衡润 LRB铅芯橡胶支座介绍

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。由于铅的屈服应力较低(约7 MPa),并在塑性变形条件下具有较好的疲劳特性,被认为是一种较好的阻尼器。

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,其初始剪切刚度可以达到普通叠层橡胶支座刚度的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,在新西兰、美国和日本被广泛用于桥梁和建筑物的减、隔震。

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,几乎与同样截面大小的钢筋混凝土柱子相当。

受拉性能。橡胶材料的拉应力在10一20kN/cm2以内时,基本表现为弹性。在弹性范围内,橡胶材料的受拉刚度只有受压刚度的1/10左右。另有实验表明,叠层铅芯橡胶隔震支座经过较大的受拉变形后再压缩时,其受压刚度降低为初期刚度的1/2左右。因此,在实际工程中不宜采用叠层橡胶隔震支座的受拉性能。耐久性。叠层橡胶隔震支座在工作期间,由于橡胶老化、徐变等都有可能对叠层橡胶支座的力学性能产生不同程度的影响。周福霖等人的实验研究表明:经过60年后,叠层橡胶支座水平刚度增加10%一20%左右,水平极限变形降低10%左右。因此在设计中考虑支座老化而引起的隔震层水平刚度的增加,可基本消除支座老化对隔震结构减震效果的影响。关于徐变的实验测试结果表明,橡胶在100年后的徐变量不到橡胶片总厚度的10%。因此,叠层钢板橡胶支座作为结构构件,其耐久性与建筑物的寿命相当

耐火性实验研究表明,在一般的火灾下,叠层橡胶隔震支座仍有一定的承载力,不会使结构立即倒塌,因为支座外部约有10一20mm左右的橡胶覆盖,燃烧时形成的碳化层具有较好得热阻性能,能够阻止支座进一步燃烧。虽然支座有一定的耐火性,但是还是应该在支座外部做好防火构造