该种类型的建筑板式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;具有构造简单、安装方便、节省钢材、价格低廉、养护简便、易于更换等特点。
隔震工程设计的个决定就是隔震层位置的选择,这是结构专业可以在建筑方案阶段就有重要话语权的不多机会。这个选择的结果不仅对于结构专业本身,也对建筑、设备各相关专业有着十分深远的影响,工程造价及技术难度也会随之变化,因此,考虑的因素应当尽可能全面。
支座通常在工厂组装好后整件运输到工地,为保证运输过程中文座的整体性,应用临时定位装置将支座各部件连接起来。
橡胶支座在设置过程中应该考虑另一大因素温度橡胶支座在设置过程中考虑的因素比较多,产品质量毋庸置疑,但是操作中还得注意下温度的作用。
为了保证建筑橡胶支座的施工质量,以及安装、调整、观察、及更换建筑支座的方便不管是采用现浇梁法还是预制梁法施工,不管是安装何种类型的建筑支座,在墩台顶设置支撑垫石是必须的。
由于采用密封的橡胶不但大大提高了支座的承载能力及橡胶的寿命,更为重要的是保证了支座具有灵活的转动性能及良好的缓冲性能。
全面调查,经综合考虑必要性、有效性、经济性、可行性和安全性确定处理方案,而且处理方案要有针对性;2.对各类材料,包括新更换的建筑橡胶支座质量等要加强检验;安装精度仍然要符合规范规定;3.施工安全性应考虑周全,统一指挥,施工过程中应有专人负责监控,确保人身和设备的安全;4.采用顶升法时,要认真做好测量、观察、记录工作。
目前,在我国的土木工程隔震结构中,常用的隔震装置是橡胶隔震支座。普通隔震支座在温度和交通荷载(低周疲劳)作用下支座中的铅芯将产生疲劳剪切破坏,普通支座使的阻尼性能大幅度降低;同时普通支座在使用的过程中容易造成橡胶开裂、铅芯外露,这也将会对环境造成污染。因此使用性能稳定的橡胶隔震支座,橡胶隔震支座既能有效地保证工程结构的安全,橡胶隔震支座又可以避免对生态环境的污染。
(图一)橡胶隔振支座
橡胶支座对建筑抗震性能的影响,功率流理论主要应用于船舶结构的减振降噪以及梁板结构、机器及基础等的隔振和减振方面[1~4],在建筑减隔振方面的应用较少,尚未找到应用功率流理论分析高架建筑支座参数对建筑抗震性能影响的,采用力或速度等单一物理量的传递概念衡量振动在结构中的响应,忽略了物理量的内在信息。
我国在1975年出版的《公路桥涵设计规范》(试行)中首次将板式橡胶支座内容列入,1980年为修订《公路桥涵设计规范》。
综上所述,基于盆式橡胶支座在公路建筑的广泛使用,为了确保其使用质量和稳定性,橡胶支座的设计必须按照设计规范严格计算,并在安装时应严格按照设计纸进行正确安装,使支座整个平面均匀承压,橡胶支座与上下结构之间接触紧密,从而实现延长公路建筑的使用寿命。
支座的设计摩擦系数根据聚四氟乙烯的材料分别为:纯聚四氛乙烯0.05(‘=24MPA);填充聚四氟乙烯0.075(‘=36MPA);注意:板式橡胶支座的设计和构造要求,在各国的许多标准及设计规范中均有相应的规定。
隔震特性:隔震装置具有可变的水平刚度特性,在强风或微小地震时(F≤F,具有足够的水平刚度K1,上部结构水平位移极小,不影响使用要求;在中强地震发生时,(F>F,其水平刚度K2较小,上部结构水平滑动,使“刚性”的抗震结构体系变为“柔性”的隔震结构体系,其自振周期大大延长(例如TS=2~4S),远离上部结构的自振周期(TS=0.3~1.2S)和场地特征周期(TG=0.2~0S),从而把地面震动有救地隔开,明显地降低上部结构的地震反应,可使上部结构的加速度反应(或地震作用)降低为传统结构加速度反应的1/4~1/12。并且,由于隔震装置的水平刚度远远小于上部结构的层间水平刚度,所以,上部结构在地震中的水平变形,从传统抗震结构的“放大晃动型”变为隔震结构的“整体平动型’,从激烈的、由下到上不断放大的晃动变为只作长周期的、缓慢的、整体水平平动.从有较大的层间变位变为只有很微小的层间变位,斟而上部结构在强地震中仍处于弹性状态。这样,既能保护结构本身.也能保护结构内部的装饰、精密设备仪器等不遭任何损坏,确保建筑结构物和生命财产在强地震中的安全。
按照设计要求,将隔震橡胶支座外露连接板、螺帽均应刷防锈漆两遍,外罩防火涂料。按照橡胶支座拱上建筑的形式可以分为:实腹式拱桥,空腹式拱桥。按照橡胶支座主拱圈拱轴的形式可分为:圆弧拱桥,抛物线拱桥,悬链线拱桥等。按支座配套钢板的设计要求,对支座的配套钢板进行调整。按支座用材料分类:钢支座(平板支座、弧形支座、摇轴支座和辊轴支座〉:诙支座的传力通过钢的接触而。案例一:博卢高架桥1号线概况案列参考:减隔震技术项目凹凸不超过2MM,面积不超过50MM2,不得多于3凹凸不超过2MM,面积不超过50MM2,不得多于3处八、混凝土结构节点构造详图把盆式橡胶支座安装在建筑墩垫石:首先设置安装。搬运车吊运时,应检查车体吊杠及链钩安全,防止链断杠折伤人;搬运时应轻起轻放,不得猛起重摔。板内可设置若干层用钢丝网、薄钢片做成的加劲物,以承受支座受压时的水平拉力。
竖向刚度。为确保支座在使用中不产生过大的竖向压缩变形,必须保证支座有足够大的竖向刚度KV,一般由建筑结构设计时提出。影响KV的主要因素有橡胶的硬度及弹性模量、支座形状系数(SS,以及竖向压应力和水平剪切变形。
正常情况下,以及地震时建筑未产生倾覆力矩时,控制箱不发挥作用,隔震橡胶支座独立承担竖向和水平向作用力,满足常规的和设防烈度时的使用功能;在罕遇地震发生时,当橡胶支座上产生拉应力时,拉应力主要由控制箱承担,隔震橡胶支座承担的拉应力很小,当隔震橡胶支座上的压应力超过设计值时,此时,控制箱和与隔震橡胶支座共同承受竖向压力。
(图二)隔震支座厂商
一、计算数据准备:孔径:4—20M支座压力标准值:431.608KN结构自重引起的支反力:125.208KN汽车荷载引起的支反力:306.4KN跨中挠度F:1.96CM当地平均高气温:24.3℃当地平均低气温:1.4℃主梁计算温差:22.9℃简支端支座:GYZ300×54MM橡胶片总厚TE(MM):37连续端支座:GYZ300×52MM橡胶片总厚TE(MM):37简支端单个支座剪切刚度:KE=AE×GE/TE=1910.4N/M连续端单个支座剪切刚度:KE=AE×GE/TE=1910.4N/M每排设置制作个数为:18个则简支端支座总刚度为:34387.7N/M则连续端支座总刚度为:34387.7N/M墩台抗推刚度:KI=3EI/LI墩台编号LIIE抗推刚度KI墩台综合抗推刚度K0号台1.80.74553000000011504855.934285.21号墩3.20.280430000000770133.332917.92号墩3.10.280430000000847092.333046.23号墩3.80.280430000000459901.731995.44号墩4.60.280430000000259264.130360.8制动力计算及分配:按照《通用规范》4.3.6规定,以一联作为加载长度,计算制动力则制动力标准值T3为:900KN各墩台按照刚度分配制动力:ΣK=162605.4KN/M墩台编号制动力(KN)0号台189.761号墩182.202号墩182.913号墩177.094号墩168.04二、确定支座平面尺寸:D=300MM支座平面面积:706.9CM2中间橡胶层厚度为:0.8CM查行业标准《公路建筑板式橡胶支座规格系列》得到支座的平面形状系数S=9.06>8合格计算支座弹性模量:EJ=5.4GE×S2=443.3MPA验算支座的承压强度:σJ=RCK/支座面积=6106.0KPA则σJ<[σJ]=9351.2KPA合格三、确定支座厚度:主梁计算温差为ΔT为:22.9℃,温度变形由两端的支座均摊,则每一支座承受的水平位移ΔG为:ΔG=1/2AΔTL=0.916CM则4号墩每一支座的制动力为HT=9.3KN确定橡胶片总厚度TE≥2ΔG=1.832CM(不计汽车制动力)TE≥ΔG/(0.7-FBK/2/GE/支座面积)=1.4CM《桥规》的其他规定:TE≤0.2D=6CM所选用的支座橡胶层总厚度TE=3.7CM2ΔG=1.832CM合格0.2D=6CM四、验算支座的偏转情况:计算支座的平均压缩变形为:δC,M=RCK×TE/面积/EA+RCK×TE/面积/EBδC,M=0.06226541CM按照《桥规》规定,尚应满足δ≤0.07TE,即:0.06226541≤0.07TE=0.259合格计算梁端转角θ:由关系式F=5GL4/(384EI)及θ=GL3/(24EI)可得:θ=(5L/16)(GL3/24EI)16/(5L)=16F/5L设结构自重作用下,主梁处于水平状态。
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地转动;有较大地剪切变形以满足上部构板式橡胶支座造的水平位移;板式橡胶支座按形状划分:矩形板式、圆形、球冠圆板式、圆板坡形、等几种产品。
除作为建筑支座使用外,四氟板式橡胶支座还被大量用作滑块使用,它可以在顶推施工的建筑上用作施工工具,也可以用来做移动重物滑道。
例如:如果在夏季高温时发生地震,出现了力的叠加,该如何处置?虽然橡胶支座可以分为板式橡胶支座和盆式橡胶支座两种,适应不同的地区,但是对于叠加力的作用,显然还是有限的。
橡胶支座在设置过程中应该考虑另一大因素温度橡胶支座在设置过程中考虑的因素比较多,产品质量毋庸置疑,但是操作中还得注意下温度的作用。
通过对部分高速公路板式橡胶支座的实际使用情况进行调查,发现用户在板式建筑支座的安装过程中可能出现的问题如下:部分梁底支座安装位置平面与墩台处支承垫石上表面夹角过大,造成支座单边受力,因而支座局部变形严重,如果继续增加恒载和汽车活载,梁体会继续发生挠曲变形,这样会加大梁底的倾角,严重时会造成板式橡胶支座单边脱空。
抗扭橡胶支座的布置方式,一般可沿着曲率半径的径向布置,并宜采用具有较大横向刚度的桥墩,对于总铰支承则可采用独柱墩的型式。
这一特点当然引起了建筑工作者的注意,不仅在建筑支座中,而且在建筑施工中凡是需要移动重物的地方都得到广泛的应用。
(图三)摩擦摆隔震支座FPSII-8000-400-4.11
衡媛橡胶支座厂:板式橡胶支座的耐火性能公路建筑板式橡胶支座的实际使用情况,对被试橡胶支座进行1H的燃烧试验后,冷却24H以上,再测试其竖向极限压应力和竖向刚度,并与同批〔型)橡胶支座的竖向极限压应力和竖向刚度进行比较。
结构保护系统没有足够的安全储备。显然,在对这座建筑进行隔震产品的设计过程中,并没有考虑到高架桥将承受到如此大的地震动作用,致使整个隔震系统遭到了完全的破坏。然而,意外的超荷载情况时有发生,在建筑构造设计中必须充分考虑,并采取必要措施才能满足人们对建筑的使用安全要求。显而易见,连上述各项设计指标都不能满足,就更谈不上安全储备。
橡胶支座安装后,若发现问题需要调整时,可吊起梁端,在橡胶支座底面与支承垫石面之间抹一层用水灰比不大于0.5的1∶3水泥砂浆抹平。
隔震技术是通过在上部结构与下部结构之间设置隔震层,以避开地震对建筑物的能量输入。近年来发明了种类繁多的隔震装置,按其原理不同可分为弹性支承与滑动支承两大类。弹性支承类隔震装置主要有铅芯橡胶隔震支座,夹层橡胶隔震支座和高阻尼橡胶隔震支座等,一般采用橡胶为柔性材料,地震时柔性材料发生较大水平变形,阻止了携带主要能量的高频地震波向上部结构传递,上部结构所受地震作用显著减小。而滑动支承类隔震装置内部有一滑动界面,当地震引起的惯性力大于大静摩擦力时,上部结构即可在隔震装置的滑动界面上产生滑动,这样可以避免剧烈的地表运动传至上部结构,常见的有水平摩擦滑动隔震支座、滚动隔震装置和摩擦摆隔震支座。
降低房屋造价:由于隔震体系的上部结构承受的地震作用大幅度降低,使上部结构构件和节点的断面、配筋减少,构造及施工简单,大大节省造价。虽然隔震装置需要增加造价(约5%).但建筑总造价仍可降低。从汕头、广州、西昌等地建造的隔震房屋得知,多层隔震房屋比传统多层抗震房屋节省士建造价:7度区节省1%~3%;8度区节省5%~15%;9度区节省10%~20%,并且安全度人大提高。
上述三类情况是板式橡胶支座在安装使用过程中常见的异常现象,异常现象不能及时排除将会降低板式橡胶支座的使用寿命。
为了有效抑制震动和噪声的危害,震动控制技术被广泛研究和应用。所谓的震动控制就是在设计或安装中采取措施,以控制设备、系统所承受的震动,把设备及系统的震动强度控制在允许的范围内。如果把产生激震力的物体称为震源体,把要求降低震动强度的物体称为减震体。主动隔震技术在隔震行业中属于的技术。
安装隔震支座阶段,应对隔震支座的支座表面、隔震支座顶面的水平度、隔震支座中心的平面位置和标高进行观察并记录。
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