废旧轮胎隔震垫力学性能试验研究

研究开发了一种适用于农村地区的低造价新型隔震装置——废旧轮胎隔震垫(STP)。这种新型隔震支座是由汽车废旧轮胎制作而成,具有造价低廉、制作简单、自重轻、利于环保等优点。对STP支座进行了轴压试验、压剪试验以及斜压试验。研究表明:STP支座性能稳定,竖向刚度远大于水平向刚度,是一种有效的隔震装置。

热氧老化作用下废旧叠层轮胎隔震垫的力学性能

为研究废旧叠层轮胎隔震垫(STP)的老化性能,选取180mm×180mm×69mm的6层STP,利用老化试验箱在100℃下对试件分别进行77、154、231、308h的热空气加速老化试验,通过对比STP老化前后的竖向极限强度、竖向压缩刚度、水平刚度和水平耗能能力,分析了其随老化时间的变化规律.结果表明,在建筑结构使用期限内,STP的力学性能稳定,具有可靠的隔震性能.

老化-荷载耦合下叠层轮胎隔震垫的竖向力学性能

为研究叠层轮胎隔震支座(Scrap tire rubber pads,STP)在老化与不同荷载耦合下的轴压性能,选取180 mm×180 mm×69 mm的6层STP,利用老化试验箱和加载模具在100℃恒温及4 MPa、5 MPa、6 MPa作用下分别对试件进行77 h、154 h、231 h、308 h加速老化试验,对比试验前后加载模具力、试件外观、竖向极限压应力、竖向刚度和竖向变形性能的变化,得到它们随老化时间的变化规律。同时,在考虑老化前后STP竖向力学性能稳定性的基础上,建议选取5 MPa为最佳设计压应力。最后提出了STP的轴压破坏准则,修正了适用于叠层轮胎隔震垫的竖向变形性能公式。

老化-荷载作用下叠层轮胎隔震垫时变力学性能

为研究建筑结构设计基准期(50年)内叠层轮胎隔震垫(scrap tire rubber pads,STRP)竖向力学性能的时变规律,对61组7层STRP支座施加5 MPa竖向荷载并分别进行老化31,62,93,124和154 h的荷载耦合老化试验及普通老化试验.结合荷载耦合老化后轮胎的微观扫描电镜分析(SEM)及STRP的竖向力学性能试验,研究STRP在不同老化时间下的破坏特性、竖向承载力衰减,以及竖向刚度和竖向变形性能的退化规律.研究表明:在荷载耦合老化作用下STRP表面随老化时间的增加,裂缝扩展且局部轮胎内部炭黑外移析出,STRP竖向刚度逐渐增大,竖向变形性能变差,但极限承载力无明显改变.

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。

热氧老化作用下叠层轮胎隔震垫力学性能时变规律

为研究叠层轮胎隔震垫(STP)在不同老化时间下的力学性能,选取180 mm×180 mm的六层STP为试验对象,在100℃恒温条件下,对STP试件分别进行113 h、223 h、336 h、449 h加速老化试验。对老化后的STP进行压缩特性、剪切特性、剪应变相关性等力学性能试验研究,分析了STP的抗压弹性模量、竖向刚度、屈服后刚度、屈服力及水平等效刚度随老化时间的变化规律。提出适用于STP且可缩短试验时长的抗压弹性模量试验方法,基于改进试验方法所得结果,对比分析老化试验前后STP的抗压弹性模量并通过竖向刚度计算理论对其进行验证。试验结果表明:改进后适用于STP的抗压弹性模量试验方法节约时间且结果准确,STP经老化223 h(室温下使用50 a)时抗压弹性模量与竖向刚度均达到最大,223 h后呈现略微下降的趋势,随后基本持平。同时采用阿累尼乌斯方程拟合了不同老化时间下STP压缩性能指标的时变规律公式。剪应变在25%~100%范围内时,不同老化时长下STP的水平等效刚度、屈服后刚度均随着剪应变的增大而减小。其屈服力随剪应变的增大而增大。

低成本叠层轮胎隔震垫技术

本文对村镇建筑隔震技术的发展现状及废旧轮胎的处理方式进行综述,介绍了一种适用于村镇砌体结构的隔震技术--墙下隔震技术和一种由废旧轮胎制成的新型隔震垫--叠层轮胎隔震垫,并对其进行分析,结果表明:将叠层轮胎隔震垫与墙下隔震技术结合,运用于村镇建筑,具有隔震效果明显且造价经济、施工简单、绿色环保的特点。

叠层轮胎隔震垫竖向力学性能试验研究

对3种常用轮胎型号的四季胎和雪地胎叠层轮胎隔震垫(STP)进行竖向力学性能试验。研究宽度、长度及轮胎类型对其竖向极限强度、竖向压缩刚度以及竖向变形性能的影响。研究结果表明:轮胎类型对STP竖向极限强度影响较小,相同尺寸下雪地胎较四季胎的竖向极限强度分布较为集中,相对稳定。竖向压缩刚度随STP宽度和长度的增加而增加,同一尺寸下四季胎STP的竖向压缩刚度比雪地胎STP高出5%左右。两种轮胎类型STP的竖向变形性能均小于3%,具有良好的变形性能。

叠层轮胎隔震垫轴压状态下的破坏准则

为进一步明晰叠层轮胎隔震垫(STP)在纯压状态下的破坏行为,提出了更为精确的轴压破坏准则。选取180 mm×180 mm的方形6层STP,对其进行竖向极限性能试验,分析其在二次加载后的承载力变化、外观破坏及钢丝网分布变化情况。试验结果表明:STP受压时钢丝网断裂情况与其承载力变化关系密切,二次加载时,STP荷载-位移曲线出现拐点的主要原因是钢丝网达到极限拉应力而局部断裂。在结合叠层橡胶隔震支座的破坏准则的基础上,建议将STP内部钢丝网断裂情况作为其轴压破坏失效的判定指标。同时,为了保证设计及使用安全,选取钢丝网断裂时荷载-位移曲线的最小荷载作为STP的极限承载力。

基于墙下隔震技术的叠层轮胎隔震垫隔震性能研究

为了研究叠层轮胎隔震垫用于墙下隔震技术时的隔震性能,将叠层轮胎隔震垫置于模拟墙下隔震技术的槽形圈梁加载装置中,并对其进行压剪试验,得出滞回曲线、骨架曲线、水平等效刚度、等效阻尼比及耗能能力各项隔震指标,并进行数值拟合,得出各指标随水平位移的变化规律。结果表明,隔震垫滞回曲线饱满,具有良好的隔震性能,水平加载位移为±45mm时,骨架曲线、水平位移-水平等效刚度关系曲线、水平位移-等效阻尼比关系曲线、水平位移-耗能能力关系曲线的趋势都发生了变化。

基于ETABS模拟砌体结构的叠层轮胎隔震垫隔震性能研究

采用ETABS建立三层砌体结构有限元模型,并用叠层轮胎隔震垫进行隔震设计。时程分析法计算出隔震前后的地震动响应,并用规范中的简化计算方法验证建立模型的合理性。结果表明:①所建砌体结构隔震模型合理;②将叠层轮胎隔震垫用于砌体结构隔震设计中可有效延长结构自振周期8~9倍,提供0.49的减震系数,具有良好的隔震性能。

老化-荷载耦合作用下废旧叠层轮胎隔震垫隔震性能

为研究废旧叠层轮胎隔震垫(STP)在老化-荷载耦合下的隔震性能,选取几何尺寸为180 mm×180 mm×69 mm的6层STP,将其置于老化温度100℃、荷载5 MPa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墙下拟静力试验研究,深入分析老化时间、耦合荷载对墙下隔震结构下叠层轮胎隔震垫的滞回曲线、骨架曲线、水平等效刚度、等效阻尼比、残余位移、刚度退化的影响,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隔震性能的影响规律及其隔震性能失效机理。试验研究结果表明,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,同时在考虑STP自复位的基础上,建议其安全使用寿命为50年。研究成果以期为新型墙下废旧叠层轮胎隔震结构在高烈度村镇地区的推广应用提供理论基础。