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减隔震橡胶支座的工作原理与设计要点

文章出处:优品 发表时间:2017-01-21 00:06 已有次个人浏览并咨询 打印

减隔震橡胶支座的工作原理与设计要点

减隔震橡胶支座的工作原理与设计要点

  在长大桥梁减隔震装置中,较为常用的是由橡胶板、钢板高温硫化粘结制成的橡胶支座,由于橡胶层与钢板紧密粘结,薄钢板能够约束橡胶支座在垂直荷载下的横向变形,因而具有较好的竖向性能。另外,由于在水平荷载下钢板对橡胶层的约束是柔性的,橡胶支座的水平刚度较小,并且剪切刚度是随着变形的变化而变化的,较小变形的情况下水平刚度较大,当变形达到中等时水平刚度最小,而随着变形的进一步增大水平刚度又会随之增加,从而起到保护的作用。橡胶支座在桥梁中的使用,如果受到小震作用,桥梁结构相当于连接在一个刚性基础上,而如果受到强震作用,橡胶支座能够吸收大量能量,并提供柔性滑动。

  减隔震橡胶支座设计通过合理安放支座为长大桥梁提供水平方向上的柔性支撑,增强桥梁结构在水平方向的稳定性,并利用阻尼装置增强整个桥梁结构的阻尼效应。通过对设计反应谱的分析,可以得知当系统周期增长时,设计荷载相应减少,地震作用也会随之减少。因此,长大桥梁减隔震支座设计需要以增长系统固有周期后的耗能能力衡量减振隔振性能,并考虑减隔震支座应用后是否对桥梁的桥面与下部结构产生不利的效应而影响桥梁的正常使用。

1、合理的应用粘滞阻尼器

  长大桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用粘滞阻尼器提高桥梁结构的抗震安全性能。粘滞阻尼器具有其独特的优势,首先弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置的屈服力或者摩擦力是常值,在桥墩发生最大变形时,屈服力或者摩擦力常值会同时达到。但是,当阻尼器的参数为1时,会使桥墩变形最大化,阻尼力反而是最小值,当阻尼器的参数为零时,粘滞阻尼器的阻尼力会达到最大值,桥墩的变形最小。其次,是在温度发生改变的情况下,弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置一定要克服屈服力或者摩擦力才能自由变形;在粘滞阻尼器发展蠕变的情况下,产生的抗震力几乎为零,因此,应用粘滞阻尼力是不会影响桥梁结构的使用功能。

2、合理的应用摆式滑动摩擦支座

  长大桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用摆式滑动摩擦支座提高桥梁结构的抗震安全性能。摆式滑动摩擦支座主要是将滑动摩擦支座和钟摆概念有效的结合起来,从而有效的构成一种减隔震装置,由于摆式滑动摩擦支座的滑动面是个曲面,通过曲面滑动摩擦尽可能的消耗地震能量,为桥梁结构自重提供必要的自复位能量,从而有效的利用钟摆机理延长桥梁结构的振动周期。由于地震位移大小以及球面曲率半径会影响到摆式滑动摩擦支座的平面尺寸,因此摆式滑动摩擦支座的平面尺寸相对较大。

3、合理应用铅芯橡胶支座

  设计人员在设计长大桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用铅芯橡胶支座提高桥梁结构的抗震安全性能。铅芯橡胶隔震支座的构成是在分层橡胶支座中加入一些铅芯,构成一种减隔震装置。由于铅芯具有良好的力学性能,能够和分层橡胶支座有效的结合起来,所以,铅芯非常适合作为减隔震材料。除此之外,铅芯橡胶支座的屈服剪应力相对偏低,但是初始剪切刚度相对偏高,弹塑性能较强,并且塑性循环具有较强的耐疲劳性能。正是因为铅芯橡胶支座具备较好的屈服强度和刚度,能够满足隔震系统的需求,因此铅芯橡胶支座是国内外桥梁结构隔震设计过程中广泛应用的隔震装置。例如,我国南疆线上的几座铁路桥就应用了铅芯橡胶支座,对于提高桥梁结构的抗震安全性能具有至关重要的作用。


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