橡膠支座
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-29
橡膠支座的視頻教程
【JY】橡膠支座在各軟件中參數填寫要點
長期致力于減隔震動力分析研究~ 干貨滿滿 剖析對于建筑結構中，加入鏈桿的橡膠支座參數填寫要點，主要內容： 1、橡膠支座在鏈桿體系中的計算方法； 2、Sap2000、Midas、Abaqus、OpenSees模擬分析橡膠支座鏈桿體系的注意要點； 3、軟件實現橡膠支座的模擬的計算思路和方法。
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【JY|精品課程】橡膠支座精細化模擬分析案例與教學
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OpenSees4跨連續梁橋數值模擬與地震分析
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橡膠支座的實例教程
其中，采用橡膠隔震支座進行隔震是一種比較常用且成熟的方法。在一些使用橡膠隔震支座的大跨空間結構中，其支座常常存在轉動問題[2-3]，這必然會對支座的力學性能產生影響，進而影響其隔震效果。因此，本文對有初始轉角的橡膠隔震支座的水平力學性能進行研究，為橡膠隔震支座在大跨空間結構中的應用和設計提供參考。
水平力學性能是橡膠隔震支座最重要的力學性能指標之一。HARINGX[4]首次將支座假定為一個均勻和各向同性的柱體，提出了在水平力與豎向壓力共同作用下疊層橡膠支座的水平剛度理論計算公式。在中等剪應變下，HARINGX的理論計算結果與試驗結果吻合較好[5]。KOH等[6]提出了在大豎向壓力和大剪應變下的橡膠支座力學模型。針對HARINGX理論的不足，CHANG[7]提出采用剛度矩陣法，DING等[8]提出了轉換矩陣法，通過研究一個具有上下鋼板約束的單層橡膠墊來分析疊層橡膠隔震支座的力學性能。HE等[9]根據HARINGX理論研究了橡膠支座的回轉剛度，并提出支座端部的轉角會對支座的水平剛度產生較大影響。RAVARI等[10]根據HARINGX理論，對有初始轉角的疊層橡膠支座進行了分析，并提出了簡化計算模型。
目前，相關學者針對有初始轉角的疊層橡膠支座的研究多為理論研究，且大部分均基于HARINGX理論，不能反映橡膠材料本身的變化對支座水平剛度的影響，相關的試驗研究也還很少。因此，本文對無轉角的橡膠隔震支座和有初始轉角的橡膠隔震支座的剪切性能進行了試驗研究，并利用大型通用有限元軟件ABAQUS對其進行參數分析，深入研究初始轉角對支座水平性能的影響。
展開 但是橡膠支座水平剛度雖然穩定，但是決定隔震動力性能的需要包含結構質量，才可得到整體隔震結構的周期。
這點會影響到什么呢？
例如結構周期需求為4s，由于結構太輕而勉強選擇LRB200達到周期需求，這一定是不滿足位移要求的，該支座在罕遇地震的最大變形限制250%只有100mm，遠不足性能要求。
當結構非常輕，而隔震周期又需要比較長，此時選擇橡膠支座是無法滿足設計要求的。應更改其他支座，例如彈簧支座、摩擦擺支座。
摩擦擺支座的擺動周期(類似鉛芯橡膠支座屈服后周期)，雖然與質量無關，僅僅與擺動半徑有關，但是
摩擦擺的摩阻力(類似鉛芯橡膠支座的屈服力)和豎向軸力、變形速度相關，這就導致了摩擦擺支座是高度非線性支座，動力穩定性能比較復雜。
兩類支座，實際工作下橡膠隔震支座更容易進行動力描述，而且與實際情況更容易吻合。如下分析，鉛芯橡膠支座(藍色)和摩擦擺支座(紅色)進行0.6g輸入，考慮豎向耦合時，鉛芯橡膠支座更為穩定。
展開 (a)中支座
(b)邊支座
(c)中支座
(d)邊支座
圖8 盆式橡膠支座峰值軸力
圖9-11對比支座摩擦恢復力、變形及耗能，發現雙線性支座模型的最大水平恢復力是一個常數，而采用可變摩擦型支座模型的最大水平恢復力隨IR的增大而增大。結果表明，采用可變摩擦支座模型能夠正確反映支座摩擦力變化的特性，且在支座設計時需要考慮水平力的放大。采用雙線性支座模型會低估支座的變形需求，可能導致支座變形能力設計不足。可變摩擦型支座耗能與支座的摩擦力變化有關，當摩擦型支座增大摩擦力的耗能貢獻大于減小摩擦力的耗能損失，可變摩擦型支座耗能高于雙線性支座耗能。
(a)中支座
(b) 邊支座
圖9 盆式橡膠支座的最大水平摩擦恢復力
(a)中支座
(b)邊支座
圖10 盆式橡膠支座的最大水平變形
(a)中支座
(b)邊支座
圖11 盆式橡膠支座的耗能
由圖12橋墩曲率對比: 發現采用可變摩擦型支座模型的最大曲率約為雙線性模型的3-6倍。結果表明，可變摩擦型支座模型向下傳遞了更多的剪切摩擦力，導致橋墩承擔的彎矩增大，彎曲效應明顯。因此，可變摩擦型支座模型模擬的橋墩曲率大于雙線性支座模擬結果。
展開 隔震技術常用的是橡膠隔震支座，橡膠墊隔震裝置由鋼板和橡膠交替疊合而成。橡膠隔震墊技術發展已比較成熟，隔震裝置豎向承載力大，具有穩定的彈性復位功能，且隔震周期長、阻尼比大。并且橡膠隔震技術是目前國際上研究最成熟、應用最廣泛的一種抗震技術。
疊層橡膠支座是由夾層薄鋼板（內部鋼板）和薄橡膠片相互交錯疊置制作而成。厚橡膠片受壓時的壓縮變形較大，橡膠會向水平方向膨脹，因此會降低承載能力。每層橡膠片越薄，水平方向的膨脹越小，因此壓縮變形也越小。疊層橡膠支座在剪切變形時，鋼板不約束剪切變形，因此水平剛度取決于橡膠本身的硬度。
關于疊層橡膠支座，有兩個重要系數。一個為
1次形狀系數（first shape factor），另一個為
2次形狀系數（second shape factor）。
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【注意】：該插件可自動生產有限元模型，包括 模型、相互作用、網格劃分、橡膠本構(多種可選)、荷載 等，可直接修改荷載條件進行分析。
【常見問題】水平滯回曲線可非常好好擬合試驗支座曲線，豎向剛度(由于支座產品不同)需根據試驗確定體積模量進行調整分析。
【版本修訂】目前可適用于6.14~最新版本，歡迎下載使用！
【導讀】
為了方便大家在分析橡膠支座時的建模，筆者基于<a href="/major/abaqus">ABAQUS平臺開發了一種一鍵生成橡膠支座插件 (JYLRB)，該插件僅需在操作界面設置支座直徑、鉛芯直徑、封板厚度、橡膠厚度、鋼板厚度、橡膠層數、鋼材屈服應力、面壓、所選擇的橡膠本構模型以及剪切模量即可生成橡膠支座模型。內容包括部件的建立及裝配、各部件本構模型的設置、分析步的設置、相互作用的設置、邊界條件及荷載的施加、網格劃分、作業生成。該插件省去了繁瑣的建模步驟，以及本構模型的計算，使用者僅需根據自身需要在模型上微調，可用于隔震支座及結構的精細化分析。
【程序可解決的問題】
在使用ABAQUS平臺對橡膠支座進行分析，動自己的小手進行建模時，由于橡膠與鋼板的接觸面眾多，在設置相互作用時過程繁瑣且很容易出錯，消耗去大家大量的時間。本著能偷懶就偷懶的原則，筆者開發了這款插件。并且在進行分析時，難點在于橡膠支座超彈性材料本構的設置，橡膠材料的力學性能和金屬材料的力學性能有很大區別，如彈性，大變形，不可壓縮等。超彈性材料都有顯著的特征：
（1）能承受大彈性（可恢復）變形，應變可達100-450%；
（2）由于材料分子鏈的拉直引起變形, 所以在外加應力作用下, 體積變化很小。
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在橡膠支座的壓縮試驗模擬中，CSS8 單元的載荷 - 位移曲線與實驗數據的吻合度超過 95%。
（四）工程結構仿真
航空航天領域
在飛行器機翼的氣動彈性分析中，單元可模擬薄壁結構的大變形與復合材料層合效應，為結構優化提供數據支持。例如，對含損傷的復合材料機翼盒段分析，單元能準確預測損傷擴展路徑上的應力集中，指導維修方案設計。
彈性滑板隔震支座在分析時的注意事項
分析時，須先對結構施加重力荷載作為初始重力工況，再開展時程分析，因為彈性滑板支座的受力性能與豎向荷載相關性較大；
對需要考慮豎向地震的結構需要重視其影響；
于彈性滑板支座，橡膠支座部及滑移材料的壓應力限值均應滿足表4.6.3的規定；
彈性滑板支座在地震作用下水平位移不應大于其產品水平極限位移的 0.75倍。
彈性滑板隔震支座
彈性滑板隔震支座ESB（Elastic Sliding Bearing）由橡膠支座部、滑移材料、滑移面板及上、下連接板組成。一般要求滑板支座內部橡膠支座的最小直徑（或邊長）尺寸D不宜小于300mm，第1形狀系數不宜小于30，第二形狀系數應不小于7。
解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗證隔震支座模擬的正確性？
4.
100mm，支墩大小較連接板尺寸大于100mm，可提離支座、大型號橡膠支座需根據產品深化設計；
隔震層支墩間宜居中布置拉梁，當采用柱頂隔震且隔震層層高較低，為不影響建筑功能，可優化獨立柱設計以滿足剛度等要求時可不設置拉梁；
當布置鉛芯隔震橡膠支座以滿足抗風要求而導致隔震能力下降較為明顯時，可在隔震層周邊對稱、分散布置抗風裝置，一般情況下，抗風裝置應保證在小震和風荷載作用下正常使用，在遭遇設防地震時脆性斷裂
<p class="ql-align-center"><strong>【各省份】疊層橡膠隔震支座檢驗規則</strong></p><p>------------------------------------------------------------------------</p><p>疊層橡膠隔震支座檢驗主要分為型式檢驗、出廠檢驗和見證檢驗（第三方檢驗），以下分析均以該分類為標準進行總結。
（6.3.22）
7.1.2 大跨屋蓋建筑中的隔震支座宜采用隔震橡膠支座、摩擦擺隔震支座或彈性滑板支座。采用其他隔震支座時，應進行專門研究 。
7.1.3 大跨屋蓋結構應考慮結構溫度變形引起的隔震支座和隔震層各裝置的變形。地震效應應進行三向地震輸入的時程分析（7.1.4）。地震作用的荷載效應組合應計入環境溫度的影響，溫度作用的荷載組合分項系數可取 0.4。
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