铅芯橡胶支座多向受力力学性能试验研究

研究目的:目前,对铅芯橡胶支座力学性能的研究主要是基于支座的水平单向压剪试验,然而,在实际地震中橡胶支座处于多向受力状态下,因而有必要对支座在多向受力状态下的力学性能进行研究。本文采用低周反复循环加载试验方法对铅芯橡胶支座进行水平单向压剪试验和水平双向压剪试验,研究多向受力对支座力学性能的影响,并对水平双向压剪作用下支座的剪切性能进行模拟。研究结论:(1)与水平单向压剪作用下相比,铅芯橡胶支座在水平双向压剪作用下的耗能能力、屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比均有一定程度的减小;(2)根据铅芯橡胶支座在水平单向压剪作用下剪切性能的经验公式,可以较为有效地模拟支座在水平双向压剪作用下的剪切性能,但在压应力较大时计算值和试验值有较大误差,使用时应予以关注;(3)该研究成果对隔震结构的设计和分析具有参考价值。关键词:铅芯橡胶支座;多向受力;压剪试验;力学性能     

隔震橡胶支座力学性能试验研究

基于欧洲标准EN1337-3并依据CE认证试验要求,对隔震橡胶支座的抗压模量、剪切低温相关性、剪切高温相关性、耐臭氧性能、复原弯矩性能、偏心加载、极限性能进行了试验研究,总结出一套合理的试验方法和数据处理方法,拟对桥梁支座产品的研发和试验工作提供支持。     

高阻尼橡胶支座剪切性能压力相关性试验研究

研究目的:在实际地震中由于水平倾覆力矩和竖向地震作用的影响,基础隔震结构中橡胶支座承受的竖向压力将会产生较大变化,而橡胶支座竖向压力的变化将会对支座的剪切性能产生一定影响,因而有必要对支座剪切性能的压力相关性进行研究。本文采用低周反复循环加载试验方法对高阻尼橡胶支座进行压剪试验,研究压应力和剪应变对支座剪切性能的影响,从而建立高阻尼橡胶支座剪切性能的压力相关性经验公式。研究结论:(1)随着压应力和剪应变的增大,支座的滞回曲线越来越饱满,支座的耗能能力增大,并出现了明显的刚度硬化现象;(2)支座的屈服力和等效阻尼比随着压应力的增大而增大,随着剪应变的增大,压应力对屈服力的影响逐渐增大,压应力对等效阻尼比的影响有所减小;(3)支座的屈服后刚度随着压应力的增大而减小,随着剪应变的增大,压应力对屈服后刚度的影响逐渐减小;(4)当剪应变较大时,水平等效刚度随着压应力的增大而增大;(5)根据试验结果给出了支座剪切性能的压力相关性经验公式,可供高阻尼橡胶支座基础隔震结构设计人员参考和使用。     

水平位移加载方式对铅芯橡胶支座力学性能的影响

对铅芯橡胶支座进行了压、剪力学性能试验,研究了不同水平位移加载顺序和加载频率对支座力学性能的影响。结果表明:水平位移递增加载时支座的屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比均大于递减加载时支座的性能,随着支座剪切变形的增大,加载顺序对支座屈服后刚度和水平等效刚度的影响逐渐减小;水平位移加载频率较小时,加载频率对支座力学性能有一定的影响,随着加载频率的增大,加载频率对支座力学性能的影响逐渐减小。     

桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究

为充分探明桥梁板式橡胶支座的极限剪切破坏状态及支座摩擦滑移特性,对板式橡胶支座开展循环往复荷载试验。分析单侧摩擦滑移和两端锚固的板式橡胶支座的抗震性能,并与铅芯橡胶支座进行对比,同时分析竖向荷载对板式橡胶支座摩擦滑移性能的影响。结果表明:(1)两端锚固的板式橡胶支座极限剪切变形可达300%～400%,破坏以橡胶层断裂为主,支座剪切耗能能力较弱,滞回曲线呈狭长带状分布;(2)单侧摩擦滑移的板式橡胶支座单循环最大耗能可以达到铅芯橡胶支座的126%,形成类似铅芯橡胶支座的耗能能力,且随着位移量的增加,不断消耗能量;在达到相同的等效剪切应变时,单侧摩擦滑移的板式橡胶支座的实际剪切变形量小于两端固定的支座,延性性能更为优越;(3)增大竖向压力将导致支座的剪切变形增大,支座滑移距离减小,支座的滑移摩擦系数与竖向压力呈反比例关系,而竖向压力对支座滑移后的等效刚度影响较小;(4)可采用能够考虑竖向压力和滑移摩擦系数的双线性弹塑性分析模型模拟板式橡胶支座在地震过程中的摩擦滑移。     

对大吨位压力试验机改造方案的分析

依据TB/T、2331--2004《铁路桥梁盆式橡胶支座》的要求，对机车车辆检验站10000kN试验机进行改造。主要是通过设计工装使大吨位的万能试验机满足桥梁支座的压转试验、摩擦系数试验的要求。重点介绍了零件的设计过程和对方案的分析。     

分离式隔震技术在超长结构中的应用

针对超长结构隔震设计,提出由滑板支座和橡胶支座组成的分离式隔震技术。滑板支座和橡胶支座分别设置在隔震层的柱墩顶部和基础梁端,将传统隔震支座的竖向承载力和水平刚度有效剥离,可克服传统隔震支座在竖向应力下承受超长结构往复温度效应带来的剪切疲劳和耐久性问题。隔震分析表明:通过合理的隔震层布置,分离式隔震设计可达到上部结构降低一度的技术要求,滑板支座可满足短期及长期面压的承载力要求,隔震层具有良好的抗风能力及自动复位能力。     

基于橡胶总应变的板式橡胶支座失效条件判据

在数条高速公路桥梁支座病害调查结果的基础上,分析了板式橡胶支座典型病害(局部脱空和剪切变形超限)的成因,并以板式橡胶支座总应变为支座受力状态的判别依据,根据从实桥上取下的运营16~20年的板式橡胶支座的橡胶单轴拉伸试验结果建立支座受力分析有限元模型,对不同规格的板式橡胶支座在不同平均压应力、剪切变形和转角变形下的受力状况进行分析,依不同状况下支座橡胶总应变的大小及其对桥梁结构受力的影响程度,提出了局部脱空和剪切变形超限板式橡胶支座的失效条件。     

填充聚氨酯调高盆式橡胶支座

研究目的:介绍了在遂渝无砟轨道综合试验段2座桥梁上使用的填充聚氨脂调高盆式橡胶支座。研究结果:对支座的构造特点、调高材料选择、调高工艺及填充调高前后的性能进行了试验及对比,试验结果表明该种调高方式操作方便、性能可靠、造价合理,能很好地满足客运专线和高速铁路桥梁支座调高的要求。     

轨道车辆用橡胶弹性元件靠性试验台

为解决我国轨道车辆用橡胶弹性元件组合加载试验关键技术难题,提出了一种“搭积木”设计理念,设计了一台12通道组合加载试验台,重点介绍了试验台的设计原理与结构组成,并对典型产品进行了组合加载试验.实践证明该试验台各项设计参数完全满足试验要求,为我国轨道车辆用橡胶弹性元件的安全和可靠性研究提供了科研平台.     

三向测力盆式橡胶支座的设计及试验研究

三向测力盆式橡胶支座是在普通盆式橡胶支座的基础上开发的一种新型测力支座,通过在支座内部增设测力元件、外部配置数据采集及处理系统达到实时测力的目的,从而实时掌握支点反力、列车横向摇摆力、线路纵向水平力等关键参数,为桥梁结构的安全评估、运力控制和加固维修提供技术支持。本文介绍了三向测力盆式橡胶支座的结构选型和构造设计,性能试验结果表明,三向测力盆式橡胶支座整体性能良好。     

高铁隔震桥梁模拟地震振动台试验研究

为研究高速铁路桥梁采用摩擦摆支座后的减隔震性能,对一跨典型32.5 m高铁简支梁桥进行了试验。依据经典力学原理推导双凹面摩擦摆支座的水平力-位移滞回模型并分析其力学性能参数,设计制作了符合高铁隔震桥梁要求的隔震支座。隔震支座的低周反复加载试验显示:双折线滞回模型能有效模拟双凹面摩擦摆支座的本构关系。设计缩尺比1∶13的高铁隔震桥梁模型,并选用2条地震动记录进行模拟地震振动台试验。试验中测量了不同抗震设防烈度地震作用下模型结构振动台试验的响应,包括主梁和墩顶的加速度、位移,摩擦摆支座的剪切变形,墩底钢筋和混凝土的应变。试验结果表明:双凹面摩擦摆支座能够有效消耗地震能量,减小桥梁的动力响应,且地震强度越大隔震桥梁模型的减震效果越好。     

铁路桥梁制动力调节体系的研究

基于铅芯橡胶支座的性能，提出利用铅芯屈服前刚度合理调节列车制动力，利用铅芯屈服后刚度进行隔震的思路，并通过静力试验，动力特性测试及模拟地震振动台试验予以验证，试验结果表明，设置橡胶支座后，可以有效的调整各墩台的综合刚度，按设计意图合理分配制动力；与传统支座桥梁相比，橡胶支座多跨简支模型桥梁的动力反应呈全桥一致反应，隔震效果显著，地震响应得以大幅度减小。     

抗拉拔盆式橡胶支座结构研究

介绍了一种澳大利亚桥梁工程中使用的抗拉拔盆式橡胶支座,并以1 200 kN纵向型抗拉拔盆式橡胶支座为例,通过结构分析及力学计算,说明了设计方法;利用有限元分析及型式试验,验证了结构可行性。基于计算结果提出了改进措施,总结出针对不同水平载荷要求及不同生产批量要求的抗拉拔支座结构,为国内抗拉拔盆式橡胶支座设计提供了思路。     

高速铁路桥梁支座设计要求及应用技术

为满足高速铁路大跨度桥梁的大承载力和大位移的需要，要求支座具有大吨位大位移性能，同时还具有一定的减隔振性能。受材料设计容许应力的限制，大吨位支座的尺寸较大，不适宜运营期的更换，因此，支座设计时应充分考虑结构的耐久性。高速铁路对工后沉降量控制严格，在一些特殊地段还需采用可调高支座进行调整。文章对高速铁路支座的设计要求做了...     

CKPZ-T液压调高盆式橡胶支座调高试验研究

介绍CKPZ-T液压调高盆式橡胶支座调高的原理和优点,通过大量的支座试验室调高试验以及武广客运专线工地现场实桥调高试验,验证了CKPZ-T液压调高盆式橡胶支座调高的可靠性和良好的操作性,总结CKPZ-T液压调高盆式橡胶支座调高工艺和相关注意事项,提出了CKPZ-T液压调高盆式橡胶支座调高材料要求,为今后我国客运专线运营后桥梁盆式橡胶支座实桥调高操作提供了宝贵的经验。     

铅芯橡胶支座在桥梁减震中的应用

通过数值计算，比较铅芯橡胶支座，钢支座和板式橡胶支座在相同前提条件下的减震效果，证明铅芯橡胶支座具有较好的减震、隔震性能。计算结果为铅芯橡胶支座的扩大应用提供了充分的理论基础。     

跨座式轨道梁支座设计研究

针对跨座式单轨交通桥梁的荷载特点及功能要求,提出了跨座式轨道梁支座的结构设计方案。通过对支座进行有限元分析,得出了支座的受力和变形情况,表明支座各部件强度和刚度满足使用要求。通过等效荷载幅下的300万次疲劳试验验证支座结构设计的可靠性,加载过程中支座各部件始终处于弹性变形阶段,支座结构设计满足要求。     

轨道交通橡胶弹性元件蠕变试验设计与研究

针对轨道交通橡胶弹性元件蠕变试验问题,分析橡胶弹性元件国内外蠕变试验标准,设计一种小载荷、高精度蠕变新型试验方案,与现有伺服电机式、电液伺服式和杠杆砝码式试验方案比对,研究不同结构弹性元件对蠕变的影响、长时间(1 000 h)静压对高阻尼橡胶块蠕变的影响,结果表明:新型方案结构简单、成本低、操作方便、且满足试验要求,现有方案测试的纯橡胶结构弹性元件蠕变最大,平面夹层结构弹性元件蠕变性能优于压剪型结构,高阻尼橡胶块蠕变最小。     

铅芯橡胶支座竖向刚度试验研究

对铅芯橡胶支座的竖向刚度进行了试验研究,分析了支座竖向压应力和剪切应变对支座竖向刚度的影响。结果表明:在纯压状态下,支座的竖向压缩变形和竖向刚度均随着竖向压应力的增大近似呈线性增大。在偏压状态下,随着支座剪切应变的增大,支座的竖向压缩位移增大,并且竖向压应力越大,支座竖向压缩位移的增大幅度越大;但支座的竖向刚度随着支座剪切应变的增大近似呈线性减小,并且竖向压应力越大,支座竖向刚度减小的幅度越大。