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超高阻尼隔震橡胶支座 水平力分散型隔震橡胶支座新品简介

2018-07-19 06:42:00 安通公路桥梁配件厂 阅读

超高阻尼隔震橡胶支座 水平力分散型隔震橡胶支座新品简介

水平力分散型隔震橡胶支座

地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害,它对人类社会构成严重威胁。如何减少工程结构在地震中遭受的损害,是一个现实而又重大的问题。对于传统的结构抗震方法,往往是通过结构自身的强度、刚度、变形能力、耗能能力来达到抵御地震的目的,但是这种通过结构自身弹塑性变形来耗散地震能量的方式也会给工程结构带来损伤。

目前,可以通过在工程结构的特定部位加入特定减隔震系统,由其与结构共同抵御外界动荷载作用,改变或调整结构的动力特性或动力反应,使工程结构在地震和风作用下的动力反应(加速度、速度、位移)得到合理的控制,从而保证工程结构的安全。一般在地震烈度为8度或8度以上的高度区,可以在工程结构使用耗能能力比较强的铅芯隔震橡胶支座作为隔震系统;而在地震烈度为7度或7度以下的低度区,则可以考虑使用水平刚度小、本身阻尼比小(耗能能力弱)的水平力分散型橡胶支座作为隔震系统。

使用水平力分散型支座作为桥梁隔震系统的原理,主要是利用水平力分散型橡胶支座较小的水平刚度,以延长桥梁结构的自振周期,从而降低结构在地震中的加速度反应;同时可以将地震力均匀地分布到各个桥墩上,避免了地震力集中在某一个桥墩上。这样,虽然支座本身并不具有高的耗能能力,但在较低烈度的地区,也可以避免地震力对桥梁的破坏。

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超高阻尼隔震橡胶支座

超高阻尼橡胶减震技术是利用特制橡胶的粘弹性,在振动过程中,将动能转化为热能,从而达到降低振幅的目的。超高阻尼橡胶支座由上下连接钢板、超高阻尼橡胶及内部加劲钢板组成。其中连接钢板是支座与建筑物、支座与地基连接的基础,同时传递支撑力;内部加劲钢板提高支座的竖向刚度,使其有效的支撑建筑物;而钢板间的超高阻尼橡胶赋予支座吸收能量、弹性复位和承载能力。因此,超高阻尼橡胶支座不但有普通橡胶支座的承载特性,同时具有较高的阻尼性能。这使得超高阻尼橡胶支座具有优良的抗震、抗冲击破坏的能力。
      普通的板式橡胶支座阻尼系数在5%以下,超高阻尼橡胶支座阻尼系数可达18%以上。超高阻尼橡胶支座在地震时可延缓桥梁结构周期,大幅减小桥梁上部结构加速度,使桥梁受力情况大为改善,具有很好的隔震效果。像铅芯橡胶支座一样,超高阻尼橡胶支座适用于8度及以上地区,在8 度以上地区设置超高阻尼橡胶支座,可以降低桥梁的总体造价。

高阻尼隔震橡胶支座

高阻尼橡胶支座是采用高阻尼橡胶材料与钢板等结构件硫化而成的一种橡胶支座,具备良好的阻尼性能。高阻尼橡胶支座既可以保持叠层橡胶支座所具有的良好力学特性,同时具有较高的阻尼值,在地震中可以有效地吸收地震能量、减轻地震响应。

铅芯隔震橡胶支座

铅芯隔震橡胶支座由铅芯棒、橡胶层、钢板等迭层粘结而成。铅芯棒增大支座的阻尼,吸收能量;钢板提高支座竖向刚度,使之能有效地支承桥梁上部结构和建筑物结构;橡胶层赋予支座高弹性变形及复位和承载的功能。因此,铅芯抗震橡胶支座既具有较高的承载性,又具有较大的阻尼,大水平位移能力和复位功能,它是一种集支承与耗能于一体的隔震装置。

软钢阻尼器

剪切型软钢阻尼器是金属阻尼器的一种所示,作为消能减震装置用于结构振动控制中。其工作原理为:在地震或风振时,通过钢材发生塑性屈服产生滞回变形, 耗散输入结构中的能量,从而增加结构等效阻尼,达到减震目的。强地震动下的时程分析显示,采用剪切型软钢阻尼器,根据结构主体的基本动力特性,其地震影响一般可以减小了30%以上,基本满足了保证结构主要构件在弹性范围内的要求。

NDQZ非线性阻尼辐减隔震球型钢支座

  NDQZ减隔震球型钢支座借鉴弹塑性钢耗能工作原理而设计一种性能能优异的减隔震支座的复合装置。它将支座的转动面与滑移面分离,并设置了限位导轨,功能板和弹塑性钢阻尼元件等多个功能部件,集合了球型钢支座与弹塑性钢耗能等诸多优点。 产品特点: 在正常使用状态下: 活动墩支座应满足因制动力、温度、收缩徐变荷载作用下的常规活动; 在常遇地震状态下: 梁体在地震作用下水平位移达到支座设计的活动位移,支座通过水平方向的限位耗能螺栓和限位板(块)共同作用,将支座滑动方向限位,活动墩参与分担水平荷载,减弱固定墩的地震作用; 在少遇地震状态下: 运动方向的限位耗能螺栓被剪掉(能力保护设计),支座阻尼辐滑动端被锁定,阻尼辐进入弹塑性工作阶段,活动墩和其它墩及支座共同起到减震作用;‹在罕遇地震状态下: 阻尼辐发生较大的位移,并进入强化阶段(未断裂),在锁定有限位移、降低地震反应的同时,可防止落梁,确保震后大桥交通顺畅和及时救灾。

摩擦摆减隔震球型支座

地震作用是一种自然现象,由于地震过程释放大量的能量,使得地震具有很大的破坏力。从历史上看,地震已经给人类带来巨大的灾难,直到现在,地震仍然严重地威胁着人类。地震是造成人类社会人员伤亡和财产损失的主要原因之一。因此,如何抵御地震,最大可能地减小地震带来的危害是人类必须面对的重大问题。
      经过长期的科学研究和工程实践,结构抗震设计经过了不同的发展阶段。传统的建筑物结构设计是以抗震设计方法为主,结构抗震是由结构本身发生弹塑性变形来消耗输入的地震能量,以满足抗震设防要求的。因此,结构必然产生不同程度的破坏,甚至有可能不满足安全性要求,出现严重的破坏或甚至倒塌造成重大经济损失和人员伤亡。因此,传统的结构抗震设计靠结构去硬抗“地震作用”的设计理念显然尤其弊病。与传统的结构抗震设计不同,隔震结构是在建筑物的上部和基础之间设置隔震层,将地震动与建筑物同隔震层“隔离”开来,以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼,从而减小输入到上部结构的地震作用,达到预期的防震要求。
      我公司生产的摩擦摆减隔震球型支座具有对地震激励频率范围的低敏感性和高稳定性、较强的自限位、复位能力、优良的隔震和消能机制等综合性能,是一种性能较为优越的减隔震支座。支座代号为FP-QZ。

支座构造特点及工作原理
      摩擦摆减隔震球型支座由摩擦上摆、摩擦下摆、滑动块、转动块、球面四氟滑板等组成。
      由以上结构可知,摩擦摆球型减隔震支座的工作原理类似于钟摆,延长结构的自然周期,从而避免强地震力,隔震系统的周期和刚度通过选取合适的滑动表面曲率半径来控制,阻尼由运动摩擦系数来控制。中间滑板由高强的抗压材料构成,滑动面在下部结构发生地震位移时,由于上部结构的重力和圆弧形的滑动面设计,总能产生指向平衡位置的恢复力,同时在整个地震过程中,滑板和滑动面之间通过摩擦耗散能量;另一方面,由于滑动块与转动块之间采用铰接方式,上部结构总能保持水平状态,但这种支座也有一定的缺陷,圆弧形滑动面在地震过程中会使上部结构产生一定量的上升位移,在墩高差异较大的连续梁体系中,隔墩的不同上升位移会使桥梁产生不等高支座沉降,引起行车不平顺和主梁次内力,由此对上部结构产生震害。

双曲面减隔震球型支座

地震震害调查表明 ,桥梁结构是整个交通工程抗震的薄弱环节。由于桥梁倒塌而造成的直接损失和由此引发的交通瘫痪所造成的间接损失都非常巨大。因此 ,针对桥梁抗震设计提出的各种理论和方法也成为国内外研究者关注的热点。在各种桥梁抗震设计方法中 ,减隔震设计经工程实践证明是最为经济、有效的方法。一般是通过在上、下部结构之间安装具有减隔震功能的支座 ,有目的地引导结构的损伤形式 ,改善整体结构的抗震性能。理想的减隔震支座应该具备三个基本功能: ①正常使用功能 ,即正常使用条件下的竖向和水平刚度可以保障桥梁的日常工作。②周期延长功能 ,即在地震作用下可通过延长结构的基本周期 ,避开地震能量集中的频率范围 ,从而减小结构的地震响应。③能量耗散功能 ,即结构阻尼可以减小地震作用下结构的位移和加速度响应。
      我公司为满足大中跨径连续梁桥抗震设计要求而研发的双曲面球型减隔震支座不仅能够满足上述三个基本要求 ,还具有结构简单、抗震性能稳定可靠的优点。支座代号为SJQZ。

支座构造特点及工作原理
      双曲面球型减隔震支座由支座顶板、支座底板、球冠钢衬板、滑动球面四氟滑板以及转动球面四氟滑板等组成。
      由以上结构可知,双曲面球型减隔震支座的工作原理类似于钟摆,延长结构的自然周期,从而避免强地震力,隔震系统的周期和刚度通过选取合适的滑动表面曲率半径来控制,阻尼由运动摩擦系数来控制。球冠钢衬板与支座底板配合的球面,提供了较大的转角,与支座顶板配合的球面,提供了弧形滑动面,减隔震性能主要就体现在作为弧形滑动的表面上。在地震作用下,桥梁和桥墩之间产生水平相对运动,从而引起支座的上、下支座板之间的水平相对位移,球冠钢衬板必须通过相应的转动、滑动以适应这样的位移。此时,支座顶板弧面与球冠钢衬板滑动球面相切,在出现水平相对位移后可以提供竖向和水平反力,球冠钢衬板转动球面与支座底板球面相切配合,在发生转动后也可以提供竖向承载。
      该支座可以作为固定支座或是滑动支座使用,区别在于固定支座设置有约束机构,来控制上、下支座板水平运动;保证正常使用条件下必须的水平承载力。但发生地震后,一旦水平地震力达到一定程度,约束机构解除约束力,支座上、下板分离,转为滑动支座。支座的滑动将使桥梁结构的基本周期延长,达到隔震目的;滑动球面间的摩擦作用实现了耗能,从而达到减震目的。

粘滞阻尼盆式支座

盆式支座主要的作用是能将桥梁上部结构的全部荷载可靠地传递到墩台上,并同时承受由荷载作用引起的桥跨结构端部的水平位移、转角和变形,减轻和缓解桥墩承受的震动,适应因温度、湿度变化引起的桥跨结构胀缩。虽然盆式支座具有减轻和缓解桥墩承受的振动作用,但对于地震来说,该类型支座还是只能起到硬性的抵抗作用,不具备隔震、耗能减震的功能。因此,在地震作用下,普通的盆式支座本身很容易受到破坏或使桥墩发生损坏。
      粘滞阻尼钢支座是由特殊设计的盆式支座与粘滞阻尼器的结合体,在常时发挥普通支座的功能,地震时特别是大震时,支座变成隔震支座,同时粘滞阻尼器消耗地震能量。粘滞阻尼钢支座中具有集隔震、耗能于一体的功能,其效果好、能在极小的位移内获得高效的阻尼效果、耐久性好等诸多优点。可以有效减少或避免地震等自然灾害对桥梁结构的损坏,对提高桥梁结构安全性能起到了非常重要的作用。
      同时,粘滞阻尼钢支座的粘滞阻尼器已经与支座结为一体,其结构简单,安装方便,可以大幅度降低工程造价。在实际工程安装以及使用中,其安装费用和维护费用也得到降低。

减震桥专用盆式支座

在桥梁正常营运中,当强大的外力(如地震力)来临时,如何保证桥梁、建筑等结构的安全是工程技术界的课题。目前已较为成熟并广泛采用的是结构减隔震技术,它与传统仅依靠加大结构的截面,增强结构强度的抗震结构不同,而是采用“以柔克刚”的结构减隔震抗震新技术。

在桥梁、建筑等结构减隔震抗震技术,使用最成熟是以铅芯隔震橡胶支座等技术产品主要依靠延长结构反应周期、减少结构地震时的响应来达到隔震目的,使结构避免强大外力的破坏。使用隔震抗震技术有两方面的不足,第一是对于结构本身周期较长、刚性较小、柔性较大的桥梁或建筑结构,采用隔震设计效果并不理想;第二是技术经济性不佳,特别是设防地震烈度不太高的桥梁或建筑结构,使用成本较高。

普通的固定支座或单向活动支座约束某一端梁体的运动,固定约束梁体各向均不能活动,单向活动支座仅约束梁体某一方向的活动而另一方向是没有约束的。当桥梁受到的外力大于固定支座或单向活动支座的设计水平承载力时,支座就会被破坏并可能发生落梁现象。双向活动支座没有约束作用,可使梁体在平面滑动,当梁体位移量大于支座设计位移量时,也会发生落梁现象。

减隔震盆式橡胶支座的基本原理是在盆式支座的基础上,增加了机械式的融断装置并在支座顶板中增设防落梁机构而成。机械式的融断装置在支座所受的水平外力小于其设计承载力时不会断裂,此时支座是刚性承载外力;当外力达到或超过融断装置的设计承载力时,融断装置断裂,支座可再次进行滑动(称第二次位移),当再次滑动到支座的第二次位移量极限时,会被增设在支座顶板中的防落梁机构阻止而停止滑动,因此支座具有防落梁作用。机械融断装置的断裂过程是一次耗能的过程,将地震能量有效地消耗掉,从而保证桥梁的安全。 

本技术方案的减隔震盆式橡胶支座系列产品,由减隔震盆式橡胶固定支座、减隔震盆式橡胶横向活动支座、减隔震盆式橡胶纵向活动支座、减隔震盆式橡胶双向活动支座组成。

减隔震盆式橡胶固定支座沿桥梁纵向、横向均设计机械融断装置和防落梁机构。减隔震盆式橡胶横向活动支座沿桥梁纵向设计机械融断装置,纵向、横向均设计防落梁机构。减隔震盆式橡胶纵向活动支座沿桥梁横向机械融断装置,纵向、横向均设计防落梁机构。减隔震盆式橡胶双向活动支座在纵向、横向均设计防落梁机构。

减隔震盆式橡胶支座在正常运营条件下的技术性能与普通盆式支座相同,满足JT/T391-2009《公路桥梁盆式支座》标准。减隔震盆式橡胶支座在桥梁正常营运中,桥梁所受的外力小于设计约束(融断装置设计断裂力)时与传统的支座一样对桥梁有约束作用;当水平力超过约束力后,支座中的融断装置断裂,再次产生滑移,使梁体产生滑动并发生摩擦滑动耗能,支座中的机械融断装置发挥作用的同时也是一次较大的耗能过程,使减震效果更显著。

以下列出的各规格支座的融断装置设计断裂力和位移量供选择和参考。融断装置设计断裂力、支座第一位移量和第二次位移量均可由桥梁工程需要而确定。

如果桥梁设计和计算后发现地震时梁体会产生较大的位移时,可以采用减隔震盆式橡胶支座与阻尼器配合使用的技术方案,来控制梁体产生的大位移,减隔震效果更好。

斜拉桥梁或悬索桥梁等本身周期较长或刚性较小,柔性较大的结构建筑,采用隔震设计效果并不理想,这种结构需要增加额外消耗地震能量的阻尼装置;采用减隔震盆式橡胶支座与阻尼器配合使用的技术方案,减隔震效果更佳。


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