矩形四氟板式橡膠支座的特性和節(jié)點(diǎn)

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矩形四氟板式橡膠支座的低溫特性
根據(jù)架橋地點(diǎn)的氣候條件，矩形四氟板式橡膠支座具有在一40℃低溫時(shí)不脆化的特性，且耐久性要好。為掌握矩形四氟板式橡膠支座低溫狀態(tài)下的性能，對(duì)矩形四氟板式橡膠支座在常溫至-40℃狀態(tài)下的壓力與剪力變化情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
試驗(yàn)中使用的矩形四氟板式橡膠支座為:天然橡膠1種，氯丁橡膠2種。
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是曲面型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的固有特性，受力合理，跨越能力大、剛度好、材料省、桿件單一、制作安裝方便，由于建筑功能要求的不斷提高，許多公共建筑在屋頂設(shè)大空間，采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋形式.但是跨度的加大引起屋蓋自重的增加，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的大問題就是大跨度曲面結(jié)構(gòu)具有很大的水平推力，下部結(jié)構(gòu)往往難以承受.通過調(diào)整矩形四氟板式橡膠支座的水平位移，從而減少水平推力，因此工程中就需要尋找合理的支座形式.目前初步設(shè)計(jì)采用矩形四氟板式橡膠支座節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)適用于大、中跨度網(wǎng)架，構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、節(jié)省鋼材、造價(jià)較低，使用較廣泛.構(gòu)造是在矩形四氟板式橡膠支座底板與支承面之間設(shè)置一塊橡膠墊板，橡膠墊板由多層橡膠板與薄鋼板粘合、壓制而成.由于這樣的構(gòu)造，使得矩形四氟板式橡膠支座的豎向承載力很大，而水平向有較大的變形，因此利用矩形四氟板式橡膠支座這些特點(diǎn)以及文獻(xiàn)中提到的橡膠的材料特性，將具有良好力學(xué)性能的橡膠支座應(yīng)用于大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中.采用ANSYS軟件分析了矩形四氟板式橡膠支座模型，模擬不同的水平推力作用下，得到了矩形四氟板式橡膠支座水平剛度和豎向剛度的變化.通過以上的分析得到:


矩形四氟板式橡膠支座的特性和節(jié)點(diǎn)
(1) X向的大位移隨著水平推力的增加呈近似一階線形變化;Y向由于不承受水平力的作用，其變形主要是橫向變形的影響，數(shù)值很小，可以不考慮其影響;而豎向大位移隨水平推力的增加，呈拋物線形增加.
(2)當(dāng)水平推力在30 t并且在允許范圍增加時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的水平推力變化對(duì)支座的水平剛度影響并不大.矩形四氟板式橡膠支座的豎向剛度隨著水平推力的增加，呈線性減小.
目前初步設(shè)計(jì)采用矩形四氟板式橡膠支座節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)適用于大、中跨度網(wǎng)架。構(gòu)造是在支座底板與支承面之間設(shè)置一塊橡膠墊板，橡膠墊板由多層橡膠板與薄鋼板粘合、壓制而成。由于這樣的構(gòu)造，使得矩形四氟板式橡膠支座的豎向承載力很大，而在水平向有較大的變形，因此利用橡膠支座這些特點(diǎn)，可以將上部結(jié)構(gòu)的水平推力傳遞給下部結(jié)構(gòu)。橡膠墊板具有良好彈性，也可產(chǎn)生較大剪切變形，因而既可適用支座節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)要求又可在外界水平力作用下產(chǎn)生一定變位。隨著矩形四氟板式橡膠支座不斷的研究與應(yīng)用，將其應(yīng)用于網(wǎng)架、網(wǎng)殼等網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)抗震的角度來研究、設(shè)計(jì)矩形四氟板式橡膠支座，并考慮橡膠支座抗震性能的結(jié)構(gòu)分析方法，從而設(shè)計(jì)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將勢(shì)在必行。這種節(jié)點(diǎn)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、節(jié)省鋼材、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，目前使用較廣泛，因此對(duì)矩形四氟板式橡膠支座的研究工作是一個(gè)比較熱門的課題，研究該問題具有重要的實(shí)際意義。


矩形四氟板式橡膠支座的特性和節(jié)點(diǎn)
矩形四氟板式橡膠支座因其構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工制造容易、用鋼量少、成本低廉、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于中小跨徑的橋梁中.國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)板式橡膠支座進(jìn)行了許多試驗(yàn)研究.Najm等川對(duì)支座進(jìn)行了純壓、壓一扭和壓一剪3種受力狀態(tài)下的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果與AASHTO LRFD規(guī)定的應(yīng)力應(yīng)變曲線吻合較好.Konstantinidis等[z}對(duì)雙面均不固定的方形板式橡膠支座進(jìn)行水平性能試驗(yàn)研究，結(jié)果表明矩形四氟板式橡膠支座的極限剪應(yīng)變?yōu)?50%-225 %，當(dāng)超過支座的剪切變形能力后支座將發(fā)生滑動(dòng);軸壓為298和1783 kN時(shí)摩擦系數(shù)分別為0. 53和0. 35.Steelman等[3es對(duì)足尺的方形橡膠支座的剪切與摩擦J陛能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明摩擦系數(shù)在0. 25一0.50之間，并且摩擦系數(shù)隨著豎向荷載的增大而減小. 矩形四氟板式橡膠支座的上下表面均不與橋梁結(jié)構(gòu)相連接，在地震中很容易發(fā)生滑動(dòng).漢川地震等的震害調(diào)查及數(shù)值分析均發(fā)現(xiàn)，當(dāng)支座發(fā)生滑動(dòng)后，可能會(huì)導(dǎo)致梁體位移過大，進(jìn)而導(dǎo)致更嚴(yán)重的落梁或者梁體碰撞等破壞的發(fā)生，本課題組先前的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn).
矩形四氟板式橡膠支座的特性和節(jié)點(diǎn)

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