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不同类的隔震支座隔震特性不同需要按需求选择

建筑隔震支座  2020/7/15 16:53:54  23929
内容摘要:桥梁的隔震系统通常设在梁体与墩台之间,多采用隔震支座形式。1、叠层钢板橡胶类隔震支座由叠层钢板橡胶类支座组成的桥梁隔震装置是目前主要使用的桥梁隔震系统。(1)板式橡胶支座板式橡胶支座是由薄橡胶板和薄钢...

桥梁的隔震系统通常设在梁体与墩台之间,多采用隔震支座形式。

1、叠层钢板橡胶类隔震支座

由叠层钢板橡胶类支座组成的桥梁隔震装置是目前主要使用的桥梁隔震系统。

(1)板式橡胶支座

板式橡胶支座是由薄橡胶板和薄钢板交错叠合并相互硫化粘接而成的产品。由于钢板对橡胶板横向变形产生约束,使其具有非常大的竖向刚度。同时钢板又不影响橡胶板的剪切变形,保持了橡胶固有的柔韧性,使其具有比竖向刚度小得多的水平刚度,及延长桥梁结构的水平自振周期。从而使支座具备竖向支承与水平隔震机构的双重功能。但由于它采用天然橡胶或氯丁橡胶,本身无明显的阻尼性能,通常天然橡胶支座的阻尼比仅为0.02~0.03以下,而氯丁橡胶支座的阻尼比也只能达到0.05~0.07,因此一般需与阻尼机构一起使用。

(2)高阻尼橡胶支座

为了改善普通橡胶支座的阻尼特性,近年来世界各国致力于开发具有高阻尼的橡胶支座,例如高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座。高阻尼橡胶支座的形状与板式橡胶支座相同,但其中的橡胶板是由高阻尼橡胶制成的,其阻尼大小由橡胶中加入的石墨量来调整,通常可使阻尼比达到0.17~0.18。但这种橡胶的性能尚不稳定,还需进一步研究改进。

(3)铅芯橡胶支座

在板式橡胶支座的中部或中心周围竖直地压入纯度为99.9%的铅芯就形成了铅芯橡胶支座。它吸收耗散振动能量的功能是通过铅芯的剪切变形来实现的。由于可以通过调节铅芯的直径或截面积来选定阻尼,因而支座的设计有较大灵活性。使用金属铅的原因是因为铅在经过冷变形后,可在常温下再结晶(15℃)。在荷载反复作用下,铅芯橡胶支座可以保持它的性能,具有良好的耐久性。同时铅芯的存在又增加了支座的早期刚度,对控制风反应和抵抗地基的微震动有利。它可以单独作为隔震系统使用。

隔震支座

上述三种支座的隔震原理基本相同,现用地震反应谱图2来加以说明。通常桥梁结构的刚度较大,周期较短,如图2中A 点,其地震反应的加速度放大倍数β值较大,位移反应较小。如将桥梁的基本周期延长,阻尼不变,如图2中的B 点,其加速度反应显著降低,但位移反应明显增加。如再加大阻尼,加速度反应继续减弱,位移反应也得到抑制,如图2中的C 点。因此这类支座隔震的原理是:延长桥梁结构的固有周期,使其避开地震能量集中的范围,从而降低桥梁结构的地震反应;适当增大支座阻尼,吸收、耗散传入桥梁结构的能量,使支座承受的位移在某个可以接受的使用范围内。

2、滑动支座的隔震原理是,当结构受到较小的地面激励时,静摩擦力阻止上部结构滑动,使结构保持稳定;当地面激励超过某一限度即超过最大静摩擦力时,滑动面开始滑移,发挥隔震作用。这时即使地面激励再增大,传入上部结构的地震力也不会随之增加。因此,通过选取适宜的摩擦材料就可以控制传入上部结构的地震力。其优点是,受地面运动频率特性的影响很小,不会发生共振现象。缺点是结构的滑移量随地震强度的增加而增大。静、动摩擦系数之差对隔震性能影响较大,由于动摩擦系数比静摩擦系数小,滑动一旦开始,速度不断增加,当摩擦阻力减小较大时,就会出现类似于负刚度现象,这不仅会造成滑移量大,有时甚至可能出现滑移失稳,因此,需匹配合适的限位复位机构。另外,它们对中小地震的隔震效果不良;在长期不活动的条件下,其摩擦系数可能发生变化。

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