砂與橡膠粒隔震墊層的抗震性能分析

(廣州大學(xué)、廣州大學(xué)工程抗震實驗中心 廣東 廣州 510000)

一、引言

我國廢舊輪胎的產(chǎn)生量逐年增加至2020年，廢舊輪胎重量超過2千萬噸[1]，而這些廢棄輪胎的原材料是由很多難熔或者不熔的多種高分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)構(gòu)成，具有耐久性、難分解、難熔、燃易污染環(huán)境；橡膠粒作為隔震墊層可以解決二次利用的新技術(shù)和新方法[2-3]；砂則是低廉、使用廣泛的隔震材料；橡膠粒與砂土混合具有良好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益和有較好的工程效益。

二、振動臺試驗

(一)試驗材料和試樣制備

試驗所用的廣州大學(xué)抗震中心振動臺是美國MTS公司設(shè)計、制造的大型三向模擬地震振動臺，臺面3mx3m,最大負(fù)荷25噸;東華測試的加速度三向傳感器(DH311)；采用圓形疊層剪切變形土箱(半徑為1m)能夠降低模型土箱側(cè)壁的邊界效應(yīng)影響，體現(xiàn)三向橡膠砂墊層的隔震性能分析。上部結(jié)構(gòu)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)的三層民房為背景，層高為0.3m,平面尺寸為0.6m×0.5m，主頻率3.1324Hz。

試驗時土層分層加土壓實并布置三向加速度傳感器；結(jié)構(gòu)層加入300kg的鉛塊配重，并分層安裝三向加速度傳感器和位移、沉降傳感器測定經(jīng)過砂與橡膠?；旌细粽饓|層后的加速度時程曲線。振動臺試驗中傳感器布置、試驗裝置和隔震層材料見圖1，試驗方案設(shè)計如表1。

圖1 振動臺試驗準(zhǔn)備

加載序號輸入波類型輸入方向及大小時間或系數(shù)1白噪聲掃頻三向:0.1g15s2Kobe波Y:0.4g0.17783EI波Y:0.4g0.17784EI波X+Y+Z:0.4g0.17785Kobe波Y:0.6g0.17786EI波Y:0.6g0.17787EI波X+Y+Z:0.6g0.17788白噪聲掃頻三向:0.1g15s

(二)振動臺加速度反應(yīng)結(jié)果對比分析

試驗通過對在不同地震波、不同入射方向上條件下振動臺試驗，對采集的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了過濾處理，后提取加速度的最大值進(jìn)行比較，所有實驗結(jié)果圖2(a-j)圖縱向坐標(biāo)0表示砂頂?shù)矫嫖恢茫?1表示，1、2、3分別表示上部結(jié)構(gòu)樓層頂板號。在Y方向地震波下，土層和結(jié)構(gòu)層有橡膠砂墊層和無橡膠砂墊層加速度最值對比，都是有所減小的，0.6g平均減震效果15%以上、最大減震效果33%；0.4g平均減震效果9%以上，最大減震效果24%，地震越大橡膠砂墊層減震效果越好。在X+Y+Z方向地震波下，土層和結(jié)構(gòu)層有橡膠砂墊層和無橡膠砂墊層加度值對比，都是有所減小的，說明橡膠砂墊層具有三向隔震的效果;三向地震波的X向平均減震效果7%以上、最大減震效果13%，在三向地震波的Z向平均減震效果17%以上、最大減震效果34%。故Z向橡膠砂墊層隔震的效果比較好。

圖2 橡膠砂隔震墊層加速度反應(yīng)(其中紅圓點線表示有橡膠砂墊層，反之則無)

三、結(jié)論

(1)在單向水平地震作用下，橡膠砂墊層隨著地震波的越大，隔震效果越好，且0.6g地震波時最大減震效果能達(dá)到33%。

(2)在三向地震波作用下，基本滿足單向水平地震橡膠砂墊層隔震效果，三向平均隔震效果15%以上；其中Z隔震效果最好，減震效果高達(dá)34%。