抗拉隔震橡胶支座的性能研究

2022-07-19李诗瑶赵庆兵李金宝赵润梅王贤彬管庆松

橡胶工业 2022年4期

李诗瑶，赵庆兵，陆浩，张航，李金宝，赵润梅，王贤彬，管庆松

（震安科技股份有限公司，云南昆明 650041）

为解决隔震橡胶支座拉伸性能差的问题[1-4]，拓宽其应用领域，国内外研究人员对抗拉隔震装置进行了大量的研究，目前所公开的抗拉隔震装置主要分为4大类[5-8]：一是形状记忆合金绞线类抗拉隔震装置，二是加劲类抗拉隔震装置，三是变构造类抗拉隔震装置，四是纯刚性抗拉隔震装置。以上类型的抗拉隔震装置，由于成本较高，体积庞大，使用不便，甚至因影响支座水平性能等因素不利于推广运用。目前已知的已工程运用的抗拉隔震装置有日本东京杉并花园城使用的高强度隔震橡胶支座，可承受2.5 MPa以上的拉应力[9]。苗启松等[10]设计的可提离扣盖式的抗拉隔震装置，采用“放”的理念，在建筑发生倾覆时，支座连接板与提离扣盖分离，使支座不受拉，而在提离过程中采用其他装置耗能。

从实际工程运用的角度考虑，抗拉隔震装置需要在提升隔震橡胶支座拉伸性能的同时保持现有隔震橡胶支座的优良性能才能使其推广运用更加顺畅[11-17]，更具市场竞争力。因此，本公司研发了一种抗拉隔震橡胶支座，并对其力学性能进行了试验研究。

1 试验设备及试件

1.1 试验设备

试验设备为济南三越测试仪器有限公司生产的伺服压剪试验机（如图1所示），最大拉伸载荷为3 500 kN，最大水平荷载为8 000 kN，最大坚向压缩荷载为35 000 kN，最大水平行程为±1 000 mm，最大坚向行程为1 200 mm。

1.2 试件

试件为震安科技股份有限公司研发的D600抗拉隔震橡胶支座（两试件分别记为TRB600-01和TRB600-02），试件基本结构参数为橡胶层总厚度 112 mm，支座第一形状因数（S1）24，支座第二形状因数（S2）5.4，支座总高度 222 mm。

2 试验内容及加载方法

2.1 基本力学性能

抗拉隔震橡胶支座的基本力学性能按常规方法进行测试。

2.2 拉伸性能

对TRB600-01支座进行拉伸性能测试，工况如表1所示。

表1 TRB600-01支座拉伸性能测试工况Tab.1 Test conditions for tensile properties of TRB600-01 bearing

2.3 水平极限性能

在15 MPa压应力下，对TRB600-02支座进行水平极限性能检测，检测之前先进行100%剪应变水平力学性能测试。

3 结果与讨论

3.1 基本力学性能

抗拉隔震橡胶支座基本力学性能测试结果如表2所示，抗拉隔震橡胶支座坚向压缩和水平剪切试验曲线如图2—5所示。

表2 支座基本力学性能Tab.2 Basic mechanical properties of bearing

3.2 拉伸性能

TRB600-01支座的拉伸性能测试结果如图6所示。

从图6可以看出：TRB600-01支座在拉伸位移16.15 mm附近发生屈服，屈服力达978.4 kN，对应拉应力为3.5 MPa，拉伸刚度为77.5 kN·mm-1；支座在拉伸位移458.4 mm（对应极限拉应变为409.3%）附近，螺栓断裂，支座未发生破坏，最大力达1 678.4 kN，对应拉应力为5.96 MPa。支座每次拉伸后再次拉伸，其屈服拉应力和拉伸刚度均有所下降，这是因为支座拉伸屈服后橡胶内部出现了损伤，产生了孔洞。

TRB600-01支座拉伸后常规力学性能变化情况如表3所示。

从表3可以看出，TRB600-01支座拉伸后力学性能变化率不超过±15%，支座拉伸后仍能保持良好的隔震效果。