聚硼硅氧烷基黏滞阻尼器的力学性能研究
2021-12-02高双全
陈 倩,李 峰,2,高双全
(1.西安理工大学 材料科学与工程学院,西安 710048;2.西安匹克玄铠新材料有限公司,西安 710000;3.衡水中铁建工程橡胶有限责任公司,河北 衡水 053000)
随着城市现代化的发展,桥梁在整个城市生命线中的位置越来越重要,桥梁的减震工作是减小由于地震、台风等造成桥梁损害的基本途径。传统桥梁抗震是通过提高桥梁自身强度与刚度来增加抗震能力,地震激起的能量靠自身结构消耗掉,其耗能结果是导致承重构件桥墩、柱的损伤[1]。黏滞阻尼器安置简便、维护便利,成为减小大桥纵横方向运动的一个重要选择[2]。
依据速度指数α可将黏滞阻尼器分为线性黏滞阻尼器(α=1)与非线性黏滞阻尼器(0<α<1)[3]。在活塞相对运动速度较小时,非线性黏滞阻尼器产生的阻尼力大于线性黏滞阻尼器产生的阻尼力;随着活塞相对运动速度的増大,非线性黏滞阻尼器阻尼力増加的幅度逐渐减小,而线性黏滞阻尼器阻尼力则按照比例不断増大。线性黏滞阻尼器产生的阻尼力虽然能够随着速度一直増大,提高结构的抗震能力,但当速度超过某一值时,在很大阻尼力作用下,可能因为连接构件强度不够而导致线性黏滞阻尼器失效,反而使桥梁结构遭到二次破坏。因此相比而言,非线性黏滞阻尼器更适应我国复杂的地震情况。
速度锁定器属于一种特殊的非线性黏滞阻尼器,其结构与耗能型黏滞阻尼器相似,但阻尼介质材料的工作原理有差异。阻尼材料属于黏滞阻尼器的一部分,决定了黏滞阻尼器的性能[4]。目前应用在土木工程领域的黏滞阻尼材料主要有胶泥和硅油。胶泥由橡胶粉与硅液两部分组成,导热性差,受热后局部热量会使胶泥还原为固、液两部分;在低温下会变为固体,丧失活性;而受热时,又会变得很稀,流动性较大,黏滞性能丧失,最终导致阻尼器失效[5]。直到硅油及密封材料出现,泰勒公司开始在液体弹簧和阻尼器中使用液体硅油,将其作为黏滞阻尼器中的主要阻尼介质,一直使用至今。国内从21世纪90年代末开始,将阻尼器应用在建筑桥梁领域[6]。主要以二甲基硅油作为黏滞阻尼器的阻尼介质,二甲基硅油为线性阻尼介质,需要阀门配合才能满足桥梁减震对黏滞阻尼器的非线性要求[7]。……
