新型减隔震支座的研究.docx

新型减隔震支座的研究【摘要】：普通桥梁减隔震支座可能发生翻滚失稳并且存在肥大等弊端。针对这些问题提出一种新型减隔震支座它是由聚四氟乙烯滑板、肘块、支柱和高弹性阻尼橡胶体通过连杆连接而成。通过理论推导和分析得出了新型减隔震支座的等效刚度和等效阻尼比的计算式和系统周期图示。应用大型专业分析软件ANSYS对实际桥梁进行建模分析结果表明新型减隔震支座的应用可以使桥梁的减隔震效果达到50%以上。【关键词】：桥梁；新型减隔震支座；特征参数；减隔震效果中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：引言减隔震支座可以有效地增加结构阻尼延长结构的自振周期减轻地震对桥梁结构的破坏作用。现在常用的减隔震支座有分层橡胶支座(板式橡胶支座)、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等几种类型。由于这些橡胶支座都是通过水平剪切变形来满足增加桥梁的一阶固有周期的要求水平位移量不能超过支座直径的四分之三否则会发生翻滚失稳破坏所以对于中、大型桥梁这些减隔震支座就要做的很肥大从而导致设计、施工、造价等方面的问题。抗震型盆式橡胶支座同样面临着纵向位移量受限、自复位能力差等问题。开发一种既能满足正常使用和减隔震要求又廉价和便于施工的新型减隔震支座具有重要的意义。一、新型减隔震支座的构造和工作机理新型减隔震支座是由聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座、支柱和高弹性阻尼橡胶体通过连杆连接而成。活动支座的构造如图1所示。梁体由聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座支撑用连杆将支柱与高弹性阻尼橡胶体连接起来高弹性阻尼橡胶体由挡板和支撑固定。未发生位移时(支柱在支座正中间)高弹性阻尼橡胶体与支柱的间距为D一段连杆的长度为L且满足D/2固定支座的构造与活动支座相似但2L=D并且由销钉将支柱固定于侧向挡板销钉强度可满足正常运营要求。发生地震时销钉被剪断固定支座开始滑动机理同活动支座。二、新型减隔震支座的材料和制作工艺橡胶是一种具有高弹性的高分子材料橡胶在外力的作用下具有很大的变形能力(伸长率可达500%~1000%)外力除去后又能很快恢复到原始尺寸。橡胶材料除了具有较高的抗压强度和抗剪强度外还具有较高的抗拉强度。新型减隔震支座主要由聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座和高弹性阻尼橡胶体组成聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座的材料和制作在此不作详述。橡胶体要有足够的弹性和阻尼而通常在增大橡胶的弹性时会使它的阻尼减小为使其弹性和阻尼同时达到要求可在高弹性阻尼橡胶中夹入钢弹簧制成高弹性阻尼橡胶体。又为了使其在受拉时受力均匀应在两端设置钢盖板。三、减隔震技术的发展及使用条件近一个世纪以来将建筑物与由强震产生的地面运动的破坏作用分离开来的思想一直吸引着许多人。为了达到这个目的提出了许多很有创造性的减隔震装置。但是减、隔震技术最初是用于建筑结构抗震的随后才用于桥梁结构之中。经过日本关东大地震、中国唐山大地震的考验减、隔震技术在工程中的应用更是得到了一致的肯定。对它的研究也越来越多。减隔震技术对桥梁抗震性能的提高作用是毋庸置疑的它能够全面的降低地震荷载减轻地震荷载对桥梁结构的危害但并不是所有的桥梁都能使用减、隔震技术的。对于如下一些情况不宜使用减隔震设计:(1)基础周围的土层易于发生液化时；(2)下部结构柔性大桥梁结构本身的固有周期比较长；(3)由于基础周围地基软弱桥梁周期加长可能引起地基与桥梁共振；(4)支座中出现负反力的情况。三、新型减隔震支座的参数计算1、等效刚度由新型减隔震支座的工作机理其刚度为分段函数当梁体正常伸缩变形时位移量S小于等于2L-D刚度为聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座摩擦所提供的刚度因为此时没有自复位能力等效剪切刚度为0；当位移量S超过2L-D而小于等于D时系统的等效剪切刚度为高弹性阻尼橡胶体的拉伸等效剪切刚度K′；当位移量S超过D时系统的等效剪切刚度为高弹性阻尼橡胶体的拉伸等效剪切刚度K′和压缩等效剪切刚度K″之和。2、等效阻尼比新型减隔震支座的等效阻尼比同样不是定值即聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座摩擦所提供的刚度为K1高弹性阻尼橡胶体的拉伸刚度为K2高弹性阻尼橡胶体的压缩刚度为K3。当2L-D系统等效粘滞阻尼系数为C=Ceqs+Ceqr式中:Ceqs为聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座的阻尼系数；Ceqr为高弹性阻尼橡胶体的阻尼系数。系统等价阻尼比:ξ=C／2Mω=ξ1+ξ2式中:ξ1为聚四氟乙烯滑板与肘块构成的支座的阻尼系数对应的结构的阻尼比ξ2为高弹性阻尼橡胶体的阻尼系数对应的结构的