建筑隔震支座在公路桥梁上的应用研究

1、建筑隔震支座在公路桥梁上的应用研究 建筑隔震支座在公路桥梁上的应用研究 摘要：从2021年以来，我国接连遭受了数次大地震，地震造成了巨大的经济损失和人员伤亡。而地震所造成的震害和巨大的经济损失已引起了桥梁结构设计人员、科研人员和社会相关业主的重视。随着近几年我国桥梁事业的飞速开展，能够提高和改善桥梁结构抗震性能的减、隔震技术在我国也得到了快速应用。本文通过研究成都二环路高架桥工程减隔震支座安装，对高架桥中所采用的板式橡胶支座、四氟滑板支座、盆式支座的减、隔震装置特性进行研究，指出其中在应用方面存在的一些缺乏，并提出了相应的建议。 关键词：支座；桥梁；隔震；研究 Abstract: since

2、2021, our country suffered severe earthquake in succession, the earthquake caused huge economic losses and casualties. And the earthquake damage and huge economic losses caused by the earthquake has caused the bridge structure design, scientific research personnel and social related owner"s att

3、ention. With the rapid development of bridge in recent years, our country enterprise, to improve and to improve the seismic performance of bridge structure, reduce, isolation technology also obtained the rapid application in our country. In this paper, by studying the second ring road viaduct projec

4、t in chengdu and isolation bearing installation, which used in the viaduct plate rubber bearings, four fluorine skateboard bearings, tub, reduce, isolation device characteristics of the bearing is studied and some shortages are pointed out in the application of these, and put forward the correspondi

5、ng Suggestions. Key words: support; Bridge; Isolation; research 中图分类号：U445文献标识码：A 1 概述 为了降低地震对建筑结构的影响，将建筑结构与地面隔离开来的想法由来已久。上世纪六十年代，美国Kelly提出了叠层橡胶支座隔震的方法，这种方法在以后的桥梁设计中得到了广泛应用。1994年的美国圣费南尔多地震、1995年日本阪神地震中已经证明了减、隔震技术对于提高结构抗震的能力具有良好的效果。到目前为止，在世界范围内，至少有20个国家在桥梁的抗震、抗风设计和抗震加固中采用了减、隔震技术。 在传统桥梁结构抗震设计概念及机理中，主要

6、是依靠桥梁结构、构件自身具有的强度、延性变形、耗能能力来抗震的。这通常容许很大的地震力和能量从地面传递给结构，而抗震设计主要考虑的问题是如何为结构提供抵抗这种地震力的能力。尽管通过适中选择容许出现延性损伤的位置和仔细设计关键部位构件的细部构造可以确保结构的整体性，防止桥梁发生倒塌，但桥梁结构构件的损伤是不可防止的。 与依靠增加结构构件自身强度、变形能力来抵抗地震反响的传统结构的抗震设计方法相比，结构的减、隔震技术无论在提高结构的整体抗震性能方面还是在降低结构的工程造价方面都具有很明显的好处。 2 减震装置的类型 近几十年来，为了提高结构的抗震性能，国内外大量研究人员提出了许多新的抗震技术，主要

7、包括减、隔震技术、被动控制技术、主动控制技术及混合控制技术等。减、隔震技术是指通过采用减隔震装置来尽可能地将结构或部件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动别离开来，大大减少传递到上部结构的地震力和能量。在满足正常使用要求的情况下，这种别离或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的阻尼来实现。从性质上说，减、隔震方法也是结构控制方法中的一种，属于被动控制技术。通过这些新技术，尤其是减、隔震技术在实际桥梁结构中的应用，一方面提高了结构的抗震性能，另一方面，通常可以降低整个工程的造价。在一些特殊情况下，入跨越强震区域，采用这些新技术有时是解决实际桥梁结构抗震问题的唯一有效途径。 而本文的研究对象是成都

8、二环路高架桥工程中使用的两种减隔震支座板式橡胶支座和GPZ盆式橡胶支座，研究两种支座的特性和减隔震支座的缺乏。 2.1 板式橡胶支座及四氟滑板支座特性 板式橡胶支座的主要功能就是将桥梁上部结构的反力可靠地传递给墩台，并同时能适应桥梁上部结构的变形。根据这些性能要求，不管是公路桥梁板式橡胶支座还是圆形球冠板式橡胶支座在垂直方向应具有足够的刚度，从而保证在最大竖向荷载作用下桥梁支座产生较小的压缩变形，一般要求支座的最大压缩变形不得超过橡胶厚度的15。橡胶支座在水平方向那么应具有一定柔性，以适应车辆制动力、温度、混凝土收缩变化及活载作用下梁体的水平位移。同时，橡胶支座的厚度要能适应梁体转角的需要。

9、公路桥梁板式橡胶支座可分为非加劲支座和加劲支座两种。非加劲支座只有一层橡胶构成，在水平力的使用下能使橡胶支座能满足水平位移的需要，但在竖向荷载作用下,支座的垂直压缩变形过大，橡胶向侧向膨胀，在四周产生较大的凸突，此处橡胶有较大的拉伸变形，而产生应力老化。这类支座在荷载较大的桥梁上很少采用。 板式支座的设计理念就是为了既可承受较大的垂直荷载，又能满足支座水平位移量的要求，通常可用假设千层橡胶片和薄钢板为刚性加劲物组合而成(加劲物也可用帆布、钢丝网或钢筋)。将各层橡胶与钢板之间经涂胶粘剂加压硫化牢固地粘结成为一体。使板式支座在竖直荷载作用下，嵌入橡胶片之间的钢板将约束橡胶的侧向膨胀，从而使垂直变形

10、相应减少，可大大提高支座的竖向刚度。此时橡胶支座的竖向变形。 而四氟滑板式支座那么是在板式橡胶支座的外表粘复一层1.5mm-3mm厚的聚四氟乙烯板。四氟滑板式支座除具有板式橡胶支座的所有功能外，由于采用了聚四氟乙烯滑板使梁底不锈钢板之间的摩擦系数变得很低，可以使桥梁上部构造的水平位移，不受桥梁支座本身剪切变形量的限制，能满足一些桥梁的大位移量需要。 板式橡胶支座的支座力学性能要求见下表1。 表1板式橡胶支座的支座力学性能 板式橡胶支座抗压弹性模量E和支座形状系数S应按以下公式计算： E=5.4G·S2 矩形支座S=l0a·l0b/2t1 圆形支座S=d0/4t1 式中：E支

11、座抗压弹性模量，MPa； G支座抗剪弹性模量，MPa； S支座形状系数； l0a矩形支座加劲钢板短边尺寸，； l0b矩形支座加劲钢板长边尺寸，； d0支座中间单层橡胶片厚度，； 4t1圆形支座加劲钢板直径，。 图1板式橡胶支座 2.2 GPZ盆式橡胶支座特性 GPZ盆式橡胶支座又称为GPZ公路桥梁盆式橡胶支座,它是一种专用于公路桥梁的桥梁支座产品。盆式橡胶支座是将橡胶块安置于密封钢盆中的，在三向受力的情况下，而产生相应的反力，承受桥梁的垂直荷载，同时,支座可以利用橡胶的弹性，满足梁端的转动，通过焊接在上座板上的不锈钢板与聚四氟乙烯来进行自由滑移，就可以完成桥梁上部构造的水平位移。盆式支座具有结

12、构合理、变形小、水平位移量大、承载能力大、转动灵活、并有良好的缓冲性能的特点，是公路桥梁连续式桥梁支座的最正确选择。 GPZ公路桥梁盆式橡胶支座在组装前应用丙酮或酒精将四氟板和不锈钢滑板擦洗干净,然后在四氟板储脂坑内注满5201-2硅脂。然后再安装地脚螺栓、预埋底柱及防尘罩。在安装盆式橡胶支座时，应注意将地脚螺栓穿入顶板并旋入底柱内，顶板与底柱之间垫上2mm厚的橡胶垫圈。底柱放入预留孔内，调整好支座平面位置和设计标高后，用环氧树脂砂浆填满预留孔。支座四脚高差不得大于2mm。当GPZ公路桥梁盆式橡胶支座安装就位后，应在顶、底板四周安装防尘罩。防尘罩不应影响支座的滑移与转动性能。 图2盆式橡胶支座

13、 盆式橡胶支座性能如下： 竖向承载力 本标准系列支座的竖向承载力分31级，即0.8、1.25、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、7、8、9、10、12.5、15、17.5、20、22.5、25、27.5、30、32.5、35、37.5、40、45、50、55和60。 在竖向设计荷载作用下，支座压缩变形值不得大于支座总高度的2，盆环上口径向变形不得大于盆环外径的0.5，支座剩余变形不得超过总变形量的5。 水平承载力 本标准系列中，固定支座在各方向和单向活动支座非滑移方向的水平承载力均不得小于支座竖向承载力的10。抗震型支座水平承载力不得小于支座竖向承载力的20。 转角 支座转动角度不得

14、小于0.02rad。 摩阻系数 加5201硅脂润滑后，常温型活动支座设计摩阻系数最小取0.03。 加5201硅脂润滑后，耐寒型活动支座设计摩阻系数最小取0.06。 5) 位移 活动支座位移量超过规定时，可按实际需要适当加大位移量。 3存在缺乏 减隔震技术的应用就是通过隔振装置、耗能部件以及同桥梁结构其他构件的共同作用来抵抗预期的设计地震，使其满足预期的性能目标。在明确隔震桥梁结构在不同水准地震作用下，结构预期的性能和各构件在抗震中所起作用的根底上，设计人员应根据结构预期的性能目标，“告诉结构在不同水准地震作用下该怎么做，即抵抗地震力时结构逐层弱化的传力路径、耗能机构，是惯性力顺利地传递到下部结

15、构和根底，且在整个变化过程中结构的性能是延性的。要到达这个目的，更多的是依赖于设计人员的经验和对结构在地震作用下的性能的深刻理解，通过合理的设计、构造细节、构造措施来实现，而不是通过复杂的分析方法。 因此，在应该减隔震技术时，为了确保在地震作用下这些减震、隔震装置能有效发挥主导作用，其他构件抗震为辅，必须对整个桥梁构造体系的抗震传力路径清晰的理解，其次是必须采用有效地细构造措施来给予保证。这也就是提醒设计人员等对确保减隔震装置正常发挥作用的一些构造措施、细节给予足够的重视。当前我国还没有完善的桥梁减隔震设计标准，也缺乏足够的经验积累，尤其是在构造细节、构造措施方面，而这些方面如果设计不合理，可能导致最终的减隔震装置无效，甚至是有害的。 为了确保隔震支座在地震作用下充分发挥其作用，隔震支座可自由变形，必须确保足够的位移间隙。因此在伸缩缝间隙的设置、防落梁措施等构造措施的设置均应对此给予足够的重视。 4结论 近年来的几次大地震所造成的震害和巨大的经济损失已引起了桥梁结构设计人员、科研人员和社会相关业主的重视。而我国也面临着大规模的公路桥梁建设，跨越强震区桥梁的建造以及对桥梁结构抗震性能的重视，促使我国加快了在桥梁减隔震技术的研究和应用的步伐。 同时，桥梁减隔震技术的成功应用不仅取决于细致