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  1. HDR系列高阻尼隔震橡胶支座矩形圆形I型II型LNR滑动型
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HDR系列高阻尼隔震橡胶支座矩形圆形I型II型LNR滑动型

  • 型号HDR系列高阻尼隔震橡胶支座
  • 品牌安通良品
  • 价格

HDR系列高阻尼隔震橡胶支座,安通良品HDR系列高阻尼隔震橡胶支座,151-3082-8567

  1. 详细信息

HDR系列高阻尼隔震橡胶支座

矩形圆形I型II型LNR滑动型高阻尼隔震橡胶支座

1       桥梁减隔震技术概述

1.1     隔震基本原理

我国是一个强震多发国家,地震发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡多、灾害严重,这些地震灾害,特别是近年发生的四川汶川特大地震、青海玉树大地震等,给我们带来了惨痛的教训。与此同时,桥梁作为生命线系统工程中的重要组成部分,一旦损毁、中断便等于切断了地震区的生命线,次生灾害将十分严重,经济损失无疑将大大加剧。受到这些地震灾害的教训以后, 基于桥梁抗震设计的结构控制技术开始在我国桥梁工程界得到日益重视,并逐步开展了桥梁减隔震设计及研究工作。

对于地震作用,传统的结构设计采用的对策是“抗震”,即主要考虑如何为结构提供抵抗地震作用的能力。一般来说,通过正确的“抗震”设计可以保证结构的安全,防止结构的整体破坏或倒塌,然而,结构构件的损伤却无法避免的。在某些情况下,要靠结构自身来抵抗地震作用显得非常困难,需要付出很大的代价。因此,我们必须寻求更为有效的抗震手段,如基于减隔震装置的结构控制技术等。

结构控制技术的应用,不仅可以提高结构的抗震性能,还可以节省造价,从某种意义上来说, 这是解决实际结构抗震问题的唯一有效途径。对于桥梁或建筑结构,目前发展相对成熟、实际应用较为广泛的是减隔震技术。减隔震技术是一种简便、经济、先进、有效的工程抗震手段。

通过地震时的加速度反应谱(图 1)与位移反应谱(图 2)可以清楚地反映出延长地震周期情况下加速度、位移与阻尼之间的关系,当周期超过一定值以后,地震响应总体上随着周期的增加而减少,同时,在同一周期的地震响应又随着阻尼的增加而降低。减隔震设计就是利用结构地震响应的这种性质,通过延长结构的周期和提高阻尼值达到减轻地震作用的目的。

HDR系列高阻尼隔震橡胶支座矩形圆形I型II型LNR滑动型1

HDR系列高阻尼隔震橡胶支座矩形圆形I型II型LNR滑动型3

HDR系列高阻尼隔震橡胶支座矩形圆形I型II型LNR滑动型4

1.1     减隔震支座的发展及现状

为了减小地震引起桥梁结构的破坏,各国学者对桥梁结构的减震、隔震进行了广泛、深入的研究,并取得了大量的研究成果。研究成果表明:对于桥梁结构比较容易实现和有效的减隔震方法主要是采用减隔震支座装置。在日本、美国、新西兰等国家的许多桥梁都安装了减隔震支座, 并取得了较好的减隔震效果。

由于橡胶支座能通过剪切变形使上、下部地震运动隔离,且具有构造简单、加工制造容易、用钢量少、成本低廉、安装方便等优点,因而成为最常用的一种隔震支座。目前,国内常用的橡胶类隔震支座主要有高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座。

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。

2       支座结构设计

〖HDR 系列高阻尼隔震橡胶支座〗是按照现行国家标准(GB 20688)、交通运输行业标准

《公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座》及相关行业规范,并同时参照欧洲标准研制的减隔震类桥梁标准构件系列产品,属省部级重大科技攻关项目资助研发的专利技术成果(ZL 200820140412.5、ZL 200920245753.3),该系列产品通过了省部级科技成果鉴定(陕科鉴字[2010]第 097 号)及相关认证,适用于 9 度及以下地震烈度区的各类公路及市政桥梁。

2.1     设计依据

u 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)

u 《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ 77-98)

u 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)

u 《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)

u 《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166-2011)

u 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)

u 《橡胶支座:桥梁隔震橡胶支座》(GB 20688.2-2006)

u 《橡胶支座:隔震橡胶支座试验方法》(GB/T 20688.1-2007)

u 《公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座》(报批稿)

u 《Structural bearings- Part 3: Elastomeric bearings》(EN 1337-3:2005)

u 《Anti-seismic devices》(EN 15129-2009)

2.2     支座分类

2.2.1     按结构形式分类

依据支座不同的抗震技术性能,支座本体与锚固件(或预埋件)间的连接形式及支座与梁、墩的锚固(连接)形式,HDR 系列支座可划分为如下两种类型(两个系列,参见下图):

u Ⅰ型——支座与墩、梁间采用套筒连接,支座顶面、底面均设预埋钢板,上、下支座钢板和套筒间采用锚固螺栓连接,上、下预埋钢板与套筒间采用配合焊接。

u
Ⅱ型——支座与墩、梁间采用套筒连接,支座底面不设预埋钢板,底钢板和套筒间采用锚固螺栓连接,上预埋钢板与顶钢板间采用剪力卡榫连接,上预埋钢板与套筒间采用配合焊接。

2.2.1     按本体形状分类

u  圆形隔震橡胶支座——支座本体平面形状为圆形

u  矩形隔震橡胶支座——支座本体平面形状为矩形

2.3   支座型号

支座型号表示方法如下:

示例2:

Ⅱ型矩形高阻尼隔震橡胶支座,纵桥向尺寸370mm,横桥向尺寸420mm,高度136mm,剪切模量0.8MPa,型号表示为:HDR(Ⅱ)-370×420×136-G0.8。

注:支座规格中平面尺寸已包含橡胶保护层厚度 10mm。

2.2   产品特点

² 水平变位能力强,可有效吸收地震能量;

² 结构复位能力强,基本不发生残余位移;

² 材料阻尼效果好,具有良好的耗能能力;

² 产品结构、功能灵活多样,适用范围广;

² 改善受力,经济环保,降低工程总造价;

² 安装及检修更换方便,运营维护成本低。

3    支座技术性能

3.1       支座规格

u  圆形支座分为 25 类:

d270,d295,d320,d345,d370,d395,d420,d445,d470,d520,d570,d620, d670,d720,d770,d820,d870,d920,d970,d1020,d1070,d1120,d1170,d1220,

d1270。

u  矩形支座分为 55 类:

270×270,270×320,270×370,320×320,320×370,320×420,370×370,370×420,

370×470 , 420×420 , 420×470 , 420×520 , 470×470 , 470×520 , 470×570 , 520×520 ,

520×570 , 520×620 , 570×570 , 570×620 , 570×670 , 620×620 , 620×670 , 620×720 ,

670×670 , 670×720 , 670×770 , 720×720 , 720×770 , 720×820 , 770×770 , 770×820 ,

770×870 , 820×820 , 820×870 , 820×920 , 870×870 , 870×920 , 870×970 , 920×920 ,

920×970 , 920×1020 , 970×970 , 970×1020 , 970×1070 , 1020×1020 , 1020×1070 ,

1020×1120  , 1070×1070 , 1070×1120 , 1070×1170  , 1120×1120 , 1120×1170  ,

1120×1220,1170×1170。

3.2       设计转角 θ(rad)

本系列支座设计转角不小于 0.006rad。

3.3       设计水平力

HDR 系列支座可承受的设计水平力详见各规格尺寸支座的设计参数表;

3.4       设计剪切位移

HDR 系列支座的剪应变性能要求如表 1 所示。

表1.    HDR系列支座的剪应变性能要求

支座结构型号

Ⅰ型

Ⅱ型

设计剪应变g 0

1.0

1.0

反复加载试验时支座的剪应变g s

1.75

1.5

容许剪应变g e

2.5

2.0

极限剪应变g u

3.5

3.0

注:剪切位移=剪应变×支座有效橡胶层总厚度(Σtr),附表中列出了 HDR 系列支座对应容许剪应变g e 的容许剪切位移 X,对应试验剪应变g s 的水平等效刚度 Kh 和等效阻尼比ξ。

3.5       温度适用范围

本系列支座设计温度适用范围为-40℃~+60℃。

3.6       设计阻尼比

HDR(Ⅰ)-G0.8 和 G1.0 型支座设计阻尼比为 15%,G1.2 型支座设计阻尼比为 17%; HDR(Ⅱ)-G0.8 和 G1.0 型支座设计阻尼比为 12%,G1.2 型支座设计阻尼比为 15% 。

3.7       梁底坡度调整

支座顶面不设坡度;

现浇梁的坡度:由梁底设置的预埋钢板或楔形混凝土块调整;

预制梁的坡度:可在预制梁时通过支座上部的预埋钢板调整,也可在梁底预埋平钢板后在支座顶面加设楔形调坡钢板;

当坡度较大时,则应采用在梁底设置楔形混凝土块调整。

注:若项目有特殊需求,本系列支座以上各技术性能参数均可进行定制设计。

4    支座布置原则

本系列支座布置时,应根据桥梁的结构型式、跨径、联长及桥梁宽度等参数具体确定其原则。

4.1       主要桥型的支座布置方式示意如下,供设计时参考:

简支梁(示意)

3.1       支座布置时应检算支座的设计位移量是否满足桥梁因制动力、温度和混凝土收缩徐变等共同作用及地震力引起的位移需求。

3.2       连续梁单联长度不宜超过 200m,跨数不宜超过 6 跨。若需要超过 6 跨时,应检算次边墩处 HDR 系列支座的位移量是否满足位移需求,再根据计算情况增设滑动型支座或进行定制设计。若跨数为 1 跨或 2 跨时,全联支座宜全部采用固定支座。

3.3       HDR 系列矩形支座宜采用支座短边与纵桥向平行布置,当桥梁横向尺寸受限时,可采用支座长边沿纵桥向布置。

4    支座选用原则

4.1       支座验算时,正常使用状态下支座剪切角α正切值,当不计制动力时,tanα≤0.5; 当计入制动力时,tanα≤0.7。

4.2       支座验算时,罕遇地震状态下支座的剪切应变不宜超出表 1 中容许剪应变g e ,还应检算所选用支座的力学性能是否满足相应地震力作用下的使用要求,并综合考虑桥梁的结构形式、技术性能特点、施工工艺要求及造价等因素。

4.3       本系列同样竖向承载力大小的支座,其水平刚度随橡胶设计剪切模量 G 值增加而相应增大,但适应变形的能力随 G 值增加却相应降低,因此,工程技术人员在选型时,应当根据每座桥梁的具体情况或要求进行选取,以优化结构受力及使用性能。

4.4       HDR 系列高阻尼隔震橡胶支座的常规选型流程为:

确定支座结构型式(Ⅰ型、Ⅱ型)→橡胶剪切模量G(G0.8、G1.0、G1.2)→支座适应转角

θ→支座本体形状(圆形、矩形)→设计竖向承载力→设计剪切位移量→校核计算或优化设计→

(反复)。

4.5       根据桥梁所在地区的抗震设防烈度和场地类型,表 2 中列出了通常情况下 HDR 系列支座选型推荐方案,供工程技术人员参考。

抗震设防烈度场地类型70.10g0.15gCSG类型CSG类型Ⅰ1.0 G0.8 HDR(Ⅱ)0.9 G0.8 HDR(Ⅱ)Ⅱ1.01.0Ⅲ1.31.2Ⅳ1.41.3

 

表2.    HDR系列支座剪切模量和支座类型推荐选用表

抗震设防烈度场地类型80.20g0.30gCSG类型CSG类型Ⅰ0.9 G1.0 HDR(Ⅰ)0.9 G1.0 HDR(Ⅰ)Ⅱ1.01.0Ⅲ1.21.0Ⅳ1.31.0

 

(续)

注:  1. Cs 表示场地系数,G 表示支座设计剪切模量,“类型”表示 HDR 系列高阻尼隔震橡胶支座的结构类型。

2. 9 度设计地震烈度区的桥梁若采用隔震设计,推荐选用支座设计剪切模量为G1.0 或G1.2 的 HDR(Ⅰ)型支座,但需根据实际桥梁设计参数进行计算、验证。

4.6       支座选型时,应当考虑其与桥梁结构的配套适应性,并应满足实际桥梁结构的空间位置要求;此外,预埋钢板、套筒和锚杆等配套附属件的设计选取应当安全、适用、经济、合理,应避免与结构受力钢筋相干扰或冲突,如有必要应当进行定制优化设计。

5    减隔震计算

〖HDR 系列高阻尼隔震橡胶支座〗不仅保持了叠层橡胶支座的良好力学性能,同时具有较高的阻尼比,在地震中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吸收地震能量, 隔离桥梁上、下部结构的地震运动,延长结构自振周期,减小地震作用力,从而实现减隔震功能。

HDR 隔震原理如图 9 所示,HDR 支座水平剪切性能曲线如图 10 所示。

桥梁结构的抗震分析应根据《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)相关条文的要求进行,通常可以采用反应谱法、动力时程法和功率谱法等。在减隔震设计阶段,对于复杂桥型、采用比较特殊减隔震装置的桥梁、结构动力特性比较复杂的桥梁,均建议采用非线性动力时程分析方法。本产品依据国内外先进规范要求,推荐采用非线性动力时程分析方法。

减隔震桥梁的计算模型应正确反映减隔震装置(HDR 系列高阻尼隔震橡胶支座)的力学特性。当采用反应谱分析方法时,本系列支座的力学特性可按等效水平刚度和等效阻尼比进行模拟, 支座的等效水平刚度和等效阻尼比见后附图表所列参数;当采用非线性动力时程分析方法时,本系列支座的力学性能可按等效双线性恢复力模型模拟,HDR 系列支座和 LNR 滑动型支座的恢复力模型如图 11 和图 12 所示。

3    HDR(Ⅰ)支座安装、更换、养护及尺寸

3.1       支座安装工艺细则

7.1.1       前期准备

7.1.1.1       卸货与存放

支座需用软绳捆扎,装卸时需用叉车或起重设备吊装,支座各部件(包括预埋组件)已在工厂按要求连接好,可立即用于安装。若是预制梁用支座,则上预埋组件应单独包装运输,并注意做好配套标记。

如果送达工地的支座没有立即安装,应妥善存贮;支座存贮的场所要求场地平整,支座套筒的下方用方木或木块垫放,支座存贮的场所应防潮防晒防尘,并保持清洁;严禁与酸、碱、油类、有机溶剂等影响支座质量的物质接触,并距离热源 1m 以上。支座存贮应不影响工地施工,且方便支座的运输和吊装。本系列支座本体部件不可分解拆开。

整个装卸、运输和存储的过程应当保证支座各部件及油漆表面不受损坏。

7.1.1.2       安装前的检查

(1)核对支座对应的墩台位置与支座规格是否相符。

(2)检查支座连接状况是否正常,但不得任意松动连接装置。

(3)检查支座的标识和安装方向,杜绝安装方向错误。

(4)检查支座的上、下板贴近混凝土或水泥砂浆的面,必须无灰尘和油渍。

7.1.1.3       灌浆材料性能要求

支座安装时所采用的灌浆材料为无收缩环氧树脂砂浆,其性能要求见下表:

表3.    灌浆用无收缩环氧树脂砂浆性能要求

 

项 目

技 术 指 标

项 目

技 术 指 标

 

 

抗压强度

(MPa)

8 h

≥20

流 动 性

≥220mm

12 h

≥25

温度范围

+5~+35℃

24 h

≥40

初凝时间

≥30min,

28 d

≥50

终凝时间

≤3 h

56d 和 90d

强度不降低

收缩率

<2%

泌水性

不泌水

膨胀率

≥0.1%

7.1.2       总 则

u 采用本系列支座时,支座垫石的混凝土标号不宜低于 C40,垫石顶面四角高差不得大于2mm,考虑到安装养护和必要时更换支座的方便,垫石高度不宜低于 100mm。

u 为确保支座准确就位安装,减少对墩台顶面受力钢筋的干扰,建议在墩、台顶面的支承

垫石部位设置预留锚栓孔,预留孔的尺寸详见支座安装图(表),预留孔中心及对角线位置偏差不得超过 10mm。

u与支座相邻的桥墩或桥台顶面垫石混凝土中需增设至少 4 层网状钢筋,布筋范围须大于支座底钢板平面尺寸。网状钢筋推荐采用                   12mm 钢筋,网格为 100mm×100mm,间距为

60mm~80mm。预留孔处的网状钢筋断开,在孔边增设相同直径的补强钢筋(LNR 滑动型支座
不设置预留孔)。

7.1.3.1       预装钢板法(本方法仅限于现浇梁支座安装)

(1)现浇梁若采用预装钢板法安装支座时,则仅在墩台顶面设置预留孔,而支承垫石部位可不设置预留孔。

(2)凿毛墩台顶面,露出粗骨料,呈坚固不规则表面,清除预留孔中的杂物。

(3)支垫石模板,吊放支座下预埋组件于垫石钢筋网顶面,固定下预埋组件并调整高度和平整度。

(6)待垫石混凝土达到设计强度后,用水准仪复测支座下预埋组件顶面标高,确保支座位置及高程无误。

(7)将支座和上预埋组件连接成整体并安装在下预埋钢板顶面,完成支座安装(见图19)。

7.1.3    安装步骤

7.1.3.1       预制梁安装步骤

u 浇筑墩、台及支座垫石,并预先设置预留孔,清除预留孔中的杂物;

u 执行支座安装前检查,尤其注意单独包装运输的上预埋组件是否与支座配套;

u 预制主梁时在梁底先埋好上预埋组件,上预埋钢板表面平整度不大于钢板最大尺寸的千分之一,需要设置坡度的通过预埋钢板或梁底调平块调平,保证预埋钢板底面安装时的水平要求。

u 吊装支座于垫石顶面后,再吊装预制梁于支座顶面 20mm 处,适当挪动垫石顶面支座, 确保支座位置及支座顶面高程后拧入上锚固螺栓就位梁体,采用压力灌浆法(见图 12)向预留孔内灌入无收缩高强度环氧树脂砂浆。

注:若需采用重力灌浆法安装支座时,应先将支座安装在梁底,并在墩台上安装好顶梁用的千斤顶(若墩台上无安装空间时可搭建临时刚性支撑),再吊装预制梁体,将之落在临时支撑千斤顶上,通过千斤顶调整梁体位置及标高,之后采用重力灌浆法(见图 10)向支座下部及预留孔处间隙灌入无收缩高强度环氧树脂砂浆。

u 待环氧树脂砂浆达到设计强度后,再次校核支座中心位置及标高,拧入下锚固螺栓,完成支座安装。

7.1.3.2       现浇梁安装步骤

u 浇筑桥墩及支座垫石,在桥墩及支座垫石上预先设置预留孔,清除预留孔中的杂物;

u 执行支座安装前的所有检查事项;

u 吊装支座至垫石顶面,仔细检查支座水平位置及标高后,采用重力灌浆法(见图 10)或压力灌浆法(见图 12)向预留孔内灌入无收缩高强度环氧树脂砂浆;

u 待环氧砂浆达到设计强度后,再次校核支座中心位置及标高,拧紧锚固螺栓;

u 清洁上预埋钢板的上表面,安装主梁模板并进行主梁浇筑等作业;

u 待梁体混凝土强度达到设计标准值后,拆除支架及其他临时支撑构件,完成支座安装。

7.2       支座更换工艺

u 安装千斤顶(若桥墩上无安装空间时可搭建临时刚性支撑);

u 拆除支座锚固螺栓,用千斤顶将梁顶起(同一墩台的梁端或梁底应整体均匀顶升)使梁底高出支座顶面自由高度 3~5mm;

u 移出需要更换的支座;

u 安装对应规格的新支座;

注:若 HDR 系列支座需要更换时,应先确定是否需要根据旧支座实际剪应变对新支座预先设置与旧支座对应的剪应变(水平位移),并测定实际需要的剪应变值(水平位移量),组装完成后按要求设置剪应变并临时固结。

u 缓缓落梁,检查支座处于正常工作状态后拧紧锚固螺栓,移除千斤顶。


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