圆板式橡胶支座是桥梁支座的一种类型,是桥梁上下部结构的传力构件,并且在满足桥梁竖向力作用的同时还能满足桥梁上结构的变形和转动,在结构的传力和耐久性上起着重要作用。然而橡胶本身是一种柔性材料,在受较大竖向力时容易产生较大的横向膨胀变形,那么竖向承载能力就会大大降低,所以设置中间薄钢板用来约束橡胶横向变形以提高橡胶层竖向承载能力。
橡胶支座有 限元分析模型的建立
(1)总体几何模型和单元类型的确定根据在轴心受压状态下圆板式橡胶支座的几何形状和加载工况的对称性,可以建立二分之一平面模型进行分析,橡胶采用平面4节点具有超弹性的轴对称结构单元,钢板采用平面4节点结构单元,在支座项面、底面橡胶和试验用钢板之间我们可以通过将表面节点的径向方向位移耦合起来近似模拟刚性体和橡胶柔性体的接触。
(2)钢板材料属性的确定
支座内薄钢板材料的应力-应变本构关系采用经典的双线性描述,其线弹性阶段的弹性模量取为206CPa,泊松比为0.3,屈服应力为315MPa。
(3)橡胶材料常数的确定
支座内橡胶的静态弹性模量E与橡胶硬度在常温下保持着-定的关系,橡胶材料的E值随橡胶硬度(邵尔A)增加而增大。橡胶硬度的测定很方便,又不会损坏橡胶,故可以通过测定橡胶支座顶面或底面橡胶材料的硬度,很方便地得出橡胶材料的动态弹性模量(Eg)和静态弹性模量(Eg)。
7结论
(1)根据橡胶支座的材料特性和行为特征的基本理论,以支座抗压试验为基础,可知橡胶支座可以.在有限元分析软件里用线性分析方法对其进行有限元分析,橡胶材料的弹性模量可以通过测量橡胶的硬度,利用橡胶硬度和弹性模量的对应关系得出。
(2)支座在轴向压力作用下,从主应力等值线
支座由顶层至底层的各层橡胶和钢板逐渐变形参与受力,支座外侧呈现波浪状,在最上层钢板内的应力分布呈现不均匀状态,同时还出现了应力集中,下面六层钢板的主应力都呈现比较均匀的状态。
(3)从中间橡胶层的应力分析来看,橡胶支座内部橡胶层应力数值解与圆板式橡胶支座内部橡胶层分布规律基本相符,支座圆周5mm的保护层能减小钢板边缘的剪应力,起到保护支座的作用。
(4)支座内部钢板与橡胶层的接触面容易出现应力集中现象。