看出:不同直径尺寸的NRB在不同老化时间作用下的水平刚度比和竖向刚度比模拟结果与利用公式(7)-公式(8)和公式(11)-公式(12)得到的计算结果吻合较好,其中:水平刚度比最大、最小和平均偏差分别为3%、0%和1.5%;竖向刚度比最大、最小和平均偏差分别为13.9%、0%和7%。因此,认为上述不同直径尺寸NRB在不同老化时间作用下的力学性能计算结果可靠。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热老化作用的橡胶隔震支座力学性能时变规律研究[J]. 马玉宏,李艳敏,赵桂峰,罗佳润.  地震工程与工程振动. 2017(05)
[2]Development of a modified Mooney-Rivlin constitutive model for rubber to investigate the effects of aging and marine corrosion on seismic isolated bearings[J]. Zhao Guifeng,Ma Yuhong,Li Yanmin,Luo Jiarun,Du Chang.  Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2017(04)
[3]不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的有限元分析[J]. 艾方亮,朱玉华,任祥香.  结构工程师. 2016(06)
[4]考虑老化时间影响的隔震支座橡胶本构Moony-Rivlin模型常数研究[J]. 李艳敏,马玉宏,罗佳润,赵桂峰.  振动与冲击. 2016(16)
[5]基础隔震结构小比例模型动力相似设计方法研究[J]. 任祥香,卢文胜.  地震工程与工程振动. 2015(05)
[6]基于灰色系统的橡胶隔震支座性能老化预测[J]. 罗佳润,马玉宏,崔杰,沈朝勇.  地震研究. 2014(01)
[7]老化后天然橡胶隔震支座的性能预测[J]. 顾浩声,伊藤義人.  北京工业大学学报. 2012(10)
[8]不同桥梁隔震橡胶支座力学性能对比试验研究[J]. 沈朝勇,周福霖,温留汉·黑沙,马玉宏,陈洋洋.  土木工程学报. 2012(S1)
[9]新型大直径隔震支座性能检测试验研究[J]. 张季超,李霆,李宏胜,陈大宾,李鹏程.  建筑结构. 2010(08)
[10]大直径建筑叠层橡胶隔震装置温度相关性及老化性能研究[J]. 庄学真,周福霖,徐丽,沈朝勇,金建敏.  西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2009(06)



本文编号：3562856