橡膠支座與隔震技術(shù)是現(xiàn)代工程抗震的重要一環(huán),它代表了建筑防震理念從“抗”向“隔”與“耗”的轉(zhuǎn)變。隨著材料科學(xué)進(jìn)步與設(shè)計(jì)理論完善,未來隔震技術(shù)將進(jìn)一步推動(dòng)建筑與橋梁工程向著更安全、更經(jīng)濟(jì)、更耐久的韌性設(shè)計(jì)目標(biāo)發(fā)展。
豎向應(yīng)力控制:相關(guān)規(guī)范明確規(guī)定,隔震支座在重力荷載代表值下的豎向壓應(yīng)力不應(yīng)超過規(guī)定限值。同時(shí),在罕遇地震作用下,橡膠支座的豎向壓應(yīng)力必須控制在30MPa以下,以確保安全。
設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì):原理簡(jiǎn)單,摩擦擺隔震建筑可簡(jiǎn)化為單擺模型,其擺動(dòng)周期只取決于等效曲率半徑,與建筑物重量無關(guān);設(shè)計(jì)時(shí)無需考慮隔震層扭轉(zhuǎn)變形,從隔震結(jié)構(gòu)的剪重比可以直接估算出摩擦系數(shù)取值;選型簡(jiǎn)單,變形量和豎向承載力無耦合關(guān)系,確定摩擦系數(shù)和等效曲率半徑后即可進(jìn)行分析,支座選型僅與分析結(jié)果相關(guān),無需根據(jù)選型結(jié)果重新計(jì)算。
板式橡膠支座(含GJZ、GYZ系列)由多層橡膠與薄鋼板經(jīng)鑲嵌、粘合、硫化工藝復(fù)合而成,具有承載力強(qiáng)、適應(yīng)變形能力佳等特點(diǎn)。其耐火性能需滿足相關(guān)建筑防火規(guī)范,部分型號(hào)通過優(yōu)化橡膠配方與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可達(dá)到更高防火等級(jí)。支座反力通過平面?zhèn)鬟f,避免力流頸縮,傳力路徑合理高效。
所有計(jì)算與驗(yàn)算需嚴(yán)格遵循《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62-2004)的要求,不得突破規(guī)范限定的安全閾值。
高阻尼橡膠支座(HRB)HIGHDAMPINGRUBBERBEARING隔減震設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn):隔震、減震裝置即使震后產(chǎn)生較大的永久變形或損壞,其拉位、更換或維修也要比更換、維修結(jié)構(gòu)方便、經(jīng)濟(jì);隔震層ISOLATIONLAYER隔震層部件出廠合格證書;隔震層部件的產(chǎn)品性能出廠檢驗(yàn)報(bào)告;隔震層部件的改裝、更換或加固,應(yīng)在有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行。
環(huán)境因素:隔震層的潮濕、臨時(shí)泡水等情況,可能造成摩擦擺隔震支座中的非不銹鋼部分銹蝕,進(jìn)而影響滑移面的摩擦系數(shù),導(dǎo)致故障。
建筑橡膠支座由多層天然橡膠與至少兩層以上相同厚度的薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成.通過了解他的做工特點(diǎn)我們能知道橡膠,鋼板及硫化工藝會(huì)影響建筑橡膠支座的質(zhì)量;從這三方面我們來了解那些因素影響建筑橡膠支座的質(zhì)量問題:看橡膠原料:我們?cè)诓少徑ㄖё鶗r(shí)要注意觀察支座的橡膠表面色澤及亮度.好的橡膠會(huì)比較油量黝黑建筑支座內(nèi)部的鋼板是伸縮縫承載力的保證.所以鋼板厚度要有嚴(yán)格要求標(biāo)準(zhǔn),通常建筑支座廠家都會(huì)對(duì)鋼板進(jìn)行除銹噴砂工藝處理從而保證橡膠與鋼板的粘接建筑支座制作工藝通常為硫化.因此在硫化時(shí)間和溫度控制十分重要.不同規(guī)格規(guī)格的建筑支座要求硫化時(shí)間不同在采購建筑橡膠支座時(shí)選購與自己設(shè)計(jì)紙相配套產(chǎn)品,這樣更能幫助我們選購到性價(jià)比高的支座產(chǎn)品.圓形球冠板式橡膠支座的是在板式橡膠支座的頂部用橡膠制造成球形表面,球冠中心橡膠厚為4-8MM,它除了公路建筑板式橡膠支座所具有的所有功能外,通過球冠調(diào)節(jié)受力狀況,適用于有縱橫坡度的立交橋及高架橋,以適應(yīng)2%到4%縱橫坡下,其雙林梁與支座接觸面的中心趨于圓形板式橡膠支座的中心。

支座的應(yīng)力分布狀態(tài)需結(jié)合承壓、承剪和轉(zhuǎn)動(dòng)工況綜合考量,通過拉伸荷載與拉伸位移曲線測(cè)試,確定破壞時(shí)的拉應(yīng)力,為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù);隔震層以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,需滿足嵌固剛度比和隔震后設(shè)防地震的抗震承載力要求,并按罕遇地震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗剪承載力驗(yàn)算。
公路建筑盆式橡膠支座克服了以我們以往板式橡膠支座的一些缺點(diǎn),其主要產(chǎn)品構(gòu)造特點(diǎn)有二:一是將橡膠塊放置于凹型的鋼盆內(nèi),使橡膠處于有側(cè)限受壓狀態(tài),大大提高了支座的承載力;其二是利用嵌放在金屬盆頂面的填充聚四氟乙烯板與不銹鋼板相對(duì)摩擦系數(shù)小的特性,保證了活動(dòng)支座能滿足梁水平移動(dòng)的要求。
橡膠支座的技術(shù)參數(shù)與應(yīng)用要求已被納入多項(xiàng)國家規(guī)范,如《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)程》(TBJ2-85)及《鐵路建筑板式橡膠支座技術(shù)條件》(TB/T1893-87)等,為工程設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)量驗(yàn)收提供了明確依據(jù)。
鉛芯橡膠支座剪切彈塑性力學(xué)性能試驗(yàn)研究通過鉛芯橡膠支座剪切彈塑性力學(xué)性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),其力學(xué)行為具有明顯的加載時(shí)程依賴性:同一水平應(yīng)變下,水平剪切剛度隨加載次數(shù)增加逐漸減小,最終趨于穩(wěn)定;不同應(yīng)變等級(jí)下,水平剪切剛度隨應(yīng)變?cè)龃蠖档?。該試?yàn)結(jié)果為隔震結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了關(guān)鍵技術(shù)依據(jù)。五、板式橡膠支座的形狀分類板式橡膠支座按形狀可劃分為矩形板式、圓形板式、球冠圓板式、圓板坡形等類型,不同形狀支座的適配場(chǎng)景需結(jié)合工程結(jié)構(gòu)形式、受力特點(diǎn)及位移需求綜合確定,其核心性能均需滿足豎向承載、水平位移及梁端轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)要求。
影響:上述異常情況若未能被及時(shí)識(shí)別并處理,將直接影響支座的正常工作狀態(tài),顯著縮短其使用壽命,對(duì)結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成潛在威脅。
抗震力計(jì)算:根據(jù)相關(guān)規(guī)范,作用于板式橡膠支座上的地震力需依據(jù)特定公式分別計(jì)算,并取計(jì)算結(jié)果中的較大值作為設(shè)計(jì)控制值。
采用砂墊層、軟粘土、橡膠墊等柔性材料作為隔震層,地震發(fā)生時(shí),隔震層通過塑性變形、摩擦耗能等方式重復(fù)吸收地震波能量;
預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁,其支座頂面可稍后傾;非預(yù)應(yīng)力梁其橡膠支座頂面可略微前傾,但傾斜角度不得超過5。預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁,其支座頂面可稍后傾;非預(yù)應(yīng)力建筑支座頂面可略微前傾,但傾斜角度不得超過5。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的張拉控制應(yīng)力,張拉順序,張拉條件(如張拉時(shí)的混凝土強(qiáng)度等),必要的張拉測(cè)試要求等;預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和檢驗(yàn)要求。預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸和堆放要求。預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。預(yù)制構(gòu)件詳圖及加工圖。

2010 年 2 月 27 日,智利遭受了 8.8 級(jí)特大地震的猛烈襲擊,這場(chǎng)地震成為了檢驗(yàn)隔震技術(shù)實(shí)際效果的 “試金石”。在此次地震中,采用橡膠隔震支座的建筑展現(xiàn)出了令人驚嘆的抗震性能,與未采用隔震技術(shù)的建筑形成了鮮明對(duì)比。
對(duì)建筑高度的限制:支座本身的構(gòu)造高度會(huì)影響建筑凈空。
當(dāng)前,板式橡膠支座的生產(chǎn)尚未完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流程,硫化之前的工序如下料、裁片、疊層等環(huán)節(jié)仍主要依賴手工操作。這些工序的質(zhì)量控制與操作人員的熟練程度密切相關(guān),直接影響支座的最終性能與結(jié)構(gòu)安全。
加載頻率相關(guān)性能水平剛度按表7中的要求,測(cè)定被試橡膠支座在設(shè)計(jì)壓應(yīng)力作用下,剪切變形R=100^時(shí),加載頻率/分別為0.02,0.05,0.1,0.2時(shí)的水平剛度和等效黏滯阻尼比,并計(jì)算與F=0.21HZ時(shí)的相應(yīng)比值等效粘滯阻尼比4溫度相關(guān)性能水平剛度按表7中的要求,測(cè)定被試橡膠支座在設(shè)計(jì)壓應(yīng)力作用下,剪切變形R=100%,溫度T分別為﹣10℃,0℃,20℃,40℃時(shí)的水平剛度和等效黏滯阻尼比,并計(jì)算與T=20℃時(shí)的相應(yīng)比值等效粘滯阻尼比對(duì)用于高寒地區(qū)的建筑橡膠支座,可根據(jù)需要補(bǔ)充進(jìn)行低溫試驗(yàn)。
四氟板式橡膠支座多適用于大跨徑、多跨連續(xù)、簡(jiǎn)支梁連續(xù)板等結(jié)構(gòu)的大位移量的建筑。四氟板式橡膠支座適用于大跨度、多跨連續(xù)、簡(jiǎn)支梁連續(xù)板等結(jié)構(gòu)的大位移量建筑。四氟板式橡膠支座由純聚四氟乙烯板、氯丁橡膠和Q235鋼板硫化粘結(jié)而成。四氟板式橡膠支座由上支座板、不銹鋼板、凹氟板式橡膠支座、下支座板和防護(hù)罩組成。四氟板與不銹鋼板間應(yīng)放5201-2硅脂潤滑油。四氟板與不銹鋼板間應(yīng)放5201一2硅脂潤滑油。四氟滑板支座的安裝施工方法與普通板式支座的安裝方法基本相同,需要注意的就是以上幾點(diǎn)。四氟乙烯板式橡膠支座是在普通板式橡膠支座上粘接一層厚1.5-3MM的聚四氟乙烯板而成。松動(dòng)螺栓,檢查有無剪斷,清洗上油,以免銹死,然后重新堅(jiān)固。雖然我們規(guī)定大反力,不超過容許承載力的5%,但橡膠支座實(shí)際的安全系數(shù)一般在5以上。隨后,因更換舊梁及新建工程的需要,太原、上海、濟(jì)南、沈陽等鐵路局也都相繼采用了板式橡膠支座。隨著激振頻率的增加,流入橋墩的總功率流逐漸下降,這是由于建筑結(jié)構(gòu)的低通濾波效應(yīng)。隨著科技的進(jìn)步、試驗(yàn)手段的完善以及實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn),這些標(biāo)準(zhǔn)都在不斷不斷修訂與完善。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,預(yù)計(jì)日后仍有更多類型車輛將出現(xiàn)在我國的高速公路和建筑上。
隔震效果好:通過球面滑動(dòng)面的摩擦耗能機(jī)制,能夠顯著減小地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞,降低建筑物的震動(dòng)響應(yīng)。
定位放線:根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,從蓋梁中心線向兩側(cè)放樣墊石中心點(diǎn),精確計(jì)算蓋梁中心線與墊石中心的距離,確保支座安裝位置準(zhǔn)確。
未來應(yīng)用趨勢(shì)聚焦三點(diǎn):①大位移、高阻尼支座研發(fā)(適配超高層與大跨度建筑);②智能支座(植入傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)位移與應(yīng)力);③綠色材料應(yīng)用(再生橡膠、環(huán)保防腐涂料),推動(dòng)橡膠支座向 “高可靠、長壽命、智能化” 方向發(fā)展。

四、支座性能測(cè)試與驗(yàn)收
自振周期穩(wěn)定,支座滑動(dòng)面由特殊金屬及高分子耐磨材料制成,具備較低摩擦系數(shù)和高阻尼的特性。
因修建隔震橡膠支座的描繪與配方科學(xué)合理,與傳統(tǒng)的抗震布局比較,上部布局的地震反響減小到前者的1/4~1/8左右,安全可靠度大大進(jìn)步,修建的設(shè)防方針通??梢赃M(jìn)步一個(gè)設(shè)防等級(jí);傳統(tǒng)的設(shè)防方針是小震不壞,中震可修,大震不倒,而隔震修建能做到小震不壞,中震不壞或輕度不壞,大震不損失運(yùn)用功用,橡膠支座隔震技能是以柔克剛廣泛應(yīng)用在隔震職業(yè)傍邊其潛在的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是非常可觀,按施工經(jīng)歷,隔震橡膠支座布局通常比非隔震布局造價(jià)下降7%~15%。
在板式橡膠支座組裝過程中,必須使用丙酮或酒精將支座相對(duì)滑動(dòng)面(包括不銹鋼表面與聚四氟乙烯表面)徹底清潔,確保無灰塵和雜質(zhì)殘留,這是保證支座正常工作的重要環(huán)節(jié)。
圓型板式橡膠支座的技術(shù)優(yōu)勢(shì):圓型板式橡膠支座作為工程中常用的支座類型,具備多項(xiàng)突出優(yōu)點(diǎn):其一,彈性性能優(yōu)異,可有效吸收上部結(jié)構(gòu)各方向的變形,適配結(jié)構(gòu)受力后的形態(tài)調(diào)整;其二,承壓面受力均勻,與矩形支座相比,不存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,能顯著提升支座的承載穩(wěn)定性;其三,安裝便捷性強(qiáng),無需考慮方向?qū)ξ唬珊?jiǎn)化施工流程;其四,經(jīng)濟(jì)性與維護(hù)性良好,相較于同等功能的其他類型支座,造價(jià)更低,后續(xù)維修養(yǎng)護(hù)操作簡(jiǎn)便。
預(yù)制梁安裝要點(diǎn):預(yù)制梁支座安裝的核心在于保證梁底與墊石頂面的平行度與平整度,確保與橡膠支座上下表面全面密貼,避免出現(xiàn)偏心受壓、脫空及不均勻受力等不良現(xiàn)象。
標(biāo)準(zhǔn)的多層橡膠支座由交替疊合的橡膠層與加勁鋼板構(gòu)成。加勁層能顯著提升支座的抗壓強(qiáng)度與抗壓剛度,而無加勁層的簡(jiǎn)易型號(hào)僅適用于小跨徑建筑。其中,鉛芯橡膠支座更通過鉛芯的塑性變形吸收地震能量,震后依靠鉛的動(dòng)態(tài)恢復(fù)特性與橡膠的彈性恢復(fù)力,促使建筑結(jié)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位。
摩擦擺支座(FPS):利用球面滑動(dòng)摩擦原理,允許建筑物在水平方向上有位移,從而減小地震沖擊力。
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