支座使用階段的平均壓應(yīng)力控制在10MPa范圍內(nèi)(當(dāng)形狀系數(shù)S<7時(shí)可適當(dāng)降至8MPa);對(duì)于橡膠硬度為60(IRHD)的材料,其常溫下剪變模量通常取1.0MPa。這些參數(shù)的嚴(yán)格控制對(duì)確保支座長(zhǎng)期性能至關(guān)重要。
在眾多基礎(chǔ)隔震構(gòu)件中,建筑隔震橡膠支座是應(yīng)用比較廣泛的。隔震橡膠支座是由柔軟的薄橡膠板和堅(jiān)硬的薄鋼板分層交替疊合、模壓硫化而成。其中橡膠層與鋼板緊密黏結(jié),當(dāng)橡膠支座承受上部結(jié)構(gòu)的自重和使用荷載時(shí),橡膠層的橫向伸展受到鋼板的約束,豎向剛度增大,使橡膠支座具有足夠的豎向剛度和承載能力,有利于穩(wěn)定地支承建筑物;當(dāng)橡膠支座承受水平荷載時(shí),其橡膠層的相對(duì)位移大大減小,使橡膠支座可達(dá)到很大的位移而不致失穩(wěn),并且保持較小的水平剛度。
材質(zhì)與工藝保障:內(nèi)部承重鋼板是承載力的核心保障,需嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) —— 厚度達(dá)標(biāo)且采用成品板材,嚴(yán)禁使用折彎板等非標(biāo)材料;鋼板需經(jīng)過(guò)除銹、噴砂處理,確保與橡膠層的牢固粘接,避免層間剝離。
通常在布置支座時(shí)需要考慮以下的基本原則:上部結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)時(shí),支座應(yīng)能同時(shí)適應(yīng)建筑順橋向(X方向)和橫橋向(Y方向)的變形;支座必須能可靠的傳遞垂直和水平反力;支座應(yīng)使由于梁體變形所產(chǎn)生的縱向位移、橫向位移和縱、恒向轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能不受約束;鐵路建筑通常必須在每聯(lián)梁體上設(shè)置一個(gè)固定支座;當(dāng)建筑位于坡道上,固定支座一般應(yīng)設(shè)在下坡方向的橋臺(tái)上;當(dāng)建筑位于平坡上,固定支座宜設(shè)在主要行車方向的前端橋臺(tái)上;支座各部應(yīng)保持完整、清潔。
保護(hù)層維護(hù):支座的側(cè)向保護(hù)層是使用中易受損的薄弱環(huán)節(jié)。必須嚴(yán)格禁止出現(xiàn)破損、裂紋、缺膠、露鐵、起鼓等現(xiàn)象。絕對(duì)不可以使用502等非結(jié)構(gòu)用膠水進(jìn)行臨時(shí)修補(bǔ),以免改變材料性能或掩蓋潛在問(wèn)題。
精確放樣與定位:支座墊石的位置放樣通常以蓋梁中心線為基準(zhǔn),向兩側(cè)進(jìn)行。通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出蓋梁中心線至各墊石中心的距離,從而準(zhǔn)確定出墊石中心點(diǎn)。在隔震支座安裝階段,必須對(duì)支墩(柱)頂面、支座頂面的水平度、支座中心的平面位置和標(biāo)高進(jìn)行全程觀測(cè)并詳細(xì)記錄。
構(gòu)造優(yōu)勢(shì):加工制造方便,成本相對(duì)低廉,相比鋼支座可大幅節(jié)約鋼材用量,且安裝便捷、后期維護(hù)成本低。
安裝構(gòu)造措施:在澆筑梁體前,應(yīng)于底座放置略大于支座的支撐鋼板,通過(guò)焊接錨固鋼筋與梁體連接,并與支撐板、梁模板共同構(gòu)成完整的支撐體系。通過(guò)上述工藝措施,可確保支座與梁底板、墊石頂面實(shí)現(xiàn)全面密合。
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在正式進(jìn)行支座布置前,應(yīng)進(jìn)行充分的模擬演習(xí),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)方案中潛在的技術(shù)問(wèn)題與施工組織問(wèn)題,及時(shí)修正技術(shù)參數(shù),確保人員、材料、機(jī)械設(shè)備到位,并合理組織施工工序。
隔震橡膠支座一般設(shè)于建筑基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間,具備優(yōu)良的水平變形能力,可顯著降低地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞。該技術(shù)施工簡(jiǎn)便、系統(tǒng)集成度高,已成為當(dāng)前提升建筑抗震性能的重要技術(shù)手段。
在落梁后不要急于拆除架梁設(shè)施,待每片梁落下后要仔細(xì)檢查板式橡膠支座是否有初始剪切現(xiàn)象,如果有一定要進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整這種現(xiàn)象只需稍微的起高一側(cè)梁端,板式橡膠支座就會(huì)在自身彈性作用下自動(dòng)復(fù)位,做到了這一點(diǎn)就為板式橡膠支座的初始剪切變形減少了很大的不利因素。
性能特點(diǎn):此類支座具備承載能力大、水平位移性能優(yōu)良的特點(diǎn),適用于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)。
說(shuō)到這里就要說(shuō)支座的使用壽命了,一般支座的使用壽命是10~20年,有的因?yàn)樘厥庠?,使用壽命更短,但是建筑的壽命遠(yuǎn)比支座長(zhǎng),所以要定期更換橡膠支座,這個(gè)時(shí)候有支座墊石,可以方便更換橡膠支座的時(shí)候騰出空間,方便放置千斤頂。
LRB500隔震支座適用于7度及以上地震烈度區(qū)的各類建筑結(jié)構(gòu),能夠在-40℃至+60℃的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作,具有耐腐蝕和抗老化的特點(diǎn),特別適用于沿海地區(qū)。該支座符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《橡膠支座一第3部分:建筑隔震橡膠支座》(GB20688.3-2006)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)等。
銹蝕與偏位:定期清理雜物,檢查防腐措施,偏位時(shí)需復(fù)核安裝精度。
單向滑動(dòng)支座同樣具備 800KN - 60000KN 的豎向承載力,轉(zhuǎn)角能力與雙向滑動(dòng)支座一致,為≥0.02rad 。但在位移能力上,它主要負(fù)責(zé)單向的位移調(diào)節(jié),范圍為 ±50 - ±200mm,這種特性使其在曲線橋以及溫差變化較大的區(qū)域發(fā)揮著重要作用,能夠針對(duì)性地滿足這些特殊結(jié)構(gòu)和環(huán)境下橋梁的位移需求。
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在橋梁工程中,支座作為連接上部結(jié)構(gòu)與下部墩臺(tái)的關(guān)鍵傳力部件,其性能直接影響橋梁的安全、耐久與使用功能。本文系統(tǒng)梳理了板式橡膠支座、盆式支座、球型支座及隔震支座等主流類型的技術(shù)特性、工作原理與核心應(yīng)用要點(diǎn),旨在為相關(guān)工程實(shí)踐提供清晰的技術(shù)參考。
偏心效應(yīng)控制:雖然上部結(jié)構(gòu)本身可能存在荷載與質(zhì)量分布偏心(即質(zhì)量分布偏離幾何中心),但由于隔震層的有效調(diào)節(jié)作用,這種偏心效應(yīng)的影響能夠得到有效控制。
任何一項(xiàng)與建筑結(jié)構(gòu)安全相關(guān)的新技術(shù)的推廣,通常都將經(jīng)歷研究、試驗(yàn)、試點(diǎn)再到廣泛應(yīng)用的較長(zhǎng)過(guò)程??拐鹦录夹g(shù)尤其要經(jīng)過(guò)發(fā)生概率較低的大地震的實(shí)際檢驗(yàn)方可推廣應(yīng)用。橡膠隔震支座經(jīng)歷了近50年的研究發(fā)展,目前橡膠隔震支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)合理、理論和試驗(yàn)研究成果比較豐富和完善,且經(jīng)歷多次地震檢驗(yàn)效果明顯,標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)健全,技術(shù)較成熟,已進(jìn)入推廣應(yīng)用期。在今后較長(zhǎng)時(shí)期橡膠隔震支座將成為建筑隔震依托的主要產(chǎn)品。目前,我國(guó)建筑上使用多的是普通橡膠支座和鉛芯橡膠支座。普通橡膠支座阻尼較小,地震作用下的水平位移較大,但變形后的恢復(fù)性能好。鉛芯橡膠支座在罕遇地震作用下水平位移較小,但是對(duì)于高頻波的隔震效果相對(duì)較差,且上部結(jié)構(gòu)高振型影響較大,針對(duì)兩種橡膠支座的性能特點(diǎn),通常采用兩種橡膠支座合理組合的建筑隔震體系可以達(dá)到較好的隔震效果,同時(shí)隔震層罕遇地震下的變形也能得到較好的控制。由于鉛芯橡膠支座在生產(chǎn)和使用過(guò)程中存在環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn),所以國(guó)際上開始探索使用高阻尼橡膠支座作為升級(jí)替代產(chǎn)品,高阻尼橡膠支座阻尼和水平剛度依賴于應(yīng)變頻率和幅值,對(duì)高頻波的隔震效果較好。高阻尼橡膠支座對(duì)橡膠材料性能要求較高,影響支座性能的因素較多,在試驗(yàn)研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上尚有許多難點(diǎn)需要突破。另外,由于市場(chǎng)工藝水平的限制,過(guò)去我國(guó)建筑隔震支座產(chǎn)品尺寸較小、性能不穩(wěn)定、產(chǎn)品繁雜,隨著工藝水平的提高,標(biāo)準(zhǔn)化的高性能大尺寸隔震產(chǎn)品必將成為主流,以適應(yīng)更高的建筑抗震性能要求。
可以看出:大部分功率流直接流入固定墩,只在活動(dòng)墩自振頻率附近的頻率段,功率流分擔(dān)到該活動(dòng)墩;隨著橡膠支座水平剛度的增加直接流入到固定墩的總功率流減小;對(duì)于活動(dòng)墩,采用橡膠支座后,流入的功率流突然增加,并隨著支座水平剛度的增大,功率流峰值減??;功率流峰值在該墩的自振頻率附近,隨著支座水平剛度的增加,峰值點(diǎn)相應(yīng)右移;加入橡膠支座后,增強(qiáng)了梁和橋墩的聯(lián)結(jié),使得功率流得到分流,將原來(lái)固定墩承受的功率流,分擔(dān)到各個(gè)活動(dòng)墩上。
隔震支座的連接工藝是保證隔震系統(tǒng)有效性的關(guān)鍵,它直接關(guān)系到隔震支座能否在地震中正常發(fā)揮作用,保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的安全。
鉛芯橡膠支座工作原理:此類支座不僅能可靠承受結(jié)構(gòu)物的垂直荷載與水平力,其核心阻尼元件——鉛芯,在結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時(shí)能產(chǎn)生滯回阻尼,通過(guò)自身的塑性變形有效吸收并耗散地震等動(dòng)力輸入能量。同時(shí),橡膠部分則為結(jié)構(gòu)提供必要的彈性恢復(fù)力,幫助結(jié)構(gòu)復(fù)位。
采用時(shí)程計(jì)算樓層剪力和樓層傾覆彎矩應(yīng)當(dāng)在設(shè)防烈度下計(jì)算。如果在小震下計(jì)算樓層內(nèi)力,隔震支座可能還沒(méi)有產(chǎn)生非線性反應(yīng),不能反應(yīng)隔震支座的效果;如果在大震下計(jì)算,那么上部結(jié)構(gòu)也有部分區(qū)域進(jìn)入飛線性,將這樣的計(jì)算結(jié)果代入小震設(shè)計(jì)是不合理的。只有在中震下,隔震結(jié)構(gòu)的隔震層進(jìn)入非線性耗能過(guò)程,而上部結(jié)構(gòu)基本保持彈性,計(jì)算得到的減震系數(shù)才能用于彈性設(shè)計(jì)中。此外,隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)在設(shè)防烈度下上部結(jié)構(gòu)基本完好,這點(diǎn)在水平減震系數(shù)的計(jì)算上反應(yīng);
一,橡膠支座轉(zhuǎn)動(dòng)的原因梁的彎曲變形;建筑縱橫坡的影響;混凝土面的不平整度;施工時(shí)的安裝誤差。一,原材料進(jìn)廠的質(zhì)量控制各種原材料進(jìn)廠后都要進(jìn)行檢測(cè),合格后方可入庫(kù)使用。一、板式建筑橡膠支座的結(jié)構(gòu)型式板式橡膠支座從結(jié)構(gòu)上分為普通板式橡膠支座和四氟板式橡膠支座。一、修建構(gòu)造計(jì)劃中的抗震辦法原理與技能一、一般要求支座應(yīng)符合《公路建筑盆式橡膠支座》(JT391-99)的有關(guān)規(guī)定。一般包括抗壓強(qiáng)度、抗壓彈性模量、抗剪彈性模量這三個(gè)方面。一般常在地下室外墻和后澆帶施工時(shí)使用。
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基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣泛,對(duì)于重要建筑和生命線工程來(lái)說(shuō),通過(guò)采用隔震技術(shù),提高了結(jié)構(gòu)的抗震能力,在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí),可有效地發(fā)揮其“生命線”功效(如醫(yī)院,消防指揮中心),保證其正常工作;將隔震技術(shù)用于放置貴重設(shè)備、儀器、產(chǎn)品的車間、倉(cāng)庫(kù),可避免設(shè)備、產(chǎn)品遭受破壞;用于建筑,可防止由地震災(zāi)害引起交通中斷;用于博物館,可使那些無(wú)價(jià)珍寶免遭震災(zāi);用于核電站,不致因地震引起核泄漏;用于那些有歷史價(jià)值的古建筑的加固修復(fù),可更有效地保持建筑的原有風(fēng)貌。
支座承載力需根據(jù)建筑恒載、活載的支點(diǎn)反力之和及墩臺(tái)支座數(shù)目綜合計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)需遵循以下原則:
隔震建筑由于有一層柔性隔震底層,能夠?qū)⒌卣鹉芰炕蚍答伝氐孛婊蛴筛粽饘游?,因此,不但可以確保結(jié)構(gòu)的整體安全’并且能夠減小甚至防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞,避免發(fā)生建筑物內(nèi)部裝修、室內(nèi)設(shè)備的破壞以及由此引起的次生災(zāi)害,甚至可以保證建筑物在地震時(shí)正常使用功能,這對(duì)醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園、消防中心、防災(zāi)控制中心等生命線工程或其它如博物館、計(jì)算中心等重要建筑物更具有特殊的重要意義。
在求得支座上所承受的豎向力和水平力、位移和轉(zhuǎn)角后,選定支座各部位尺寸并進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性等理論計(jì)算。在柔性墩結(jié)構(gòu)中,相應(yīng)的橡膠支座按水平荷載的分配來(lái)選擇。在上述的板式橡膠支座表面粘覆一層厚2MM-3MM的聚四氟乙烯板.就制作成聚四氟乙烯滑板式橡膠支座。在上支座板上設(shè)置導(dǎo)向槽或?qū)颦h(huán)來(lái)約束支座的單向或多向位移,可以制成球形單向活動(dòng)支座和固定支座。在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守以下原則:1.板式橡晈支座的容許壓應(yīng)力力8MPA,小壓應(yīng)力為2MPA。在設(shè)置的時(shí)候也一定要請(qǐng)專業(yè)的工作人員來(lái)設(shè)置、安裝。在伸縮裝置的鋼質(zhì)邊梁外側(cè)的錨固件,與梁端預(yù)埋鋼筋相焊接,澆筑高強(qiáng)度混凝土過(guò)渡段后,同梁體連結(jié)。
墊石處理:支撐墊石的標(biāo)高必須精確控制,這是防止單片梁四個(gè)支座受力不均的關(guān)鍵。標(biāo)高失控是導(dǎo)致支座脫空、進(jìn)而使受力大的支座變形超限的主要原因。
聚四氟乙烯滑板支座(滑動(dòng)支座):以聚四氟乙烯板與不銹鋼板作為滑動(dòng)面,摩擦系數(shù)極小,適用于大位移量情況。
四、支座性能測(cè)試與驗(yàn)收
橡膠支座的技術(shù)發(fā)展伴隨著持續(xù)深入的科學(xué)研究。為系統(tǒng)掌握其力學(xué)性能,1979-1981年間,鐵道部科學(xué)研究院對(duì)160塊不同規(guī)格、形狀系數(shù)和膠層厚度的支座進(jìn)行了全面的試驗(yàn)研究,項(xiàng)目于1982年9月通過(guò)部級(jí)技術(shù)鑒定,為規(guī)范制定和工程應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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