橡膠與纖維布組合體抗震性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，道路、橋梁等關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)工程在國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中扮演的角色越來越重要。我國是地震頻發(fā)國家，地震在危及人民生命安全的同時(shí)也對(duì)道路橋梁等公共基礎(chǔ)設(shè)施造成極大破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在地震來臨時(shí)所造成的財(cái)產(chǎn)損失中，僅道路橋梁的損失就要占到21.9％，同時(shí)由于道路橋梁的破壞導(dǎo)致影響到震區(qū)的抗震救災(zāi)工作，其間接損失更是無法估量。因此，如何提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能變得尤為重要，目前有很多學(xué)者都投入到了該方面的研究，也取得了很多有意義的成

2、果。在進(jìn)行多孔連續(xù)梁橋的地震設(shè)計(jì)中，大多數(shù)時(shí)候是采用減隔震支座或是減隔震阻尼裝置來改變橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)特性并減小由此產(chǎn)生的慣性力作用。常用的減隔震支座目前主要有摩擦擺式減隔震支座、雙曲面球形減隔震支座、鉛芯隔震橡膠支座、鋼彈性阻尼減隔震支座、高阻尼隔震橡膠支座等;而減隔震裝置是指各類阻尼器，主要包括粘滯阻尼器、位移鎖定阻尼器、SMA類阻尼器等，但大多數(shù)阻尼器都是針對(duì)具體橋梁具體設(shè)計(jì)應(yīng)用的，沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，而且大多數(shù)阻尼器都存在造價(jià)

3、高、不便施工的問題，所以在橋梁減隔震領(lǐng)域并沒有得到廣泛的應(yīng)用。
　　本文通過對(duì)以上所述的減隔震裝置進(jìn)行分析、總結(jié)、創(chuàng)新，提出一種新型的橡膠圓柱與纖維布組合體的抗震擋塊。該擋塊主要由天然橡膠圓柱體與碳纖維布構(gòu)成，其組合方式是通過碳纖維粘結(jié)膠將碳纖維布纏繞在圓柱體側(cè)面形成共同受力體。文中通過理論推導(dǎo)、試驗(yàn)和數(shù)值分析來得出該擋塊的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，了解該擋塊在靜、動(dòng)態(tài)作用下的力學(xué)響應(yīng)。文中還通過具體實(shí)例分析了多跨連續(xù)梁橋在安裝與不安裝該類

4、抗震擋塊兩種工況下的地震響應(yīng)結(jié)果，對(duì)該擋塊的抗震機(jī)理和效果進(jìn)行了研究。
　　論文的主要工作和成果如下:
　　(1)對(duì)天然橡膠的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了分析研究。通過對(duì)6組天然橡膠圓柱體進(jìn)行靜、動(dòng)力壓縮實(shí)驗(yàn)來分析其靜、動(dòng)力特性，得到靜力下純橡膠體的本構(gòu)模型以及其對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)，并且探討了各個(gè)模型的適用程度;同時(shí)研究了純橡膠體的粘彈性本構(gòu)模型并得到了與其對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)，分析了橡膠的粘彈性性質(zhì)對(duì)其動(dòng)力響應(yīng)的影響機(jī)理。
　　(2)纖維布

5、采用的是碳纖維布，是纏繞在橡膠圓柱體外側(cè)二者形成共同受力體，文中對(duì)該外纏碳纖維布的橡膠圓柱體力學(xué)性能進(jìn)行分析研究。通過理論分析，推導(dǎo)出在不同碳纖維布纏繞方式下該組合體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式，同時(shí)運(yùn)用有限元數(shù)值模擬的方法對(duì)其靜、動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，探討了碳纖維布的纏繞約束作用對(duì)橡膠體粘彈性的影響。
　　(3)將該抗震擋塊應(yīng)用于實(shí)際橋梁工程中，采用時(shí)程分析的方法計(jì)算出采用和不采用該擋塊時(shí)連續(xù)梁橋的地震響應(yīng)結(jié)果，通過比較分析得出該擋塊的減隔