TOD(Transit-Oriented Development)开发模式在国内一线城市飞速发展.在TOD模式下,轨道交通产生的振动通过隧道或桥墩传至地基进一步传至周边建筑,使得TOD上盖建筑及邻近建筑振感明显,并诱发结构二次噪声,导致TOD上盖建筑使用舒适性降低.因此,适用于TOD结构使用的多功能隔振装置研发成为振动控制领域的热点和难点.目前,针对振动现象,有橡胶隔振和钢弹簧隔振两种方式,钢弹簧性能和理论计算均较成熟,而橡胶隔振其理论仍是空白; 针对地震,主要是隔离水平向地震作用.在水平隔震同时,隔离竖向振动,减轻城市交通等环境振动的影响,是亟待解决的难题.
在结构的三维隔震(振)方面,已有学者开展了研究.现阶段,国内外多数学者的三维隔震研究是伴随三维支座开发研究进行的.为解决水平隔震和竖向交通振动问题,1996年Fujita S等[1]研究了一种由螺旋弹簧和橡胶支座组合形成的三维隔震体系,为克服结构摇摆问题,结构周围采用支撑支座.2000年,S Yabana[2]对厚层的橡胶支座进行三维隔震性能研究.2004年,熊世树等[3]提出了一种铅芯橡胶碟簧三维隔震支座(3DB),并对其性能进行了试验和理论研究,同期,孟庆利等[4]研究了竖向半主动隔震装置的三维隔震系统.2004年,作者发明了一种新型的三维隔震减振支座,可实现水平隔震和竖向隔振功能,并在实际工程中得到了应用[5].综上可知,在竖向被动隔振方面,市场上有成熟的橡胶减振支座和钢弹簧两种方式; 在水平隔震方面,成熟的方案是整体结构水平隔震技术.对于整体结构采用竖向隔振时,须满足地震作用下结构不会出现大的摇摆反应.此方面研究成果较少,仍处于起步阶段.
在橡胶支座理论方面,为准确计算隔震支座的竖向性能和水平性能,Gent和Lindley(1959,1970,1974年)[6-8] 最早开始了钢板对橡胶约束作用下支座特性研究,在假设橡胶体积不可压缩、垂直压缩变形引起橡胶鼓凸,其变形量与圆板中心成正比,并采用抛物线模拟变形剖面的条件下,推导橡胶隔震支座的竖向压缩性能、水平剪切性能和弯曲性能计算公式.上述推导是基于竖向变形较橡胶总厚度是微小变形.对于橡胶隔振支座,钢板对橡胶约束大大减小,上述条件已不再成立.基于上述现状,本文开展橡胶隔振支座理论和试验验证相关研究.