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安通铅芯橡胶支座叠层橡胶支座橡胶支座阻尼性能分析

2018-07-30 16:36:25 安通公路桥梁配件厂 阅读

安通铅芯橡胶支座叠层橡胶支座橡胶支座阻尼性能分析151-3082-8567

铅芯橡胶支座属于隔震支座。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。由上连接板 上封板、铅芯、多层橡胶、加劲钢板 、保护层橡胶、下封板和下连接板组成。多层橡胶、加劲钢板构成多层铅芯橡胶支座承担建筑物重量和水平位移的功能,铅芯在多层橡胶支座剪切变形时,靠塑性变形吸收能量

地震后,铅芯又通过动态恢复与再结晶过程,以及橡胶的剪切拉力的作用,建筑物自动恢复原位。探讨了铅芯橡胶支座胶支座(LRB)用于基础隔震体系时参数的优化配置问题,对一算例采用非线性时程分析法研究了不同地震波激励下的地震反应.结果表明,对于具体工程控震指标要求,可以通过优选LRB参数来实现.对应不同铅芯、桥梁的要求,隔震橡胶支座可以有不同的叠层结构、制造工艺和配方设计,以满足所需要的垂直钢度、侧向变形、阻尼、耐久性、倾覆提离等性能要求。

除了本身的隔震力学性能满足抗震设计及使用要求外,铅芯隔震橡胶支座还具备耐久性好,抗低周期疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均较好,其寿命可达60~80年,期间的隔震力学性能不会发生明显变化,也就是说在60年之内不会影响使用,可见,与建筑物具有同等寿命。铅芯橡胶支座具有足够的水平刚度,保证建筑物的基本周期延长到1.5~3.0秒左右;另外具有足够竖向承载力,能够稳定的支承建筑物。

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铅芯橡胶支座具有足够大的水平变形能力储备,以确保在强震作用于下不会出现失稳现象。水平刚度受垂直压缩荷载的影响较小。 铅芯橡胶支座设计及施工方便。 1、采用铅芯支座建造的房屋,可适当降低上部结构的设防水准,可使建筑布置更加灵活,并可减少一些结构的构造措施及一些结构构件的尺寸或配筋,节约土建造价。 2、建筑物在保证高宽比的前提下可以提高一到两层,这样提高建筑物的容积率,节省建设用地。 3、可以提高一个设防等级,造价降低7-15%。 4、保证在地震来临时建筑物的安全使用及人民群众的生命财产安全,对于大震来临时的抢险、指挥及稳定民心具有重大意义。

生产的LRB铅芯隔震橡胶支座是一种专业防震支座产品,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。基本性能编辑 LRB铅芯隔震橡胶支座,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。

LRB铅芯隔震橡胶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)。

LRB铅芯隔震橡胶支座的工作特点

LRB铅芯隔震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。

、LRB铅芯隔震橡胶支座的耐久性  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%。 

、LRB铅芯隔震橡胶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

了解板式橡胶支座的构造才能更好选用橡胶支座主要的作用有两点:1、将桥梁荷载(动载及静载)有效传递到桥墩:2 、满足桥梁变形需要。然后,要了解板式橡胶支座的内部结构,其结构如图所示:支座内部是一层钢板一层 胶的结构,钢板和中间胶层厚度根据支座的尺寸大小不同而不同,具体按照JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶 支座》和JT/T663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》标准制造的。图一:板式橡胶支座内部结构 示意图板式橡胶支座在正常使用的情况下,其变形有两种形式:1、剪切变形;2、竖向压缩变形。剪切 变形的发生是由于桥梁的水平力(桥梁的伸缩等)引起的,变形后的形状如图二所示。图中角a称为剪切角 。JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》8.4.2b中规定:支座的切角应不大于35°。所以在支座使用中应执 行此规定,可根据剪切量B来确定;B≦Htan35°=0.7H,如支座高度为63毫米,其最大剪切变形不应大于 0.7X63=44毫米。H 中间胶层钢板 图二:支座剪切变形示意图支座的竖向压缩变形是由于桥梁的竖向荷载引起,由于支座内部结构的特 殊性,支座在正常的使用情况下会出现图三所示的变形,当支座在竖向荷载作用时,支座内橡胶层因受压会 延径向呈半圆形外鼓,而钢板则保持原状,所以支座会出现比较均匀的外鼓现象。此属于支座的正常变形。 事实上,桥梁之所以采用板式橡胶支座,就是应为其良好的变形性能可以满足桥梁的各种受力和变位,换 句话说,如果支座不能变形就没有使用的必要了。一、试验目的检测板式橡胶支座的抗压、抗剪弹性模量 等力学指标,评定板式橡胶支座的力学性能。板式橡胶支座试验要求通过本实验,掌握板式橡胶支座抗压、抗剪 弹性模量的实验方法,了解极限抗压强度、摩擦系数等其他几项力学指标的实验方法。 三、仪器设备 500T压力试验机(带横剪装置) 四、试验步骤(一)板式橡胶支座抗压弹性模量试验1、第一步,将试样置于试验机 的承载板上,上下承载板与支座接触不得有油渍;对准中心,精度应小于1%的试件短边尺寸或直径。缓缓加 载至应力为MPa1且稳压后,核对承载板四角对称安置的四只位移计,确认无误后,开始预压。2、第二步 ,预压。将压应力以sMPa/4.0-3.0)(速率连续地增至平均压应力MPa10,持荷2min,然后以连续均 匀的速度将压应力卸至MPa1,持荷5min。3.第三步,每一加载循环自1.OMPa开始,将压应力 sMPa/4.0- 3.0)(速率均匀加载至MPa4,持荷2min后,采集支座 变形值,然后以同样速率每MPa2为一级逐级加载板式 橡胶支座力学性能试验研究及数值模拟每级持荷2min后读取支座变形数据直至平。

普通板式氯丁橡胶支座可以满足东北零下30度使用吗,随着我国经济的突飞猛进,工程技术的不断进步,桥梁建设事业的不断发展,各种桥式 大跨度桥梁不断建设,因此对桥梁橡胶支座的承载能力、对橡胶支座适应位移、转角能力和适应自然因素影响能力的 要求不断提高,从而开发和研究了与之相适应的各种新型桥梁橡胶支座,涌现出了大量的研究成果。

本文将对普 通板式氯丁橡胶支座的研究成果分成以下两方面进行阐述和总结:耐久性;安装与施工。 关键 词:板式橡胶支座;耐久性;板式橡胶支座安装与施工 在桥梁结构中,橡胶支座是桥梁上、下部结构的连接 点,其作用是将上部结构的荷载顺适、安全地传递到桥梁墩台上去,同时保证上部结构在荷载、温度变化、 混凝土收缩与徐变等因素作用下的自由变形,以便使结构的实际受力情况符合计算图式,并保护梁端、墩台 帽不受损伤(钟进武,2008)。 板式橡胶支座分为普通板式橡胶支座和四氟板式橡胶支座,从形状上分为 矩形和圆形橡胶支座。橡胶支座所用的橡胶类型有三种,天然橡胶,氯丁橡胶和三元乙丙橡胶,天然橡胶适用温度为 -25℃~+60℃,氯丁橡胶适用温度-40℃~+60℃,三元乙丙橡胶适用温度为-45℃~+60℃(庄军生,2008) 。 普通板式橡胶支座是由多层橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成一种桥梁橡胶支座产品。

该种类型的橡胶支 座有足够的竖向刚度以承受垂直荷载,且能将上部构造的压力可靠地传递给墩台;有良好的弹性以适应梁端 的转动;有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移(李淑萍,2001)。此类橡胶支座主要用于 6~20m 中小 跨径的钢筋混凝土、预应力混凝土及钢桁架铁路及公路桥上,最大橡胶支座反力约达 2.2MN。 板式橡胶支座的 劣化问题(耐久性)是工程界一直以来较为关心的技术问题。国内使用板式橡胶支座至今己有30年以上的历史 ,但对其使用寿命的认识还不足,也缺乏统一的、系统的试验。国外对橡胶支座的耐久性说法也不一,美国 工程师们认为氯丁橡胶支座寿命至少在50年以上,其至100年也是可能的。英国权威Lindley则认为天然橡胶 橡胶支座寿命在100年以上,但也未见到有充分的试验依据。因此关于板式橡胶支座使用寿命的评估,还需要有 长期科学试验数据的积累。

板式橡胶支座具有构造简单、加工制造容易、用钢量少和成本低廉等优点,因 此在桥梁建设中被广泛使用。橡胶支座本身的质量和施工安装质量关系到桥梁功能正常发挥,因此重视和加强板 式橡胶支座材料质量和安装质量无疑是一项重要的工作(庄军生,2008)。 本文主要针对国内外对板式橡 胶橡胶支座劣化性能的的研究成果进行归纳总结,并就普通板式橡胶支座的安装与施工进行简单的阐述,从而为 板式橡胶支座的发展、应用及进一步探索奠定基础。

发展情况 板式橡胶支座目前几乎在世界各地普遍 采用,早在1936 年,法国首先将橡胶支座用在巴黎郊区的一座铁路桥上,至50年代末,美国第一次将板式 橡胶支座安装在位于林肯城的 Pelham大桥上,苏联将板式橡胶支座使用在公路和铁路上开始于1959年,而 日本在1961年时将板式橡胶支座应用于东北干线的鬼怒川铁路预应力混凝土连续梁桥上,该桥每年通过的列 车载重量达1000多万吨,目前状况良好。法国1977年建造的塞纳河布罗东纳斜拉桥主塔下采用了加劲板式橡 胶橡胶支座,它将十块大小不等的板式橡胶支座沿塔周边安置,所有橡胶支座承受高达9750吨的竖向荷载(叶蔚嫦, 2005)。

我国于六十年代初开始,由上海市政设计院、研究院、橡胶制品研究所等研制板式氯丁橡胶支座 ,1965年起陆续应用于广东肇庆、山东潍坊、广西柳州和上海某些郊县的中小跨 undefined - 2 - 度的公路桥上。铁路方面从1968年以来也进行了大量的板式橡胶支座的试验研究,并在太原铁路局 、上海铁路局、沈阳铁路局等一些桥上试铺。1973年由上海橡胶制品十厂开始大批量生产,1975年在生产氯 丁胶橡胶支座的基础上试制了用于低温地区的板式天然橡胶支座并陆续应用于黑龙江、吉林、内蒙古等地区(张 大鹏,2005)。经过多年研究,最终于2004年6月1日起实施了《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4-2004)标准 。标准的修订参考了国际标准《橡胶制品-桥梁橡胶支座-橡胶材料规定》(ISO6446-1999)、美国《公路桥梁设计 规范-LRFD》和欧洲标准 CEN/TC167N185(2001)等标准,并充分考虑了我国的国情。

目前我国各个行业执行 的板式橡胶支座标准主要有以下三个:

1.国家标准:《橡胶支座第4部分:普通橡胶支座》(GB20668.4- 2007); 2.公路行业标准:《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4-2004); 3.铁路行业标准:《铁路桥梁板式 橡胶支座》(TB/T1893-2006)(刘利,2012)。 3.研究现状 3.1劣化性能 橡胶支座的成品力学性能是确 保橡胶支座正常工作的重要技术性能指标,橡胶支座的主要实验项目有:抗压弹性模量试验、剪切模量试验、容许剪 切角试验、抗剪粘结性能试验、抗剪老化试验、四氟板与不锈钢板的摩擦系数试验、容许转角试验、极限抗 压强度试验。在这些力学性能试验项目中,抗压弹性模量试验与抗剪弹性模量试验是最重要也是最基本的橡 胶橡胶支座力学性能指标。橡胶支座的劣化类型包括裂纹、铜板外露,不均匀鼓凸与脱腔,脱空、剪切超限和橡胶支座位 置串动等。 针对板式氯丁橡胶支座的劣化性能(耐久性)

国内外的科研工作者进行了试验研究,得到了 大量的研究成果。Kalpakidis和 Takenaka对高温下叠层橡胶支座的受力性能进行了研究;Gu等对桥梁天然 橡胶支座的老化性能进行了研究。张延年等(2012)进行了公路桥梁板式氯丁橡胶支座在热老化条件下的抗 压与受剪试验,实验得出氯丁橡胶支座在热老化处理后,比标准试件更易发生脆性破坏,且钢板外露、层状 破坏、裂缝等剪切破坏现象更为严重。随着热老化程度加深,氯丁橡胶支座抗压与抗剪承载力、极限抗压与 抗剪强度、水平等效刚度和抗压与抗剪弹性模量逐渐降低。并且采用最小二乘法对50年的抗剪弹性模量和抗 压弹性模量进行了分析。在热老化实验中,试件分别进行了20d、40d、60d、80d热老化处理,然后进行标准 的抗压与抗剪实验。该实验仅仅是单一因素(温度)作用下,进行的抗压与抗剪实验,并没有考虑其他的影 响因素如荷载、风的影响,且实验中热老化处理的时间偏短,仅仅是利用最小二乘法进行了曲线拟合,并不能准确的反映出实际外界环境中的橡胶支座劣化性能随时间的变化规律。许东华等(2010)进行了环境温度对氯 丁橡胶支座压剪性能试验的研究,实验得出橡胶材料的弹性模量E、剪切模量G与橡胶的硬度、外界气温有关 ,一般情况下,橡胶材料的E、G值随温度下降而增大,随温度升高而减小。

在不同的环境温度下,橡胶支座 的压剪性能均有不同程度的偏差,温度越低,偏差越大,反之则偏差小。因此在进行橡胶支座的力学性能检 测时,应充分考虑环境温度对试验结果的影响,在相对稳定的恒温环境中对试样进行状态调节,使试样内外 温度一致后再进行检测。氯丁橡胶的结晶现象会对橡胶支座的压剪性能产生较大影响,使橡胶支座的压、剪弹性模量 测试值偏离真值较大,当外界温度较低时,应延长试样在标准温度下的停放时间,以尽量解除结晶。在此实 验中考虑到了板式橡胶支座在低温下结晶对压剪性能的影响,但是实验数据偏少,没有进行全面的研究氯丁 橡胶低温结晶问题。因此关于氯丁橡胶在低温下结晶的特性需要进行系统的研究,从而解决板式氯丁橡胶支 座在冻融实验中进行受压与抗剪试验研究时不受其影响的难题。沈小俊等(2013)研究得出,矩形氯丁橡胶 在盐冻条件下,矩形氯丁橡胶支座更易发生脆性破坏,弹性阶段缩短,发生钢板外露、裂缝、层状破坏等现 象更严重;承载力、极限抗压强度、竖向 - 3 - 刚度、抗压弹性模量随盐冻程度的加深而逐渐降低,采用最小二乘法对试验结果进行回归,得到盐 冻条件下矩形氯丁橡胶支座抗压强度及抗压弹性模量衰减曲线和衰减模型,统计分析表明衰减曲线和衰减模 型符合实际情况。张延年等(2013)对冻融条件下公路桥梁板式圆形氯丁橡胶支座进行了力学性能试验,

表明,圆形氯丁橡胶支座经过冻融循环处理,更易发生脆性破坏,破坏现象较标准试件更为严重,随着冻 融程度的加深,圆形氯丁橡胶支座的极限承载力、抗压及抗剪弹性模量都逐渐降低,整体稳定性变差。在对 氯丁橡胶支座冻融循环与盐冻条件下的实验中,虽然得出橡胶支座劣化性能随着冻融循环与盐冻处理的时间而变 化,但是实验过程中并没有考虑氯丁橡胶低温下结晶的影响,且仅仅进行了抗压与抗剪实验,并没有设计其 他力学性能试验。黄跃平等(2006)研究了影响板式橡胶支座耐久性的因素与对策。对调查结果进行分类和 统计后,将板式橡胶支座的病害主要分为两大类,一类源于橡胶支座内在质量, 如橡胶质量;橡胶层厚度不均 匀; 橡胶料中夹杂、微气孔等形成的初始裂纹源。另一类源于外在因素,如施工质量;橡胶支座设计、布置不 当;橡胶支座工作应力过高维护不当。通过对耐久性的研究,文章提出了相关防治对策,但是缺乏全面的对于影 响橡胶支座耐久性因素的研究,

因此需要进行对影响橡胶支座耐久性因素的试验,找出影响橡胶支座耐久性的主要因素, 对相应的性能检测指标进行完善,纳入规范,使橡胶支座的生产,使用更加安全可靠。王树芝(2003)通过对华 北地区使用16~22年的板式橡胶支座的调查、试验与研究,采用天然橡胶进行热空气快速老化试验,测定其 断裂伸长率的变化,得出老化速度方程的经验公式后,用不同实际使用年限橡胶支座的实测值进行公式验证后得 出橡胶支座的使用寿命,对铁路桥上铺设使用的板式橡胶支座提出了可供参考的失效条件和使用寿命。该研究仅 仅针对华北地区的橡胶支座进行了寿命评估,我们需要按照气候区域划分,对不同地区使用中的橡胶支座进行大规模 抽样,开展试验研究。同时针对不同地区进行橡胶支座的投入使用,定期进行试验研究。对两种情况下的实验结 果对比分析,探究橡胶支座老化随时间的变化规律。安装与施工 桥梁橡胶支座处于桥梁上、下部构造连接点的重要 位置,一旦有所损坏,将直接影响桥梁结构的安全性和耐久性。对于桥梁的安全运营,做好桥梁橡胶支座经常性 养护是必不可少的,但更为关键的是不但要保证桥梁橡胶支座的设计选型合理及加工质量符合技术标准,还要保 证橡胶支座的正确施工与安装。 在橡胶支座的安装与施工发面,国内外涌现了大量研究成果,杜潇等(2007)在浅

析板式橡胶支座施工安装中常见问题及预防措施中指出橡胶支座安装的常见问题,并提出了解决的办法。王立峰 等(2008)在公路桥梁板式橡胶支座施工质量控制要点一文中进行了影响橡胶支座施工质量的主要因素分析,提 出了橡胶支座施工过程中的注意要点。张雪梅(2012)在桥梁板式橡胶支座安装质量控制中分析了当前桥梁板式 橡胶支座安装常见问题,并联系实际施工操作分析了问题的原因,提出了加强橡胶支座安装质量控制方法。以下 就桥梁工程中普遍使用的板式橡胶支座施工质量控制进行阐述,以期保证橡胶支座施工质量,降低桥梁在运营中 橡胶支座维护的费用和橡胶支座更换的次数,延长桥梁使用寿命。

支承垫石的设置 为了保证橡胶支座的施 工质量,以及安装、调整、观察及更换橡胶支座的方便;不管是采用现浇梁还是预制梁法施工,不管是安装何种 类型的板式橡胶支座,在墩台顶设置支承垫石都是必要的。在施工支承垫石时应注意以下几点事项: 1.支 承垫石的平面尺寸大小应能承受上部构造荷载为宜,一般长度与宽度应比橡胶支座大10cm左右。垫石高度应 大于6cm,以保证梁底到墩台顶面有足够的空间高度,用来安放千斤顶,供橡胶支座调换使用; 2.支承垫石内 应布设钢筋网片,竖向钢筋应与墩台内钢筋相连接。浇注垫石的砼标号应不低于C30号或不低于设计标号, 垫石砼顶面应预先用水平尺校准,力求平整而不光滑;

威海GYZ375*77四氟板式橡胶支座多少钱一块?威海GYZ375*77四氟板式橡胶支座与不锈钢板摩擦系数Λf 摩擦系数试验也采用双剪法,只是在施加水 平力过程中要随时注意不锈钢板与四氟板试样接触面间发生滑动。 2.5 容许转角tgΗ 容许转角的试验一般 分为钢筋混凝土桥和钢桥,对于钢筋混凝土桥tgΗ≥1


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