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隔震技术是目前被广泛应用的一种减震手段,1995年日本阪神地震、我国2008年汶川地震以及2013年芦山地震已经证明了隔震技术能有效提高结构的抗震性能。在各类隔震装置中,叠层橡胶隔震支座的应用数量最多。在过去的数十年中,叠层橡胶隔震支座主要包括两类,即天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座,近年来,出现了一种新型的高阻尼橡胶隔震支座。这种支座在橡胶中加入了高阻尼添加剂,从而使支座具有良好的耗能性能,能显著增加结构阻尼和延长结构周期,在提高结构抗震性能的同时避免了对环境造成污染。因此高阻尼橡胶隔震支座受到各国研究者的高度重视,并且已经在国内外重大工程中得到应用。高阻尼橡胶隔震支座具有很强的非线性和速度相关性,传统的本构模型很难准确模拟这种力学特性。本文从材料层次的高阻尼橡胶特性出发,通过理论分析、试验验证和数值模拟,逐渐上升到构件和结构层次,提出了高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性本构模型,定量分析了支座的速度相关性对隔震结构地震响应的影响。论文主要包含以下五个方面的工作:(1)从高阻尼橡胶的材料特性着手,基于连续介质力学的超弹性和粘弹性理论,提出了考虑速度相关性的高阻尼橡胶隔震支座本构模型RDCM(Rate-Dependent Constitutive Model)。该模型有两个超弹性弹簧单元和一个非线性变阻尼单元,将高阻尼橡胶隔震支座的总应力分为速度相关和速度无关两部分,能够准确模拟高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性力学行为。(2)以高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型(RDCM)为基础,以橡胶材料为纽带,完成了天然橡胶和超高阻尼橡胶的多步松弛试验和循环剪切试验,建立了天然橡胶支座、高阻尼橡胶支座和超高阻尼橡胶支座这三种橡胶隔震支座统一的速度相关性本构模型 GRDCM(Generalized Rate-Dependent Constitutive Model)。(3)从硬件和控制方法两个角度对传统的实时子结构试验系统进行改进,借助基于速度控制的实时子结构试验系统,定量分析了三种橡胶隔震支座的速度相关性对隔震桥梁地震响应的影响。(4)基于本文提出的速度相关性本构模型和传统的速度无关性模型,采用数值方法模拟了隔震桥梁的实时子结构试验结果,揭示了考虑速度相关性的支座力学模型在隔震结构动力时程分析中的必要性,同时验证了本文模型的准确性。(5)在高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型的基础上,进一步考虑了竖向压力对隔震支座速度相关性的影响,建立了适用于隔震建筑的且综合考虑竖向压力和速度相关性的高阻尼橡胶隔震支座力学模型。借助ANSYS有限元分析和软件的二次开发平台,初步对比了采用不同高阻尼橡胶隔震支座力学模型的隔震建筑在远场和近断层脉冲型地震下的响应特点。