FRP橡胶隔振器水平剪切特性的初步研究.pdfVIP

振动与冲击 VIBRATIONANDSHOCK V01．28No．52009 第28卷第5期 JOURNAl．OF FRP橡胶隔振器水平剪切特性的初步研究 彭天波1’2，张华1，李建中1’2，李文晓3 (1．同济大学土木工程防灾国家重点实验室。上海200092； 2．同济大学桥梁工程系，上海200092；3．同济大学航空航天与力学学院，上海200092) 摘 要：纤维增强塑料(FRP)橡胶隔振器是采用多层橡胶板与FRP板交替叠加、粘合而成的，以往的试验研究表 明其具有比较好的剪切变形能力、阻尼耗能能力和竖向承载能力，因此具有较好的工程应用前景。由于以往的理论研究 仅关注其竖向和转角性能，而对其水平剪切特性和机理的研究非常不足，限制了该隔振器在实际工程中的应用。文章对 矩形FRP橡胶隔振器的水平剪切行为进行了初步的理论研究，揭示了水平剪力与水平剪应变之间的关系。然后对FRP 橡胶隔振器水平剪切曲线的非线性特性及其成凶进行了研究，发现FRP橡胶隔振器的水平剪切刚度随着剪应变的增加 而下降，具有明显的软化特性。最后通过算例表明，FRP橡胶隔振器的水平隔振效率随着剪应变的增加而提高。 关键词：FRP橡胶隔振器；水平剪切特性；非线性 中图分类号：TB535 文献标识码：A 现有的常用隔振器类型主要包括：橡胶隔振器、金 振器在实际工程中的应用非常重要。 属弹簧隔振器、空气弹簧隔振器、阻尼弹簧复合减振器、 本文对矩形FRP橡胶隔振器的水平剪切特性进 筒式油阻尼器等。虽然这些隔振器的隔振原理和耗能能 行了初步的理论研究，揭示了其水平剪力与水平剪应 力各有不同，但大都不具备较强的竖向刚度和承载力，因 变之间的关系。然后对FRP橡胶隔振器水平剪切曲 此限制了其在建筑隔振、大设备隔振等多个领域的应用。 线的非线性特性进行了研究。最后通过算例表明， 如果结合其它竖向承载部件来共同工作，又会造成整个 FRP橡胶隔振器的水平隔振效率随着剪应变的增加 隔振系统体积庞大、构造复杂、成本提高，非常不利于隔 而提高。 振器本身的发展和隔振思想的实现。 1 矩形FRP橡胶隔振器水平剪切模型的建立 上个世纪末，美国学者提出了FRP橡胶隔振器的 概念…，它是由橡胶层和上下表面涂覆有胶粘剂的 在正常工作时，隔振器处于压剪受力状态，因此本 FRP板相互交错叠合并经硫化粘接而成的。平面内刚 文研究的水平剪切特性也是处于竖向受压的状态下。 度、强度较大的FRP板可以有效地约束橡胶层的侧向 膨胀，从而使得隔振器具有较好的竖向刚度和承载力。 白色长条形代表FRP板的剖面，采用黑色长条形代表 FRP橡胶隔振器的优点包括：①尺寸小、重量轻； 橡胶层的剖面)。当剪切变形较小时，FRP板的悬臂段 ②可以隔绝高频的振动、隔音；③可以同时减小竖向、 (即FRP板边缘没有竖向支撑的部分)也较短，同时因 水平向和扭转振动；③具有较好的竖向刚度和承载力； 为作用在FRP板上的与橡胶层的粘结力(该粘结力的 ⑤耗能能力比较好。不过由于FRP橡胶隔振器的开发 竖向分量将导致悬臂段弯曲)也较小，所以FRP板基本 时间不足10年，大多数理论研究仅关注其竖向和转角 上能够保持平直，如图1(b)所示。当剪切变形较大 性能，而对其水平剪切特性的试验研究非常不全面而 时，FRP板边缘的悬臂段也较长，而同时作用在FRP板 且不系统，也没有建立进行理论研究的数值模型和相 上的与橡胶层的粘结力也相应增加，所以FRP板和橡 应的分析方法口曲J。因此建立其水平剪切力学模型， 胶层的边缘将发生弯曲，隔振器上下底面的边缘将与 研究FRP橡胶隔振器的水平隔振性能，对于推广该隔 试验机之间发生分离，如图1(e)所示。 =========昌