铅芯橡胶支座分析
出以墩底弹簧约束模型樹以群桩基础的方法,建立了考
虑地基刚度影响的桥蕤E线性动力分析模型。算例■的V 非线性时程分析结果
表明:结构中如采用刚性基础假设,即忽略土■结构相互作用，对普通橡胶支座
(RB)和铅芯橡胶支座(LRB)都会使设计结果偏于安全,尤其对LRB而言富裕 度
应，考虑支座的滞回特系统的虚拟力，用复模态分解和迭代方法计算模态反应。朱东升等 对一座采
用铅芯橡胶支座(LRB)隔震的桥梁输入了多条具有相同反应谱、且时 域内强度包线 形状相似的应对地震动的全过程十分敏感;LRB是一种有效的隔 震装置;LRB的初
初 始剪切刚度可以达到晋通噩橡胶支座刚度的10倍以上，而屈服后刚度接近与 普 通叠层橡胶支座刚度。由于LRB构造比较简单，能够提供较大阻尼，可以单
独作为 桥梁减隔震支座使用，在新酉兰、美国和日本被广泛用于桥梁和建筑物的 减、隔
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国内外将减震、隔震支座应用于结构震动控制的经验表明，合理选择减 震、 隔震支座动力特性参数是减/推吉构地震响应的关键所在,要达到最优的 减震目
始屈服力对隔震效果影响较大。
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王丽、阎贵平等对LRB隔震桥梁的减震效果进行了硏究,分别采用非线性 水
平和转动弹簧单元来模拟减隔震支座和桥墩延性絞的非线性性能,首次把支 座和 桥福构纳入一个系统中，并考虑其相互影响和相互作用。利用大型通用 结构分析
软件(ANSYS),对采用铅芯橡胶支座(LRB)隔震的桥梁输入了多条实 际地震波进行
铅芯橡胶支座
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口铅芯橡胶支座的发展历史、发展现状 □铅芯橡胶支座的工作原理和装置 □铅芯橡胶支座的设计方法及流程 □铅芯橡胶支座的未来发展趋势 口总结
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—、发展历史和现状
1.1铅芯橡胶支座（LRB）介绍：
铅芯橡胶支座（LRB）是新西兰学者在1975
年 发展的，它是由普通叠层橡胶支座在其中间竖直
地灌入适当直径的的铅芯形成（图1）,利用铅芯在
地震动过程中弹塑性性能来达到耗散地震能量 的效
果。由于铝的屈服应力较低（约7 MPa）,并 在塑
性变形条件下具有较好的疲劳特庄被认为 是一种较 好的阻尼器。
we 图1够铺根股JL座构造
铅芯必须紧固在孔中，并稍微挤进橡胶层中，因此，铅芯的体积往往比中心 孔 的体积要大些，使铅芯能牢固地压入孔中，当橡胶支座发生水平变形时整个铅 芯 由于被钢板约束而强迫发生剪切变形。铅芯橡胶支座具有较好的滞回特性，其
的并为延，性抗震设计提供J旨导，需要对支座动力特性地震响应的影响 特点与 规律进行深入的研究。近十年来，有关LRB的研究蓬勃开展，方兴未艾 o这里就 LRB的若干方向的近期研究状况作些总结和评述：
1.2.1 LRB的非线性地震反应分析和非线性动力学性态
FerraioliM等研究了高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座隔震结构的弹塑性地 震反
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吴兵、庄军生等系统硏究了铅芯橡胶 支座等效线性分析模型参数与其几何结构 及 外加动力荷载特性的关系。研殓吉果表 明: 铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数（ 水平 耗能、等效刚度及等效阻尼比）主要 由其本 身的几何构造及组成材料决定，且 在往复加、 卸载循环中具有较好的稳定性
O
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Clayton Building, New Zealand）和世界上使用铅芯橡胶支座 中基底面积最大
的建筑（日本）。
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二、工作原理和装置介绍
2.1构造
铅芯叠层橡胶隔震支座由钢板 与橡胶分层叠合，经高温硫化粘结而 成，并通过上下联结板与结构相连， 装置正中央为铅芯,其剖面图如图
2.2铅芯橡胶支座的工院作原理
1.2.3 LRB的土■结构相互作用
隔震结构TS都建在硬土场地研究者通常将隔震结构的地基视为无限 刚度， 但研究隔農吉构的土-结构相互作用(soil・structure interaction, SSI)仍 然是有
意的。而且软土地区也可能需要建造一些隔震结构比如隔震桥梁， 这需要与新 型隔震装置的开发和先进技术的应用相结合来解决。刘云贺、 赵晓娟等探讨了
较大。
1.2.4 LRB的实验
试验研究在隔囲支术发展中的重要性是不言而喻的，多年来研究者在隔 書 吉构、隔震装置的试验、开发应用方面作出了重要的贡献。刘文光、杨 巧荣等 对建筑用铅芯橡胶隔震支座温度性能进行了研究在试验结果的基础 上，提出了支座屈服后刚度及屈服载荷的温度修正方程。
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1.2.5工程实例 下 图 分 别 是 世 界 上 第 一 栋 采 用 铅 芯 橡 胶 支 座 隔 震 的 建 观 The William
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对应不同铅芯的要求，隔海胶支座可以 有不 同的叠层结构、制造工艺和配方设计， 以满足所 需要的垂直钢度、侧向变形、阻尼 、耐久性、抗 倾覆等性能要求。
由上连接板上封板、铅芯、多 层橡胶、加劲钢板、保护层橡胶、 下 封板和下斯妾板组成。多层橡胶 、加 劲钢板构成多层橡胶支座承担 建筑物 重量和水平位移的功能，铅 芯在多层
橡胶支座剪切变形时，靠 塑性变形吸
收能量，地震后，铅芯 又通过动态恢 复与再结晶过程，以 及橡胶的剪切拉 力的作用，建筑物 自动恢的立。
时程分析，系统地讨论了隔震桥梁的减震性能得出在设计减隔 震桥梁时,应考虑 将非弹性变形和耗能主要集中在减隔震装置上，避免桥墩屈 服先于减隔震装置屈 服。
1.2.2 LRB的简化分析方法
从隔悬吉构的的设计来看，建立满足工程设计精度要求的实用简化分析 方法
是很有意义的。TsaiH C等研究了铅芯橡胶支座非线性隔膏吉构的基于 反应谱的
地震反应分析，他们首先建立实际模型和等效线性单自由体模型,由 震动台试验
输入大量地震记录，比较两个模型的最大位移和加速度反应，从而 识SU出等效结
构的等效刚度、等效阻尼比,同时得到了等效刚度与最大位移的
关系。Hwang等对LRB隔農桥梁的等效线性化设计方法及隔農桥梁的等效阻
尼比进行了硏究指出现行等效刚度和等效阻尼比计算方法中存在的问题建 议了新的计算公式。
铅芯橡胶隔震支座
LRB 我国的建筑隔震技术的研究开始于上世纪90年代，建筑用的隔震支座主要两大类：橡胶隔震支座和滑动隔震支座。
橡胶隔震支座的工艺比较成熟，主要谈橡胶隔震支座中铅芯橡胶隔震支座。
在普通橡胶隔震支座中开孔注铅，利用橡胶部分承重，利用铅芯部分在地震中的弹塑性性能达到耗散地震能量，减小地震震害效果、铅充当阻尼，还能提高竖向承载力，降低地震作用和减小隔震层位移。
目前国内隔震普遍采用铅芯橡胶支座，但也有不少问题，在大变形阶段，铅芯易挤压不易复位，铅对环境也有影响。
我国正研究高阻尼橡胶支座。
铅芯橡胶支座是目前国内外隔震结构设计中应用最广的一类隔震装置和弱连接装置，被广泛应用于新建隔震结构，加固改造工程以及连廊、雨篷、网架屋盖等与主体结构之间。
橡胶隔震支座是目前世界范围内各类隔震结构中最常用的一类隔震装置，主要包括天然橡胶支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座及各类改进型支座。
不足：因为橡胶支座通过水平剪切变形延长建筑桥梁的一阶固有周期，水平位移不能超过直径四分之三，否则发生失稳破坏，对于大型建筑需要支座比较大，导致设计施工造价等问题，满足要求的新型支座。
耐久性和耐火性：橡胶空气氧化、气温、震动等影响发生火灾时钢板良好的导热性会加速橡胶损坏，要注意。
研究表明：通过对比分析和国内实际情况，现阶段铅芯橡胶隔震支座具有更好的隔震效果和经济效益（直接建设经费和震后减少的损失费用).建筑铅芯橡胶隔震支座从原始的应用于建筑桥梁工程中，逐渐应用到军队、医院、学校、消防中心、计算机中心、博物馆、商场、工厂、住宅等重要建筑工程中。
经过几十年的淘汰式发展，隔震技术成为最有效的结构振动控制技术。
借助铅芯橡胶支座这种隔震装置，人类对建筑结构进行隔震设计的梦想终于得以实现。
然而，建筑结构隔震设计效果的保证不仅仅依赖于能否生产制造出力学性能符合设计要求的铅芯橡胶支座，还更大程度上依赖于能否对整体建筑结构进行可靠的隔震设计及计算分析。
从国内外隔震技术发展的现状来看，叠层橡胶隔震技术室现代隔震领域的主流，且主要分布在人口稠密，经济发达的城市。
铅芯橡胶隔震支座 参数计算
铅芯橡胶隔震支座参数计算铅芯橡胶隔震支座是一种广泛应用于建筑隔震的装置，其核心组成部分包括橡胶层和嵌入其中的铅芯。
这种结构在地震时能够吸收和分散地震能量，从而减少对建筑物的破坏。
为了选择合适的铅芯橡胶隔震支座，需要对其参数进行计算。
以下是一些关键参数的计算方法：1.设计位移：这是指隔震支座在地震作用下预期的最大位移。
设计位移通常根据建筑物的地震响应分析来确定，需要确保支座在此位移范围内能够正常工作。
2.水平刚度：水平刚度是指隔震支座在水平方向上抵抗变形的能力。
它可以通过实验测定或根据制造商提供的数据来确定。
水平刚度对建筑物的自振周期有重要影响，进而影响地震响应。
3.阻尼比：阻尼比是衡量隔震支座耗能能力的一个指标。
铅芯橡胶隔震支座的阻尼主要来源于橡胶材料的剪切变形和铅芯的塑性变形。
阻尼比可以通过实验测定或根据制造商提供的数据来确定。
4.竖向承载力：这是指隔震支座在竖向方向上能够承受的最大压力。
竖向承载力应根据建筑物的重量和可能产生的竖向力（如风力、雪载等）来确定。
5.铅芯含量：铅芯含量是指隔震支座中铅芯所占的比例。
铅芯含量会影响支座的耗能能力和延性。
一般来说，铅芯含量越高，耗能能力越强，但延性可能会降低。
因此，铅芯含量应根据具体工程需求进行优化设计。
在计算这些参数时，需要考虑建筑物的具体情况，如结构形式、地震烈度、场地条件等。
此外，还应参考相关的国家和地方标准，确保隔震支座的设计符合规范要求。
最后，需要注意的是，铅芯橡胶隔震支座的参数计算是一个复杂的过程，建议在实际工程中咨询专业的结构工程师或隔震技术专家。
橡胶支座的拉伸弹塑性力学分析
橡胶支座的拉伸弹塑性力学分析摘要：铅芯橡胶支座是目前结构中最常用的支座之一，由于支座在工作中的绝大部分情况下都处于受压状态，因而对于橡胶支座的拉伸弹塑性力学分析极为少见，但是在地震中极有可能出现拉伸状态。
研究内容包括：胶支座拉伸恢复力模型骨架曲线拉伸加载段分析、拉伸卸载段分析、和压缩段的衔接，加载后再卸载的恢复力方程。
关键词：铅芯橡胶支座，弹塑性力学分析，拉伸状态。
Abstract:Lead rubber bearing is one of the most commonly used supports in the structure. For the reason that the support is in the state of compression in most conditions, so the the analyses in support’s tension is rare, but in earthquake is likely to occur. The research contents include: rubber bearing tensile model of restoring forceskeleton curve of tensile loading section cohesion analysis, tensile unloadsection analysis, and the compression section, restoring force equation after loading unloading.key word:lead rubber bearing；analysis of elastoplastic mechanics; tension.一、铅芯橡胶支座支座是指用以支承容器或设备的重量，并使其固定于一定位置的支承部件，还要承受操作时的振动与地震载荷。
铅芯橡胶支座用于龙江大桥引桥隔震效果分析
式对其进行抗震分析 ， 并与传统抗震设计方式进
行 效果 对 比分析 。
用 。二期恒载包括８ｍ ｃ 厚现浇混凝土和ｌｃ 厚沥 Ｏｍ 青混凝 土桥 面铺装及护栏 自重 ，采用集 中质量
加在柱顶。
图 １ 保 山岸 引桥桥型 图
２有 限元建模
采用有限元程序Ａ ｓｓ ｎｙ对该大桥进行抗震计
１０ ８ ００８
２柳 州东方 工程橡胶 制品有限公 司 广西柳州
摘
５５０ ４ ０ ５）
要： 减隔震设计逐渐成为结构抗震设计 的重要方法 ，本文 以云南省龙江大桥保 山岸 引桥 为例 ，对使用 了
铅芯 隔震橡胶 支座的减震方案与传统 的抗震方 案进 行了分析 比较 。验证 了在高震 区使用 铅芯橡胶支座对桥 梁进行减隔震设计 ，与传统 的硬性抵抗方式相 比，在经受大震 时，墩柱所受到的剪力和弯矩值可以大幅降低 。 关键词 ： 地震 铅 芯橡 胶支座 减 隔震
成 的 位 移 反应 主要 集 中在 支 座 上 ，同时 由于 支 座 进 入 非 线性 状 态 而耗 能 ，从 而 减 少 了桥 墩 的
ＨＪＱ＝ ０ｋ ￣ Ｊ ６ １Ｎ，一次 刚度Ｋ ＝ ５ Ｎ ｍ １４ ｋ ／ ｍ，屈服
后 的 二 次 刚 度 Ｋ， ６ ９ ｍｍ，竖 直 刚 度 ＝ ． Ｎ／ ｋ
见表 ２ ４ ～。
表２ 墩 顶 的位 移 响应 （ ） ｍ
项 目 墩编号 地震渤 士 波ｂ地震漱 地震渤 地震＇ 地震洳 ｌ ｌ 晨 Ｉ 洳
非隔震 隔震
量的９ ％以上 ，故为了保证计算精度 ，满足振型 ０
在各个 方 向的轴线参 与质量 之和达 到要 求 ， 对 该 桥 梁共计算 了５阶振 动频率 和振 型 。由于一般 隋 ０ 况 下结构前 几 阶 自振频率 和振型起控 制作用 ， 限 于篇 幅 ，只 给 出了该 桥梁 非隔震 和 隔震 的前 １阶 ０
铅芯橡胶支座在桥梁中应用的减震效果分析
它 来进 行模 拟 。 舣线 性模 型 的 各参 数和 和棚 对 关 系 ２所
的阻尼 消耗地 震 产 ， 的能 餐 ， 得地 震作 用人 幅度 １ 使 『 减 小 ， Ｉ １ 为代 表性 的箍层橡 胶 支座 为钳 芯 Ｆ ｊ 最 ｆ 】
铅 ： ；隔震橡胶支座简 介 ｝
锵 芯橡胶 隔震 支 靠 铅芯术 ｌ收地震 的 能量 ， 及 Ｉ 其 学性 能具仃 良殳 『双 线性特 ， 服前 的刚度 ｒｆ ｊ 较人 ， 能够 很好抵御 荷载年微 震动带来 的不适感 ， ¨
服 后 的刚 的剧其Ｊ 使 』 ， 良好 的隔 震 ； 结构 具 备 线性
鹋
：
ｋ 一铅芯像胶支座嵌入铅芯前的水平等效刚度 （ ＝ ｒ
Ｇ ） Ａ／ ：
ｋ 一铅 芯 像 胶 支 座 嵌 入 铅 芯 水 平 等 效 刚 度 ； Ｃ ｖ一铅芯像胶支座屈服后刚度的； （） 想
（ １取为 ７ ｓ， Ｅ） ５ ｍ／ 罕遇 地震 （ ２ 取 为 ２ ５ ｍ／ 。 舢 ｃ Ｅ） ５ ｓ 丁 ｃ ２ 隔震 支座 参数 ． ４
２ 铅芯隔震橡胶隔震桥梁地震响应分析
２１ ． 大桥 概 况 本 桥起 点桩 号 为 Ｋ０ ３ ５ １ ５ 终 点桩 号为 １＋ ５ ． ， ５
３ 有 限元建模及动 力特性 计算
模 型截 面 如 图 ４所 示 。
Ｋ０ ３ ８ ５ ５ 全 长 ３ ３ ０ 为弧 形桥 ， 半径 为 １＋ ５ ． ， ０ ０ ． ｍ， ５ 其 ７ ３９ ５ 上 部 结构 为 １ ９ ． ｍ， ５ ５× ２ ｍ 预 应 力钢筋 混凝 ０ 土 小 箱梁 ， 面连 续 ， 桥 下部 结构桥 墩采 用 钢筋 混凝 土 圆墩柱 ， 基础 采 用桩 基础 ， 台采 用柱 式桥 台及 桥
铅芯橡胶桥梁减震支座的基本力学性能分析
很好的阿疲劳性能。
金薅 一样，在一定的温度下 变形后的铅可 以薜结 晶。铅
再结 晶的动力是受挤压后的晶粒所储存的变形 能，这样就
莶
长 器
实现了耗 能的功能 选用铅作为插人材料的原 因，其一是
由于铅的再结晶温度低于室温（０ ￣） ２ ０ ，所以室溘肘或超讨 室温 时铅的恢 复、再 结晶和结 晶生长 的过程是 同时出现 的 实际上．铅是仅有 的一种在室温下作塑性循环时不套
不髟响 橡胶板的 水平变 形，因而保 持了橡 胶固有 的柔韧 性，为支座提供 了水平向柔性 和恢 复力的功能，从而达到 延长结构周期的 目的 板式橡胶 支座 由于 其滞回曲线近似
于直线．几乎没有耗能特性．铅芯橡胶支座 的耗能作用则
主要体现在铅的参与。铅作为 一种晶体金属 ．同其它晶体
高 的 始剪切强度 （ ３Ｍａ．经过冷变形后 ．可在常温 招 约】０ ） Ｐ
普通棹艟 置座和铅芯檬腱 支座的毋回曲拽 图 兰 船葚糠救直毫的力掌性健 ３ 铅芯橡胶支座的静力特性 ｌ 桥梁是露 天结构物，采用的铝苍橡胶支座在材料 ，功
在新西兰、美国和臼本被广泛地用于桥梁的减震。
２橡胶支座的工作原理
普通板式橡胶支座力学性质表现为线弹性 ．其主要缺
能上应 能够长期稳定 ，因此铅芯橡胶 支座应具有 以下 静力 特性 ： ３ １ 耐久性 １ 用于公路桥梁上 的铅芯橡胶支座 在风、雨 温度 和太 阳光 的长 期影响下 ．并 在遭 遇地震 时应 能保持稳 定 的功 能。因 此，制造支座所选 用的材料及支 座结构均应有 较好 的耐久性．且维修养护方便。
形而 消耗振 动能量，井通过橡皎提供懒复 力．因此铅西橡 胶支座既是隔震系统又是阻尼嚣 普通板式橡胶支座和铅苍橡胶支座在 交变荷 载作用下 的滞回 曲线如 图所示．由哥可以看出 ．普通板式 橡胶支座 的滞回曲线所包围 的面积 远近小于铅稿橡胶支座 的滞 回曲 线所包围的面积． 即铅芯橡胶支座吸收耗散振动 能量 的能 力远远大于普通板 式橡胶 支座 ：而且，铅芯橡腔支座加载 时消耗于铅芯的变形功大于卸载 时铅苍放出的变形功．因 而有一部分变形功被铅芯所吸收 ．然后叉转化为热能耗散 到大气中，从而达到暇收耗散振动能■ 的目的。 金属铅具有良好的 力学性畿 。能与普通板式橡胶支座 很好地结合．且具有较低的雇敬剪切强度 （ ＩＭ ａ 和足够 约 ＯＰ）
铅芯橡胶支座分析
1.2.3 LRB的土■结构相互作用
隔震结构TS都建在硬土场地研究者通常将隔震结构的地基视为无限 刚度， 但研究隔農吉构的土-结构相互作用(soil・structure interaction, SSI)仍 然是有
意的。而且软土地区也可能需要建造一些隔震结构比如隔震桥梁， 这需要与新 型隔震装置的开发和先进技术的应用相结合来解决。刘云贺、 赵晓娟等探讨了
始屈服力对隔震效果影响较大。
14:27:05
王丽、阎贵平等对LRB隔震桥梁的减震效果进行了硏究,分别采用非线性 水
平和转动弹簧单元来模拟减隔震支座和桥墩延性絞的非线性性能,首次把支 座和 桥福构纳入一个系统中，并考虑其相互影响和相互作用。利用大型通用 结构分析
软件(ANSYS),对采用铅芯橡胶支座(LRB)隔震的桥梁输入了多条实 际地震波进行
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2.4.2支座分类
LRB系列铅芯隔震橡胶支座按
本体形状分为矩形铅芯隔離 胶 支座和圆形铅芯隔震橡胶支 座。
243支座型号
□ □ Q □ X □ (□) X □ G □
橡胶剪切模最，单位为兆tt <MPa）
文座本体髙度h,单位为电米（mm）
支座本体平面外形尺寸,矩形axb （aX b为K度〉・回形d <d为直径）・单位
上海赛车场
日本横滨路标塔大厦
叠层铅芯橡胶隔震支座的工作性能主要包括以下几个方面：
♦压缩性能。即在竖向荷载作用下，支座的纵向收缩和横向扩张性能。叠层铅 芯橡
支座中的钢板与橡胶垫的弹性模量和横向变形系数有较大差异，但钢板 会对橡 胶片的横向变形产生约束，使橡胶片内部处于三向受压状态。因此，叠 层铅芯 橡胶胶支座的竖向承载力比橡胶本身大得多，几乎与同样截面大'的 钢筋混凝土柱子相当。
铅芯橡胶隔震支座阻尼特性有限元分析
第40卷增刊建筑结构 2010年4月铅芯橡胶隔震支座阻尼特性有限元分析庄文娟，朱玉华（同济大学土木工程学院，上海 200092）[摘要]通过建立铅芯橡胶隔震支座的ANSYS模型，主要研究了铅芯橡胶隔震支座（LRB）的等效阻尼比和耗能特性的影响因素。
采用铅芯橡胶支座四分之一模型模拟支座在水平正弦波荷载作用下的滞回曲线，大大缩短了有限元软件运行的时间，提高效率并获得较好的结果。
分析结果表明，LRB的阻尼特性主要与水平剪应变、铅芯直径有关。
水平位移越大，等效阻尼比越小，能量耗散越大；铅芯直径越大，等效阻尼比和能量耗散同时都增大。
分析还表明，竖向面压、橡胶剪切模量、第二形状系数对阻尼特性的影响很小。
可见，在一定的地震烈度下，阻尼的选取主要与铅芯直径有关。
[关键词]铅芯橡胶支座；双线性滞回模型；等效阻尼比；耗能；铅芯直径；ANSYS模型Finite element analysis on damping properties of lead-rubber bearingsZhuang Wenjuan，Zhu Yuhua（College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China）Abstract: The equivalent linear damping ratio and the energy dissipation of lead-rubber bearings are studied by finite element simulations of lead-rubber bearings. The FEA program ANSYS is adopted to establish a quarter model of lead-rubber bearing to simulate the hysteretic curve of LRB under the sinusoidal load, which not only reduce the operating time, but also improve the efficiency and show a good agreement with the actual situation. It is demonstrated that the horizontal shear strain and diameter of the lead have a primary influence on damping properties. The results are that the equivalent linear damping ratio decreases, the energy dissipation increases as a result of the horizontal shear stain increasing. And the both properties increase with the diameter of lead increasing. In addition, the damping is almost no affected by compression, shape factor and shear modulus of rubber. Finally, in a certain seismic intensity, it can be seen that the selection of damping mainly relates to the diameter of lead.Keywords:lead-rubber bearings; equivalent linear damping ratio; bilinear hysteretic model; energy dissipation; the diameter of lead; ANSYS model0 引言基础隔震技术通过在基础与上部结构之间设置隔震层来改变整体结构的动力特性，延长结构的基本振动周期，从而减少上部结构输入的地震能量及上部结构的地震反应，而达到保护结构的目的。
铅芯橡胶支座非线性动态特性的显式有限元分析
[文章编号] 100228412(2006)0620053204铅芯橡胶支座非线性动态特性的显式有限元分析叶志雄,李 黎,聂肃非,江宜城(华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074)[摘 要] 本文在分析铅芯橡胶隔震支座力学特性的基础上,提出了采用显式有限元分析软件ANSY S ΠLS 2DY NA 来分析铅芯橡胶支座的非线性动态特性。
建立铅芯橡胶支座的FE A (有限元)模型,针对支座中心加竖向荷载和水平向循环往复位移荷载,进行了数值模拟分析,结果表明,利用有限元数值分析的结果与试验曲线基本吻合,从而为确定铅芯橡胶支座的动力分析参数提供计算方法,进而可为设计新型铅芯橡胶支座提供指导。
[关键词] 铅芯橡胶支座;力学参数;显式有限元;非线性动力分析[中图分类号] T U35211;T U31113 [文献标识码] AExplicit Finite E lement Study of Mechanical P arameters of Lead 2rubber B earing for N onlinear Dynamic AnalysisYe Zhi 2xiong ,Li Li ,Nie Su 2fei ,Jiang Yi 2cheng(School o f Civil Engineering &Mechanics ,Huazhong Univer sity o f Science and Technology ,Wuhan 430074,China )Abstract :Based on the analysis of mechanical characteristics of lead 2rubber bearings ,using explicit finite element s oftware ANSY S ΠLS 2DY NA to analysis the nonlinear dynamic characteristics of lead 2rubber bearings is presented.In this paper ,the FE A m odel of representative sam ples are established ,then the hysteresis loop for lead 2rubber bearing in a horizontal cyclic shear under a com pressive axial load is simulated.The analytical results are com pared with experimental results ,and very small differences are found.Thus ,The proposed method not only can evaluate the parameters in nonlinear dynamic analysis of bearings ,but als o useful for design new bearings.K eyw ords :lead 2rubber bearing ;mechanical parameter ;explicit finite element ;nonlinear dynamic analysis[收稿日期] 20062032151 引言铅芯橡胶支座是基底隔震技术的关键元件,其主体由橡胶板和薄钢板堆叠经热硫化而成,中间竖直地灌入铅芯,上下为厚连接钢板。
铅芯橡胶桥梁减震支座的基本力学性能分析
的直径或截面积来调节其吸收和耗散振动 能量能力的大小 ，支座的设计有较大灵活
７ ２０ ／ 中 ０ ０８ ６ 华建设
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用 于公 路桥梁上 的铅 芯橡 胶支座在 风 、雨 、温 度变化和太 阳光 照射的长期 影 响下 以及 在遭遇地震 时应 能保持稳定 的功能 。
要体现 在铅 的参与 。铅作为一种 晶体金 属 ，在 一定 的温度下 ，变形后可 以再结 晶。铅再结 晶的动力是受挤压后 的晶粒 所储存 的变形能 ，这样就实现了耗能 的 功能 。选用铅作 为插 入材料的原 因，是
由于 铅 是 仅 有 的一 种 在 室 温 下 作 塑 性 循
耗散振 动能量 ，两者可 以是一个整体 ，
能 ， 从 而 达 到 延 长 结 构 周 期 的 目的 。
性。
２２ ．橡胶支座的工作原理
在 普 通 板 式 橡 胶 支 座 中 加 入 铅 芯 之
装 置 。 隔离体 用 来 提供 对 桥 梁结 构 的 柔性支 承 ，而阻尼器则在抵抗结构水平
力 、阻止桥梁产 生过 大变位 的同时吸收
也可 以在结构上 是分离的。各种减震支 座 的功能和作用 是相 似的 ，即在竖直方
向 可 承 受 桥 梁 结 构 的恒 载 和 活 载 ，在 水
普 通板 式橡胶 支座的滞 回曲线所包
围的面积远 远小 于铅 芯橡 胶支 座的滞 回 曲线所包 同的面 积 ；而且 ，铅 芯橡胶支 座加载时消耗 于铅芯 的变形功 产生约束 ，使橡胶 支座具 有非常大 的竖
根 或 几根 ，这 样 ，就 可 以通过 调节 铅芯
３ｎ ｈ 芯橡胶支座 的力学性能 ／
３１ 芯橡 胶支座的静力特性 ．铅
３１ 耐 久 性 ．１ ．