板式橡胶支座不仅技术性能优良,还具有构造简单、价格低廉、无需养护、易于更换缓冲隔震、建筑高度低等特点,因而在桥梁界颇受欢迎,被广泛使用。
三种支座的试验数值模拟分析
在文献中,新型抗横移板式橡胶支座采用天然橡胶和A3钢制成,五种异型支座的平面尺寸与普通板式橡胶支座相同,均为150mm(纵向)×300mm(横向),内部单层橡胶厚为5mm,上下保护层橡胶厚2.5mm,四周保护层橡胶厚为5mm。橡胶的总厚度为20mm(3×5+2×2.5)。异型支座和普通支座结构尺寸见表1,从表1可见,通过改变加劲钢板折起坡度和长度来改变其力学性能。
试样的实测抗剪弹性模量按下列公式计算:
G=(1)
γ=△t(2)
式中,G――试样的实测抗剪弹性模量,MPa;
τ,γ―― 1.0MPa 试验荷载下的剪应力和累计剪切应变值,MPa;
τ,γ―― 0.3MPa 试验荷载下的剪应力和累计剪切应变值,MPa;
△――某 水平荷载下位移传感器所测得的试样累计水平变形值,mm;
t ――试样橡胶层的总厚度,mm。
运用式(2)便可计算出在1.0、0.3 试验荷载下的剪应变值。普通支座(T0),异型支座(T1),新型支座(T2)的剪应力、剪应变如表2所示。
由于T0、T1和T2三种支座的橡胶片在纵向投影面积相差不大,所以三者在纵向的水平位移非常接近;由于异型钢板的作用,T1和T2在横向的水平位移大大小于T0,不到T0的1/2。
利用有限元法计算得出数值模拟值,并与文献[1]中三种支座的试验值进行比较,见表3所示:
从上表可以看出:板式橡胶支座抗剪弹性模量数值分析结果与试验值吻合良好。T1和T2的纵向抗剪弹性模量B与T0的相差不大,说明异型支座的结构形式对支座纵向抗剪弹性模量很小;T1的横向抗剪弹性模量A是T0的两倍多,而T2的横向抗剪弹性模量A又是T1的1.5倍之多,说明异型支座、新型支座的横向抗剪弹性模量与普通支座相比均有了明显地提高,而且新型支座在三者之间明显有其优越性,这正是我们所需要。
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