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高阻尼隔震橡胶支座

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高阻尼隔震橡胶支座
  隔 震 橡 胶 支 座 的 简 介
  隔震建筑(的原理是利用隔震器和阻尼器,延长建筑物的振动周期及增加阻尼比,消耗地震对建筑物的冲击,也就是用隔震器将地震时建筑物的摆动转换成建筑物相对于地面的位移,地面传递给建筑物的能量由隔震器和阻尼器吸收,这样就大大降低了建筑物的扭曲和弯曲,也会明显降低摇摆程度(减小地震加速度),降低建筑物的损坏。在隔震建筑设计时,主要考虑地震周期、烈度、最大位移量和建筑物重量等参数,隔震器和阻尼器的合理使用,可以降低地震烈度。
  隔震橡胶支座是由薄钢板和薄橡胶板交替叠合,经高温、高压硫化而成。隔震橡胶支座既能保证竖向刚度和承载力,又可大幅度减小水平刚度,使建筑物具有隔震性能。隔震橡胶支座可按中孔是否有插芯划分为无芯型和有芯型两种。无芯型是由钢板和叠层橡胶组成;有芯型(铅芯橡胶支座)是在多层橡胶支座中设置圆柱铅芯。
  多层橡胶支座具有承担建筑物载荷和水平位移的功能,高阻尼橡胶支座依靠橡胶大分子链段的内摩擦及链段的协同作用,吸收大量的振动能量。铅芯橡胶支座在多层橡胶支座剪切变形时,靠塑性变形吸收能量,铅芯依靠自身在常温下进行再结晶恢复其力学性能。高阻尼隔振橡胶支座与铅芯橡胶支座功能上实现了,隔震器和阻尼器融为一体,可大大节约建筑空间、降低成本。天然胶隔振橡胶支座阻尼性不大于5%,水平向依靠叠层橡胶的大变形实现隔振性能,水平向的大变形为弹性变形,简化了支座的设计。刚性滑移支座具有大位移功能,水平向依靠摩擦耗能,一般摩擦系数不大于3%。刚性滑移支座可与其它类型支座搭配使用,减小水平向的等效刚度,增加整体承载,在重量较轻的建筑上使用优势明显。
  建筑隔震橡胶支座具有以下优点:
  ① 竖向承载性能--能稳定地支撑建筑物;
  ② 变形性能--适度的柔性,使其低水平刚度能适应建筑物与地基之间的相对变形;
  ③ 合理的阻尼特性--能够有效地控制隔震结构的地震反应,特别是减小上部结构的水平位移;
  ④ 复位功能--利用橡胶材料的高弹性,使支座在受风震及地震时能极快恢复原位;
  ⑤ 耐久性--具有与建筑物同步的使用寿命。
  铅芯隔震支座
  一,铅芯橡胶支座的构造
  铅芯橡胶支座构造如图所示,铅芯橡胶支座是在RB支座的中心压入铅芯构成的。铅芯压入后与橡胶支座融为一体追随剪切变形,这种支座是由橡胶支座安定的复原装置和铅的能量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。
  铅是一种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金属。铅芯橡胶支座也是最早用于隔震结构的支座之一。铅芯橡胶支座凭借其优良的力学性能,较为简单的构造和高性价比,已经在工程中广泛应用。
  二,铅芯橡胶支座的基本性能
  1,铅阻尼器的能量吸收能力
  橡胶本身是一种易拉压变形的材料,单独做成支座加力后变形巨大(如图)。工程用橡胶支座是由薄钢板与薄橡胶层叠组成,钢板对橡胶竖向变形有优秀的约束作用,竖向压缩刚度非常高,但与天然橡胶支座一样,LRB支座拉伸刚度较低,约为压缩刚度的1/7~1/10。
  2,LBR支座的水平变形能力
  钢板约束橡胶的竖向变形但对其水平变形没有影响。同时铅芯能够很好地追随支座变形,吸收地震能量。LRB支座水平性能稳定,LRB支座由于铅芯的存在,能够限制支座的水平变形,如下图所示,装有LRB支座的隔震结构的水平变形要比装有RB支座的小(不考虑外加阻尼作用下)。
  3,LRB支座的工作特点
  铅芯橡胶支座通过铅芯的大小来调整阻尼的大小。铅芯直径增大后,屈服力变大,阻尼量增加,但中心孔过大也会给支座的性能带来不良影响。
  4,LRB支座的耐久性
  日本等国家的工程调查表明,LRB支座与RB支座基本一致,隔震橡胶即使在使用100年后,其内部橡胶依然完好。有调查显示,LRB支座使用10年后,其特性基本保持不变,并预测出60年后其性能仅会下降3%。
  5,LRB支座的基本力学性能
  铅芯橡胶支座的滞回性能可用下图的双线型模型表示。其中细实线为橡胶支座的滞回特性。LRB支座的水平特性是与图示的橡胶部分与铅芯部分水平性能叠加而成,如图粗实线所示。铅芯橡胶支座在剪切变形为250%能表现出稳定的双线型滞回特性
  铅芯支座属于隔震支座。是在普通叠层橡胶支座的中心插入铅芯,以改善橡胶支座阻尼性能。铅芯支座除能承受结构物的重力和水平力外,铅芯产生的滞后阻尼的塑性变形还能吸收能量,并可通过橡胶提供水平恢复力。
  HDR高阻尼隔震橡胶支座
  HDR高阻尼隔震橡胶支座按功能形式分为固定型隔震支座和滑动型隔震支座,固定型支座位移通过橡胶剪切变形来实现,橡胶的水平剪切能承受较大的水平力,按其连接结构又分为Ⅰ型、Ⅱ型两种类型,通过高阻尼橡胶在水平方向的大位移剪切变形及滞回耗能实现减隔震功能。
  Ⅰ型--支座与墩、梁之间采用套筒连接,支座顶面、底面均设预埋钢板,上、下支座板和套筒之间采用锚固螺栓连接,上、下预埋钢板与套筒之间采用配合焊接。
  HDR(Ⅰ)高阻尼隔震橡胶支座结构示意图(固定型)  Ⅱ型--支座与墩、梁之间采用套筒连接,支座底面不设预埋钢板,底钢板和套筒之间采用锚固螺栓连接,上预埋板与顶钢板之间采用卡榫连接,上预埋钢板与套筒之间采用配合焊接。
  HDR(Ⅱ)高阻尼隔震橡胶支座结构示意图(固定型)  滑动型支座的产品结构示意图如下:
  HDR高阻尼隔震橡胶支座结构示意图(滑动型)  支座代号
  示例:
  HDR(Ⅰ)-D900-G10/8-e168,表示:直径为900mm,橡胶设计剪切模量1.06MPa,设计转角为0.008rad,设计剪切位移量为±168mm的HDR(Ⅰ)圆形固定型高阻尼隔震橡胶支座;省略型号表示为:UUHDR(Ⅰ)-D900-G10UU。
  HDR(Ⅱ)-350×400-G8/8-e56,表示:纵桥向尺寸为350mm、横桥向尺寸为400mm,橡胶设计剪切模量0.80MPa,设计转角为0.008rad,设计剪切位移量为±56mm的HDR(Ⅱ)矩形固定型高阻尼隔震橡胶支座;省略型号表示为:UUHDR(Ⅱ)-350×400-G8UU。
  HDR-D300-H/8-e100,表示:直径为300mm,设计转角为0.008rad(橡胶设计剪切模量0.64MPa),主滑移方向设计位移量为±100mm的HDR圆形滑动型高阻尼隔震橡胶支座;省略型号表示为:UUHDR-D300-H/8UU。
  HDR-350×400-H/8-e150,表示:纵桥向尺寸为350mm、横桥向尺寸为400mm,设计转角为0.008rad(橡胶设计剪切模量0.64MPa),主滑移方向设计位移量为±150mm的HDR矩形滑动型高阻尼隔震橡胶支座;省略型号表示为:UUHDR-350×400-H-e150UU。
  本系列支座原则上本体的长边沿横桥向安装,考虑到桥梁横向尺寸可能受限,定制设计了矩形固定型专用系列(如HDR(Ⅰ/Ⅱ)-AB-G[Z] */ *),布置方式为支座本体的长边沿纵桥向布置。
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