桥梁新型减隔震支座的研究进展.docx

桥梁新型减隔震支座的研究进展【摘要】：本文介绍了桥梁减隔震体系的工作原理回顾了减隔震支座中常用的滑动摩擦体系、橡胶类体系、钢耗能体系的基本特点、设计参数及工程应用实例。【关键词】：桥梁；减隔震；支座研究中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：引言桥梁支座作为桥梁结构受力的关键构件不仅承担着传递上部结构荷载至墩台适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素的作用同时还确保了上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。近年来随着社会经济水平的提高生命线抗震减灾工程不断受到重视作为上、下部结构传力核心的桥梁支座也开始承担起减隔震的功能。本文通过介绍桥梁支座的主要原理及研究应用情况提出新型减隔震支座研发的合理思路。一、桥梁常用减隔震支座1、普通减震阻尼橡胶支座(MRB)普通减震阻尼橡胶支座一般采用天然橡胶或氯丁二氯橡胶制造。这种支座只具有弹性性质本身并无显著的阻尼性能因此通常需要和阻尼器一起并行使用。目前国内桥梁建设中广泛采用的盆式橡胶支座与此类同。由于它采用天然橡胶因此本身无明显的阻尼性能阻尼比很小。该支座能够增加桥梁结构的柔性减小桥梁结构的地震反应但不能很好的控制梁体位移因此一般需与阻尼机构一起使用。2、铅芯减震阻尼橡胶支座在普通减震阻尼橡胶支座中部竖直地灌入铅棒就成为铅芯减震阻尼橡胶支座。灌人铅棒的目的一是提高支座的吸能效果确保支座有适度的阻尼。二是增加支座的早期刚度对控制风反应和抵抗地基的微震动有利。铅芯减震阻尼橡胶支座既有隔震作用又有阻尼作用因此它可以单独地在隔震系统中使用而无须另设阻尼器使隔震系统的组成变得比较简单。由于纯铅材料具有较低的屈服点和较高的塑变耗能能力使铅芯减震阻尼橡胶支座的阻尼比可达到30%左右。由这种橡胶支座组成的隔震系统作为主导产品己广泛应用于国外的大中型桥梁并取得了良好的效果。3、高阻尼减震支座这种支座采用高阻尼橡胶材料制造。高阻尼橡胶可以通过在天然橡胶中掺入石墨得到根据石墨的掺人量可调节材料的阻尼特性。高阻尼橡胶也可由高分子合成材料制成这种人工合成橡胶不仅阻尼性能好而且抗老化性能也极佳阻尼比可达到15%左右。和铅芯减震阻尼橡胶支座一样高阻尼减震橡胶支座同时具备隔震器和阻尼器两方面的功能可在隔震系统中独立使用。但这种橡胶的性能尚不稳定对加载幅值和加载时间有很强的依赖性还需进一步研究改进。二、新型减隔震支座的研究思路普通的减隔震支座都是在墩、梁之间起到很强的连接作用的这种支座在地震来临时会将很大一部分地震荷载传递给梁体容易造成梁体的位移过大而发生落梁、梁端碰撞等较为严重的地震灾害同时由于梁体自重引起的惯性力会进一步增大墩顶的位移导致墩底弯矩过大而破坏。如果我们能研制出一种在无震或小震的情况下可以很好的连接墩、梁将上部荷载传递给墩台而在大震来临时这种连接关系可以很快解除希望支座在此时转变为一种滑动机构这样就可以大大降低甚至隔断墩与梁体之间的相互作用减小桥墩受力从而保护桥墩。这种滑动摩擦隔震体系的最大优点是：对输入地震波的频率不敏感隔震范围较广泛。在地震力作用下传到上部结构的最大加速度近似等于支座的摩擦系数下部结构受到的最大水平力近似等于摩擦力。三、新型滑动摩擦隔震支座研究新型滑动摩擦隔震支座的工作原理是：在无震或小震时支座四周的竖向挡板和滑动体系共同承受竖向荷载；当地面激励超过某一限度即支座挡板被剪坏后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。1、滚轴式隔震支座滚轴式隔震支座的作用原理是：当无震或小震时由支座四周的挡板承受竖向荷载滚轴并不受力其构造示意图如图1所示。挡板由螺栓连接当支座所受的剪切力超过螺栓抗剪强度、支座变位亦即最大相对位移超限上、下支座板就会错位此时上滑动面会落到滚轴上滚轴开始发挥作用如图2所示。这时上部结构传递给桥墩的地震力仅仅是由于滚轴摩擦而引起的其数值与使用普通支座时上部结构传递给墩顶的地震力相比己经小了很多。图1滚轴式隔震支座图2滚轴式隔震支座作用示意图这种滚轴式支座具有非常好的隔震性能能有效的隔断地震时上部结构因为惯性而传递给桥墩的巨大的地震力使其减小为因为摩擦引起的很小的摩擦力但是该种支座存在着一些缺点主要有：该支座不能提供横向位移功能；不能提供转动功能。因此单独将其作为一种支座使用其局限性是比较明显的但是如果我们将其和普通的具有横向位移能力和转动能力的支座结合起来一起使用时性能将会非常优越比如我们可以将普通支座通过焊接或者螺栓等的连接安装在该滚轴