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北京设计应用好铅芯隔震支座对我国这个多地震国家是非常重要的

建筑隔震支座  2020/7/16 6:17:13  10353
内容摘要:我国是一个强震多发国家,地震发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡多、灾害严重,特别是近年发生的四川汶川特大地震、青海玉树大地震等地震灾害,给我们带来了惨痛的教训。与此同时,桥梁作为生命线系统工程中的重...

我国是一个强震多发国家,地震发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡多、灾害严重,特别是近年发生的四川汶川特大地震、青海玉树大地震等地震灾害,给我们带来了惨痛的教训。与此同时,桥梁作为生命线系统工程中的重要组成部分,一旦损毁、中断便等于切断了地震区的生命线,同时,遭受破坏的大型桥梁修复往往非常困难,严重影响交通的抢通及恢复,从而影响救灾工作的开展,继而引发更大的次生灾害。受到这些地震灾害的教训以后,基于桥梁抗震设计的结构控制技术开始在我国桥梁工程界得到日益重视,国内相关部门积极开展了应用铅芯北京隔震支座桥梁减隔震设计及研究工作。

对于地震作用,传统结构设计采用的对策是“抗震”,即主要考虑如何为结构提供抵抗地震作用的能力。一般来说,通过正确的“抗震”设计可以保证结构的安全,防止结构整体破坏或倒塌,然而,结构构件的损伤却无法避免。在某些情况下,靠结构自身来抵抗地震作用显得非常困难,需要付出很大的代价。因此,我们必须寻求更为有效的抗震手段,如基于铅芯隔震支座减隔震装置的结构控制技术等。

结构控制技术的应用,不仅可以提高结构的抗震性能,还可以节省造价,从某种意义上来说,这是解决实际结构抗震问题的唯一有效途径。对于桥梁或建筑结构,目前发展相对成熟、实际应用较为广泛的是减隔震技术。铅芯隔震支座减隔震技术是一种简便、经济、先进、有效的工程抗震手段。

通过地震时的加速度反应谱与位移反应谱可以清楚地反映出不同阻尼下,加速度和位移随着地震周期的变化规律,当延长结构周期,增加结构阻尼可有效降低地震时的加速度和位移响应。减隔震设计就是利用结构地震响应的这种性质,通过延长结构周期和提高阻尼达到减轻地震作用的目的。

铅芯隔震支座

铅芯隔震支座发展及现状

为了减小地震引起桥梁结构的破坏,各国学者对桥梁结构的减震、隔震进行了广泛、深入的研究,并取得了大量的研究成果。研究成果表明:对于桥梁结构比较容易实现和有效的减隔震方法主要是采用北京减隔震支座。在日本、美国、新西兰等国家的许多桥梁都安装了减隔震支座,并取得了较好的减隔震效果。

铅芯隔震支座是按照现行交通运输行业标准《公路桥梁北京铅芯隔震橡胶支座》(JT/T 822-2011)、国家标准《北京橡胶支座 第2部分:桥梁北京隔震橡胶支座》(GB 20688.2-2006)以及相关行业规范,同时参照欧洲标准研制的减隔震类桥梁构件系列产品,适用于8度及以下地震烈度区的各类公路及市政桥梁。

铅芯隔震支座设计依据

GB 20688.2-2006 橡胶支座 第2部分:桥梁隔震橡胶支座 GB/T 469-2005 铅锭

GB/T 528-2009 硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定 GB/T 912-2008 碳素结构钢和低合金结构钢 热轧薄钢板和钢带 GB/T 1682-1994 硫化橡胶低温脆性的测定 单试样法

GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢 热轧厚钢板和钢带 GB/T 3512-2001 硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验 GB/T 6031-1998 硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定(10~100IRHD)

GB/T 7759-1996 硫化橡胶、热塑性橡胶 常温、高温和低温下压缩永久变形测定 GB/T 7760-2003 硫化橡胶或热塑性橡胶与硬质板材粘合强度的测定 90°剥离法 GB/T 7762-2003 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验法 CJJ77-98 城市桥梁设计荷载标准 CJJ 166-2011 城市桥梁抗震设计规范

HG/T 2198-2011 硫化橡胶物理试验方法的一般要求 JT/T 722-2008 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件 JT/T 822-2011 公路桥梁铅芯隔震橡胶支座 JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范

铅芯隔震支座按本体形状分为矩形铅芯隔震橡胶支座和圆形铅芯隔震橡胶支座。橡胶剪切模量,单位为兆帕(MPa) 支座本体高度h,单位为毫米(mm)

支座本体平面外形尺寸,矩形a×b(a为宽度,b为长度),圆形d(d为直径),单位为毫米(mm) 铅芯数量

支座本体外形,分为矩形(J)和圆形(Y)

铅芯隔震支座示例:

支座有四个铅芯,本体宽度为520mm,长度为620mm,高度为172mm,橡胶剪切模量为1.2MPa的矩形铅芯隔震橡胶支座型号表示为: J4Q520×620×172G1.2。
      支座有四个铅芯,本体直径为620mm,高度为229mm,橡胶剪切模量为1.0MPa的圆形铅芯隔震橡胶支座型号表示为: Y4Q620×229G1.0。

圆形铅芯隔震支座结构示意图

LRB系列铅芯隔震橡胶支座的竖向载荷传递过程是梁体→上预埋钢板→上连接钢板→上封板→橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构→下封板→下连接钢板→墩台。

LRB系列铅芯隔震橡胶支座的地震水平载荷传递过程是墩台→下锚固组件→下连接钢板→剪切键、下封板→橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构→上封板、剪切键→上连接钢板→上预埋钢板→通过上锚固组件传递到梁体。

铅芯隔震支座产品特点

竖向刚度稳定,竖向承载效果好; 水平刚度适中,满足地震和常规位移需求; 铅芯阻尼效果好,具有良好的耗能能力; 本体采用天然橡胶,温度适应范围较广; 铅芯面积可调,方便支座阻尼比调整; 安装及检修更换方便,运营维护成本较低。

铅芯隔震支座剪切模量

本系列支座设计剪切模量为0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。

铅芯隔震支座水平等效刚度

175%剪应变时矩形铅芯隔震橡胶支座最大水平等效刚度为9.7kN/mm,最小水平等效刚度为1.3kN/mm,圆形铅芯隔震橡胶支座最大水平等效刚度为10.4kN/mm,最小水平等效刚度为1.1kN/mm。各个规格系列水平等效刚度详见支座规格尺寸的设计参数表。

铅芯隔震支座等效阻尼比

175%剪应变时矩形铅芯隔震支座最大等效阻尼比为22.7%,最小等效阻尼比为14.4%,圆形铅芯隔震橡胶支座最大等效阻尼比为20%,最小等效阻尼比为13.5%。各个规格系列等效阻尼比详见支座规格尺寸的设计参数表。

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