橡胶隔震支座力学性能试验研究

橡胶隔震支座力学性能试验研究 Ξ 橡胶隔震支座力学性能试验研究 华培忠 韩新民 李佩林 赵晋明 ()云南省地震工程研究院 , 昆明 , 650041 张志强 陈守明 ()云南省橡胶制品研究所 , 昆明 , 650233 摘要 在自行研制的压剪试验装置上进行了橡胶隔震支座水平刚度和竖向刚度等力学性能的检测试验研究 , 试验结果为建筑结构基础隔震设计和橡胶支座设计改进提供了依据 。试验检测的产品已用于多个建筑工程 。 关键词 : 橡胶隔震支座 力学性能 试验研究 0 前言 橡胶和钢板是两种物理力学性能差异很大的材料 , 用这两种材料组合而制成的叠层橡胶隔震支座() 以下简称橡胶支座的力学性能自然也就有着其独特性 , 例如这种橡胶支座的竖向刚度很大 ; 而在水 平向则 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出很好的柔性 , 二者之比为几百乃至上千 , 这些基本的力学特性恰好能够满足建筑结构基础 隔震的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。 然而 , 结构隔震设计专家要设计合理的基础隔震系统 , 必须要知道各种类型橡胶支座的力学性能 ; 而橡胶支座设计制造人员也只有掌握了支座的力学参数 , 才能设计制造出性能更优良的橡胶隔震产品 。 橡胶隔震支座力学性能检测研究的目的就是要为他们提供试验力学参数 。 〔1〕〔2〕〔3〕在此之前 , 国内仅有少数几个单位能进行橡胶隔震支座的力学性能检测。近二年 , 云南省的 防震减灾和建筑结构隔震工程发展非常迅速 。《橡胶隔震支座设计制造和应用研究》已列为省科委八五 攻关课题 。相应地建立了云南橡胶隔震支座力学性能试验设备 , 初步形成了具有相当规模的橡胶支座生产 、力学性能试验检测及建筑结构基础隔震设计应用的格局 。 本文所述试验研究是在课题组自己设计 研制的压剪试验设备上完成的 。至今已对 35 组 70 余个不同 规格的橡胶支座进行了力学性能检测试验 , 取得了第一阶段的成果 , 这些试验结果 , 得到了结构隔震设计专家的认可 , 并已将橡胶支座产品设计应用于多个建筑工程 ; 同时也给橡胶支座的制造和改进提供了 依据 。 本文叙述叠层橡胶隔震支座力学性能实验原理 、技术及结果 。 1 橡胶隔震支座力学性能检测试验 111 压剪试验装置及水平刚度试验技术简介 橡胶支座水平刚度试验又称压剪试验 , 需在专用的设备上进行 , 压剪试验装置是根据橡胶支座水平 刚度和竖向刚度试验的基本技术要求设计制造的 , 它配置在长江 500 型三轴应力试验机上使用 。压剪装 置最大竖向压力为 5000 KN , 水平剪力为 1000 KN , 剪力源是 1000 KN 高压电动油泵 , 或 2400 KN 侧向加力 Ξ 收稿日期 1998 - 04 - 30华培忠 , 男 , 54 岁 , 高工 装置 。最大水平剪位移 : 单振幅 200mm , 以单振幅 30mm 计算剪力最小周期约为 40 秒 , 试验橡胶样品 的最大直径 600mm , 高度 400mm , 装置结构简图见图 1 。 4 1 主框架端挡板锁定滑杆 3 千斤顶调节螺检2 5 垫块 6 主框架水平调节螺栓千斤顶 7 剪力传感器 8 框架联接螺栓 9 , 17 上下压头 10 , 16 主框架上下承力板 11 滚排 12 橡胶支座试样 13 承压滚动板 14 推拉板 15 , 18 主框架上下推动承力板 图 1 橡胶支座压剪试验装置结构简图 其工作原理简述如下 : 压剪试验装置主框架由四条可沿锁定杆 2 上下滑动的水平推拉承力板 15 锁 定在两端承力挡板 1 上构成 。由螺栓 6 调节主框架水平和高度 。橡胶支座试样 12 放置在压板 16 的中 央 。加轴向应力 P至所设定值 , 此时压板 14 , 便自由滑动到某一位置 。调整螺栓 3 , 使千斤顶 415 , 16 V 的中心与推拉板 14 的中心在水平同一轴线上 ,安放好压力传感 7 , 便可逐渐增加剪力 , 进行试验 。双 )( 或减少剪试验不用滚排 11 。本装置在加轴向应力的初始阶段 , 压板 14 , 15 , 16 随轴向压力的增加 () 主框架在能自由向下 或向上移动 。因而能够跟踪橡胶支座随轴向压力的变形 ; 当施加水平剪力时 , 水平方向表现为刚性 , 保证了剪位移的可靠测量 。 水平刚度是橡胶隔震支座的一个重要力学 对地震能指标 , 是橡胶支座在承受着建筑物重量的同时 , 量的吸收和衰减的能力 。试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 简介如下 : 根据橡胶支座的形状系数 , 设定竖向压力 P,并在试验V () 过程中保持不变 。以 5mm 剪位移为一级 对应有一剪应力 P加载 , 至设定位移即停止加载 , 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 水 H () 平剪力 和相应的剪位移数据 , 作出剪应力 —位移关系曲线 , 然后计算得到该橡胶支座的水平刚度 K。 H 112 竖向刚度试验原理及方法简介 竖向刚度是衡量橡胶支座承受建筑物重量的一个力学指标 , 虽然本文暂不讨论竖向减震作用 , 但也 必须与水平刚度相联系来考虑 , 竖向刚度是通过压缩试验来测定的 。试验方法简介如下 : 缓慢施加竖向 () 荷载至设定值 , 保持载荷一定时间 5 分钟, 预压两次 。然后按每级 500 KN 加载至设定值 。记录竖向 压力以及由此产生的竖向位移数据 , 作出其关系曲线 , 计算得到试件的竖向刚度 K。 V 113 极限试验 11311 对 <150 ×60 橡胶支座的压缩破坏试验 试验方法与竖向刚度试验相同 。试验中发现 , 在破坏应力的 80 %以前竖向变形基本正常 , 支座虽 有轻微凸肚现象 , 但不明显 , 压力能平稳增加 。在往后的加载阶段 , 凸肚变形加剧 , 压力波动大 。再继 续加载 , 便产生破裂 , 并伴随着发出响声 。两个橡胶试件均为 13 层钢板 12 层橡胶 , 试验中发现它们的 92 地 震 研 究23 卷 试验方法与水平刚度试验相同 。设定竖向压力 P为 800 KN , 在加载水平剪力过程中 , 剪位移在 V 80mm 前阶段 , 竖向压力均能保持不变 , 并且剪位移与剪应力基本呈线性关系 , 到 90 —100mm 位移阶 段 , 竖向压力 P波动较大 , 难以保持稳定 , 剪力和剪位移关系发生突变 ; 橡胶支座在沿剪力方向的前 V 上面和后下面位置出现保护胶开裂现象 , 当剪应力继续增加到 412MPa 时 , 位移达到 130mm , 此时发出 压剪试验时的大的响声 , 竖向压力猛降到 500 KN , 表明橡胶支座已损坏 。若以支座的橡胶厚度来计算 , 水平变形一般都已达到 250 % , 极限试验变形达 380 %支座损坏 。 2 试验结果 211 几种不同规格橡胶支座的力学参数 几种规格橡胶支座的力学参数试验结果见表 1 () 表 1几种规格橡胶支座的力学参数 注 1 300 ×120 <400 ×120 <500 ×120 <400 ×120 - 1 <300 ×120 - 2 < 橡胶支座规格 ( )竖向刚度 KKN/ mm 560 1080 1960 685 580 V ( )水平刚度 KKN/ mm 0145 1100 1143 0165 0163 H ( ) 2411 2310 2113 1910 2410 ξ 等效阻尼比% 注 1 : 本表竖向刚度等力学参数由云工大谢宁博士计算 212 极限试验结果 压缩破坏试验和压剪破坏试验结果见表 2 , 表 3 极限抗压试验结果 表 2 2( ) ( ) 橡胶支座规格极限试验压力 KN极限承载力 KN/ cm ()19 12<150 ×60 1 2280 ()<150 ×60 2 2370 1314 极限压剪位移试验结果表 3 s/ mm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 p/ MPa 2. 9 3 . 1 3 . 2 3 . 5 3 . 5 3. 7 3 . 7 3 . 6 3 . 5 3 . 9 4. 2 3 . 9 3 . 6 215 ( ( ) 位移达从表中看出 , 试验位移达 250 % 即 85mm,支座未破坏 ;极限压剪变形达到 380 %时 ) 130mm时 , 橡胶支座损坏 。 213 橡胶支座竖向刚度试验的变形特征 几种规格橡胶支座竖向压缩的变形特性见图 2 , 从图中可以看出 , 竖向变形都不大于 6 % 。表明橡 胶隔震支座竖向刚性大 , 承载力高 。 214 压剪试验的水平位移特性 几种不同规格橡胶支座压剪试验的水平位移特性见图 3 。在设定的竖向压力下 , 橡胶支座的水平位 移都很大 , 例如 120mm 厚的橡胶支座 , 它的橡胶厚度为 72mm , 单边试验位移 90mm , 试验变形 125 % 。 另外 , 试验中还注意到 , 橡胶支座还有较好的弹性恢复功能 , 当除去竖向压力和剪力后 , 支座恢复很 几种橡胶支座的压缩变形特性图 2 A <300 ×120 支座水平位移特性曲线 , P= 800 KN , 1996 年 10 月 10 日 V B <300 ×120 支座的水平位移特性曲线 , 有铅心 ; P= 1000 KN , 1997 年 10 月 16 日 V C <300 ×120 压剪试验的水平位移特性曲线 , 老化过 , P= 800 KN , 1997 年 9 月 2 日 V D NR400 - 715 ×11 支座的水平位移特性曲线 , P= 1000 KN , 1998 年 1 月 12 日 V 图 3 橡胶支座压剪试验水平位移特性 3 讨论和结论 试验装置最小剪力周期约为 40 秒 , 与常规要求的 5 秒有一定差距 , 应加以注意和改进 。试验结果 () 包括竖向刚度 、水平刚度及等效阻尼比与其他人的试验结果相近 注 2。 94 地 震 研 究23 卷 () 上述试验结果得到结构基础隔震专家的认可并将产品设计应用于多个建筑 桥梁工程 , 同时对橡 胶支座的 制 造 和 改 进 也 起 到 了 重 要 作 用 ; 所 有 <300 、<400 、<500 和 <600 橡 胶 支 座 试 件 在 最 高 压 力 4500 KN 时 , 竖向应变均小于 6 % ; 竖向刚度和水平刚度之比几乎都大于 1000 , 考虑竖向减震设计除外 , 表明橡胶支座有较好的水平隔震效果 。所检测橡胶支座试件均有较好的弹性恢复功能 , 当外力撤除后 , 橡胶支座能很快恢复原形 。<150 ×60 支座破坏位移达 380 % 。 参考文献 1 周福林著.工程结构减震控制. 地震出版社 , 1997()冼巧玲等. 橡胶支座隔震框架结构试验研究. 世界地震工程 , 1996 , 2 2 唐家祥等. 建筑结构基础隔震. 华中理工大学出版社 , 1992 3 TEST AND STUDY OF MEC HANICAL PROPERTIES FO R RUBBER S HOC K INS UL ATIO N S UPPO RT Hua Peizhong Han Xinmin Li Peilin Zhao J inming ( ) Yunnan Earthquake Engineering Institute , Kunming , 650041 Zhang Zhiqiang Chen Shouming ( )Yunnan Rubber Products Institute , Kunming , 650233 Abstract The test for mechanical properties of horizontal and vertical rigidities of rubber insulation support is carried out on the compression - shear device developed by us and the results will provide a basis for improving the design of shock insulation and rubber support . The tested products have been used in some construction engineering. Key words : Rubber shock insulation support , mechanical property , test and study