热氧老化下废旧轮胎隔震垫隔震性能及压应力相关性研究

为研究废旧叠层轮胎隔震垫(STP)在热氧老化下的隔震性能及压应力相关性能,选取180 mm×180 mm×69 mm的6层STP,将其置于老化温度为100℃的条件下进行77 h、154 h、231 h、308 h的热空气加速老化试验。将完成加速劣化的叠层轮胎隔震垫进行不同压应力(4 MPa、5 MPa、6 MPa)下的墙下拟静力试验研究及理论分析,量化研究老化时间、设计压应力对墙下隔震结构下废旧轮胎隔震垫隔震性能的影响,同时结合试验中STP的变形、脱胶、钢丝网破坏及其裂缝延展等内外部破损行为,综合阐明热氧侵蚀环境作用对STP的作用机理,并提出新型村镇墙下隔震体系的隔震性能衰减规律及性能退化机理。结果表明,新型叠层轮胎隔震结构体系具有良好的隔震、限位和复位效果,在建筑结构全寿命周期内STP的力学性能稳定,具有可靠的隔震性能。同时,当设计压应力为5 MPa时,劣化前后STP的隔震性能相对最为稳定,建议实际施工中选取其最佳设计压应力为5 MPa。本研究成果以期为新型墙下废旧叠层轮胎隔震结构在村镇地区的推广应用提供理论基础。

高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究

为探究高阻尼厚层橡胶支座的力学性能,本文通过研究高阻尼厚层橡胶支座在竖向压应力作用下的水平剪切及竖向压缩的受力特征,建立了考虑水平剪切变形的力学模型,并提出了基于压应力变化的竖向刚度修正理论。为验证理论模型的准确性,分别设计了3种不同第一形状系数的高阻尼厚层橡胶支座来进行水平拟静力剪切和竖向压缩试验。结果表明:高阻尼厚层橡胶支座的等效水平刚度、等效阻尼比随内部钢板对橡胶的约束作用的变化而变化,在水平拟静力试验下,随支座水平剪切变形的增加呈现出先减小后增大的变化趋势,且随着竖向压应力的增大,水平等效刚度逐渐减小;在竖向压缩试验中,随着竖向压力的增大,竖向压缩刚度呈现非线性强化特征。通过理论与试验结果的对比分析可知:本文构建的水平剪切变形的力学模型可较好地描述高阻尼厚层橡胶支座水平剪切的力学性能,竖向刚度修正理论可以准确计算其竖向刚度,不同工况下与试验结果的偏差均在5%以内。

环形橡胶支座力学性能试验研究与有限元分析

随着环形橡胶支座在文物及大型设备隔震等方面应用需求的增长,对环形橡胶支座的力学性能的准确掌握越来越重要。目前,虽然部分学者已提出环形橡胶支座的水平与竖向刚度的计算公式,但其对不同参数特征的环形橡胶支座的适应性还未经过试验验证,此外,支座水平与竖向刚度的压应力相关性也亟需进一步研究。因此,聚焦环形橡胶支座的水平与竖向力学性能,通过试验对现有计算公式进行评估,并重点研究支座的水平与竖向刚度的压应力相关性;基于试验建立环形橡胶支座的有限元模型,参数化分析不同特征参数的环形橡胶支座在不同压应力及水平剪应变下的水平刚度、竖向刚度及其内部应力分布变化规律,并量化分析不同压应力与剪应变对支座各项力学性能的影响。研究结果表明:环形橡胶支座的水平与竖向刚度均呈现出显著的压应力相关性;第一形状系数与第二形状系数对环形橡胶支座的水平与竖向力学性能均产生影响,第一形状系数对支座的竖向等效刚度与等效应力影响更大,而第二形状系数对支座的水平等效刚度影响更大;在不同加载工况下,环形橡胶支座内钢板层的Mise等效应力均远大于橡胶层。

小尺寸铅芯橡胶支座力学性能试验研究

小尺寸铅芯橡胶支座因其优越的性能被广泛应用于设备设施隔震(振)需求,也常用于隔震结构缩尺模型试验中。定量把控小尺寸铅芯橡胶支座的力学性能是准确、定量评估隔震(振)结构动力响应的重要保证。然而,由于小尺寸铅芯橡胶支座的尺寸、形状系数等参数超出现行规范限制,其力学性能特性与普通铅芯橡胶支座有所不同,值得深入开展研究。本文设计并制作了4组小尺寸铅芯橡胶支座试件,通过试验研究不同形状系数试件在不同竖向压应力下的力学性能,评估现有理论计算公式适用性,并基于试验提出小尺寸铅芯橡胶支座力学性能的修正公式。研究成果可为定量分析小尺寸铅芯橡胶支座的力学性能,实现支座的精细化设计制作提供参考。