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哈密減隔震橡膠支座設(shè)計(jì)
減隔震橡膠支座設(shè)計(jì)
1.減隔震原理
圖1為結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)譜,從圖1可看出,延長結(jié)構(gòu)的自振周期可以有效地減小結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng),從而減小結(jié)構(gòu)所受到的地震荷載。但是,隨著結(jié)構(gòu)自振周期的延長,結(jié)構(gòu)位移也同時(shí)增加,為了減小由于結(jié)構(gòu)自振周期延長而增加的結(jié)構(gòu)位移,可以采用增加結(jié)構(gòu)阻尼的方法,由圖2可見,加大結(jié)構(gòu)的阻尼,結(jié)構(gòu)的位移能得到明顯的抑制。因此減震的機(jī)理是:
(1)增加結(jié)構(gòu)的柔性以延長結(jié)構(gòu)的自振周期,達(dá)到減小由于地震所產(chǎn)生的地震荷載;
(2)增加結(jié)構(gòu)的阻尼或能量耗散以減小由于結(jié)構(gòu)自振周期延長而增加的結(jié)構(gòu)位移。
2.減隔震橡膠支座
我國橋梁橡膠支座的研究工作開始于20世紀(jì)60年代初,1965年在廣東肇慶的公路橋首次使用了板式橡膠支座,鐵路部門于1969年在安徽固鎮(zhèn)橋上使用了板式橡膠支座,目前板式支座在鐵路中、小跨度橋梁上廣泛使用。板式橡膠支座是由橡膠板與薄鋼板交替結(jié)合而成,由于薄鋼板對(duì)橡膠的橫向變形產(chǎn)生約束,使其具有非常大的豎向剛度;但在水平方向,薄鋼板不影響橡膠的剪切剛度,因而保持了橡膠固有的柔韌性。
研究結(jié)果表明:板式橡膠支座的力———位移滯洄曲線是狹長的,可以近似作線性處理。板式橡膠支座主要是靠增加結(jié)構(gòu)柔性,延長結(jié)構(gòu)周期來達(dá)到減震的效果,但其減小橋墩地震荷載的同時(shí),也增加了梁體與墩臺(tái)之間的相對(duì)位移。鉛芯橡膠支座在一些多地震的國家中已廣泛應(yīng)用于橋梁上。
自1978年至1992年新西蘭已有39座橋梁上采用了鉛芯橡膠支座,日本從1991年至1992年有10多座橋梁采用鉛芯橡膠支座,美國從1984年到1992年有20多座橋梁采用鉛芯橡膠支座,我國曾在首都機(jī)場新航站擴(kuò)建道路工程的橋梁上采用鉛芯橡膠支座20多個(gè)。鉛芯橡膠支座是在普通橡膠支座中部豎直地灌入鉛芯而形成,利用鉛芯在地震動(dòng)過程中的彈塑性性能來達(dá)到耗散地震能量的效果。由于鉛的屈服應(yīng)力較低(約10MPa),并在塑性變形條件下具有較好的疲勞特性,被認(rèn)為是一種較好的阻尼器。
鉛芯橡膠支座具有較好的滯洄特性,其初始剪切剛度可以達(dá)到板式橡膠支座剛度的10倍以上,其屈服后的剛度接近于板式橡膠支座的剪切剛度,鉛芯橡膠支座的滯洄曲線近似呈現(xiàn)為雙線性行為,可用雙線性模型模擬。由于鉛芯橡膠支座構(gòu)造比較簡單,能提供較大的阻尼,被認(rèn)為是一種較好的減震支座。