摘要：組合隔震支座的力學(xué)模型一般可以簡化為雙線性模型。通過對組合隔震支座低周反復(fù)加載試驗的所得到的試驗結(jié)果，分析組合隔震體系的力學(xué)模型和剛度特性。，其恢復(fù)力模型為雙線性模型。骨架曲線均表現(xiàn)了雙線型的特點。
　　關(guān)鍵詞：組合隔震支座；力學(xué)模型；剛度；骨架曲線
　　0引言
　　組合隔震體系是將橡膠隔震支座和摩擦滑移隔震支座以某種方式組合在一起，通過合理的配搭，使兩種傳統(tǒng)隔震技術(shù)發(fā)揮各自的優(yōu)點，克服各自的缺點，以取得更好的隔震效果。
　　由鉛芯橡膠支座和摩擦滑板支座組成的并聯(lián)組合隔震體系，是一種帶弱恢復(fù)力的滑移隔震體系。采用的動力分析模型一般簡化為適用于橡膠墊基礎(chǔ)隔震的雙線性模型。
　　本文通過組合隔震支座的低周反復(fù)試驗，得到不同工況下的骨架曲線。通過對骨架曲線的擬合，研究該組合隔震體系的力學(xué)模型是否符合雙線性模型以及它的剛度特性。
　　1各種支座的力學(xué)計算模型
　　1.1鉛芯橡膠支座的力學(xué)模型
　　根據(jù)鉛芯疊層橡膠支座的力學(xué)特點，其分析模型可表示為彈塑性彈簧和粘滯阻尼器的組合，如圖1所示，其中kr和c分別為鉛芯橡膠支座的水平剛度和阻尼。
　　雙線型模型是結(jié)構(gòu)分析中最常用的一種非線性模型。在橡膠支座的力學(xué)分析中應(yīng)用比較多的是彈塑性模型、線性強化彈塑性模型，如圖2所示。
　　
　　圖1鉛芯橡膠支座分析模型示意圖
　　
　　圖2雙線性模型示意圖
　　1.2摩擦滑移支座的力學(xué)模型
　　純摩擦滑板支座可以通過滑動使建筑物和基礎(chǔ)解耦，這類支座不具有明確的周期，使其可以在較寬的頻帶范圍內(nèi)消耗地震能量，一般不會出現(xiàn)與地震動共振的現(xiàn)象。但是支座本身不具有位移恢復(fù)能力，在地震后留有較大的殘余位移。這一點不同于具有位移復(fù)原能力、具有特定周期的疊層橡膠支座。
　　通常純摩擦滑板支座的計算模型采用理想剛塑性模型，如圖3所示。
　　
　　圖3摩擦滑移支座的剛塑性模型
　　1.3并聯(lián)復(fù)合隔震支座的力學(xué)模型
　　并聯(lián)組合隔震支座為鉛芯橡膠支座和摩擦滑板支座的組合。滑動后其分析模型如圖5所示。kr和c分別為鉛芯橡膠支座的水平剛度和阻尼；為摩擦滑移面的摩擦系數(shù)。鉛芯橡膠支座的恢復(fù)力模型為雙線性，摩擦滑移支座的恢復(fù)力模型為矩形。當(dāng)鉛芯橡膠支座與摩擦滑板支座并聯(lián)設(shè)置組成隔震層時，組合隔震支座的滯回曲線及剛度為兩者的疊加，因此并聯(lián)組合隔震支座的恢復(fù)力模型也可簡化為雙線性模型，如圖6所示。
　　
　　圖5組合隔震支座分析模型示意圖
　　
　　圖6支座滯回曲線簡化計算曲線
　　2力學(xué)模型驗證及剛度分析
　　2.1試驗概況
　　本試驗共設(shè)計了六個試驗工況。根據(jù)計算所得到的總的豎向荷載我們分為三個大的工況，而每一個大工況里根據(jù)滑塊個數(shù)的不同，我們將豎向荷載分配給橡膠墊和滑塊，由此得到了豎向荷載一定時橡膠墊與滑塊承擔(dān)荷載分別為2:1，3:1和4:1情況下的P—Δ骨架曲線，其中P為水平總剪力，Δ為組合隔震體系水平位移。
　　2.2試驗結(jié)果
　　根據(jù)試驗，我們得到骨架曲線。如下圖8所示，
　　
　　(a)橡膠支座與滑板支座承擔(dān)荷載比例為4：1
　　
　　(b)橡膠支座與滑板支座承擔(dān)荷載比例為3:1
　　
　　(c)橡膠支座與滑板移支座承擔(dān)荷載比例為2:1
　　圖8總豎向荷載為139.32KN時的骨架曲線
　　2.3對試驗結(jié)果的力學(xué)分析分析
　　由骨架曲線可看出，在水平反復(fù)荷載作用下組合隔震體系經(jīng)歷了兩個階段：
　　第一個階段為彈性階段：從坐標(biāo)原點到屈服點，體系處于彈性工作狀態(tài)，骨架線基本保持為一直線，斜率保持不變。由于本實驗屈服荷載較小，此階段不太明顯。
　　第二個階段為彈塑性發(fā)展階段：骨架曲線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明隔震體系整體剛度開始下降。
　　實驗表明，由鉛芯橡膠隔震支座與聚四氟乙烯滑板組成的組合隔震體系，其恢復(fù)力模型為雙線性模型。各種工況的骨架曲線均表現(xiàn)了雙線型的特點。
　　建立雙線型模型的方法是：以橡膠支座水平剪應(yīng)變達(dá)到時為橡膠支座的屈服點，以時的水平變形為最大變形。
　　本試驗過程中由于試件安裝、測試儀器等的連接存在誤差，在豎向荷載加載完成后橡膠支座存在一定的變形，每種工況下的最大變形。因此，初始剛度和屈服剛度的計算公式為：初始剛度：屈服剛度其中，為初始剛度；為屈服剛度；分別為橡膠支座變形和時的水平荷載。
　　2.4試驗結(jié)果的剛度分析
　　從骨架曲線可以看出，在水平往復(fù)荷載的作用下，組合隔震體系有剛度退化的現(xiàn)象。骨架曲線分為兩段，有一個明顯的拐點，拐點后體系的剛度比拐點前顯著降低。且鉛芯橡膠支座比例越大，豎向荷載越大，剛度退化越晚。
　　3結(jié)語
　　由鉛芯橡膠隔震支座與聚四氟乙烯滑板組成的組合隔震體系，其恢復(fù)力模型可以簡化為雙線性模型。在水平往復(fù)荷載的作用下，組合隔震體系有剛度退化的現(xiàn)象。在支座比例一定的情況下，隨著豎向荷載的增加，剛度退化越來越晚。
　　參考文獻：
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