常溫型支座:適用于-25℃至+60℃的環(huán)境溫度范圍。
選用建筑支座時(shí),必須進(jìn)行綜合考量,主要因素包括:建筑跨徑與結(jié)構(gòu)形式:不同跨徑和結(jié)構(gòu)(梁橋、拱橋、索橋等)對(duì)支座的承載、位移、轉(zhuǎn)動(dòng)能力要求各異。
放樣定位:支座墊石的放樣通常從蓋梁中心線向兩側(cè)進(jìn)行。通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出蓋梁中心線距墊石中心點(diǎn)的距離,然后進(jìn)行精確放樣。
該技術(shù)并非近年創(chuàng)新,早在2010年智利8.8級(jí)大地震中就得到驗(yàn)證。實(shí)際震害調(diào)查表明,安裝了橡膠隔震支座的建筑在地震中基本保持完好,功能正常;而未設(shè)置隔震系統(tǒng)的建筑則普遍受損嚴(yán)重,充分證明了隔震技術(shù)的有效性。
其他消能支座:如通過(guò)在支座頂板與橡膠板上方的鋼襯板之間設(shè)置特殊界面(干摩擦面、阻尼材料等),在地震等水平力作用下通過(guò)相對(duì)滑動(dòng)或變形來(lái)消耗能量,保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。
昌都建筑摩擦擺隔震支座是一種通過(guò)球面擺動(dòng)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)周期和滑動(dòng)界面摩擦消耗地震能量實(shí)現(xiàn)隔震功能的支座,簡(jiǎn)稱FPS(Friction Pendulum System)。
為確保安全,支座性能需滿足嚴(yán)格的規(guī)范要求:
隔震體系優(yōu)越性:理論和實(shí)踐均表明,只要一個(gè)隔震體系具備有效的隔震功能,它就能表現(xiàn)出非常明顯的減震能力。與傳統(tǒng)依賴結(jié)構(gòu)構(gòu)件增強(qiáng)來(lái)“抵抗”地震的抗震結(jié)構(gòu)體系相比,性能優(yōu)良的隔震體系在保護(hù)上部結(jié)構(gòu)、減小地震響應(yīng)方面具有顯著的優(yōu)越性。

墊石處理:支撐墊石的標(biāo)高必須精確控制,這是防止單片梁四個(gè)支座受力不均的關(guān)鍵。標(biāo)高失控是導(dǎo)致支座脫空、進(jìn)而使受力大的支座變形超限的主要原因。
該支座的結(jié)構(gòu)通常由上下兩部分組成,上部連接橋梁或建筑物,下部連接基礎(chǔ)或橋墩,中間通過(guò)鋼板和軸承實(shí)現(xiàn)連接,同時(shí)在鋼板和上、下部之間設(shè)置了摩擦體,形成一定的摩擦阻力。
隔震技術(shù)是通過(guò)在上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層,以避開(kāi)地震對(duì)建筑物的能量輸入。近年來(lái)發(fā)明了種類繁多的隔震裝置,按其原理不同可分為彈性支承與滑動(dòng)支承兩大類。彈性支承類隔震裝置主要有鉛芯橡膠隔震支座,夾層橡膠隔震支座和昌都高阻尼橡膠隔震支座等,一般采用橡膠為柔性材料,地震時(shí)柔性材料發(fā)生較大水平變形,阻止了攜帶主要能量的高頻地震波向上部結(jié)構(gòu)傳遞,上部結(jié)構(gòu)所受地震作用顯著減小。而滑動(dòng)支承類隔震裝置內(nèi)部有一滑動(dòng)界面,當(dāng)?shù)卣鹨鸬膽T性力大于大靜摩擦力時(shí),上部結(jié)構(gòu)即可在隔震裝置的滑動(dòng)界面上產(chǎn)生滑動(dòng),這樣可以避免劇烈的地表運(yùn)動(dòng)傳至上部結(jié)構(gòu),常見(jiàn)的有水平摩擦滑動(dòng)隔震支座、滾動(dòng)隔震裝置和昌都摩擦擺隔震支座。
據(jù)專業(yè)評(píng)估,通過(guò)在基礎(chǔ)層設(shè)置隔震支座,可將上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)降低 60% - 80%,這意味著隔震技術(shù)能夠大幅減輕地震對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)的損傷。智利 8.8 級(jí)地震的這一實(shí)例,以直觀且震撼的方式向世界證明了隔震技術(shù)在提升建筑抗震能力方面的顯著成效,為全球范圍內(nèi)推廣和應(yīng)用隔震技術(shù)提供了極具價(jià)值的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
普通橡膠支座:檢測(cè)內(nèi)容包括外購(gòu)質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量、抗壓彈性模量、抗剪彈性模量、極限抗壓強(qiáng)度、抗剪老化性能。
通常來(lái)說(shuō)橋面震動(dòng)屬于正常現(xiàn)象,震動(dòng)在所有的多跨橋上都存在,屬于正常的緩沖力。通過(guò)不斷調(diào)整支座的等效剛度來(lái)滿足偏心率。通過(guò)大量試驗(yàn),解決了φ1000橡膠隔震支座的膠料、粘合劑的佳配方設(shè)計(jì)。通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定了模具的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。通過(guò)球形板和球面四氟板之間的滑動(dòng)來(lái)滿足支座轉(zhuǎn)角的需要。通過(guò)試驗(yàn)和理論相結(jié)合的方法確定了φ1000橡膠隔震支座的力學(xué)性能指標(biāo)。通過(guò)以上判定方法,可以對(duì)各種在使用當(dāng)中的建筑支座性能進(jìn)行檢查,從而可以確保支座的正常使用。通過(guò)在山西、福建、南京、廣東、湖北、河南、遼寧、重慶等地的高速公路(建筑)收費(fèi)站的車輛荷載調(diào)查。通過(guò)這幾年的施工,我們總結(jié)出了一套適用的支座更換處置方法及控制技術(shù),該技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。同步頂升高度為可拆除既有支座和安裝新支座所需的工作空間,約為10~15MM。同時(shí),公路建筑支座的厚度要能適應(yīng)梁體轉(zhuǎn)角的需要。
橡膠墊隔震(以隔震橡膠支座為核心)通過(guò)支座的彈性變形與耗能特性實(shí)現(xiàn)減震,具有以下優(yōu)勢(shì):隔震橡膠支座可通過(guò)鉛芯、高阻尼橡膠等材料的耗能作用,吸收地震能量;支座的剪切變形可適應(yīng)建筑的水平位移,減少上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng),即使上部結(jié)構(gòu)存在質(zhì)心偏心(如各層質(zhì)心不重合導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)),隔震層也能有效削弱這種偏心效應(yīng)。
橡膠建筑支座抗滑穩(wěn)定性計(jì)算橡膠支座一般直接設(shè)置在墩臺(tái)和梁底之間,在其受到梁體傳來(lái)的水平力后,則支座與下面的墊石及上面的梁底間要有足夠大的摩擦力,以保證支座不滑走,即:無(wú)活載作用時(shí),應(yīng)滿足:μRGK≥1.4GEAG△T/TE有活載作用時(shí),應(yīng)滿足:μRCK≥1.4GEAG△T/TE+FBK式中,μ為摩擦系數(shù),橡膠支座與砼表面的摩阻系數(shù)取0.3,與鋼板的摩阻系數(shù)取0.2;RGK為由結(jié)構(gòu)自重引起的支座反力;RCK為由結(jié)構(gòu)自重和汽車活載(計(jì)入沖擊系數(shù))引起的小支座反力;GEAG△T/TE為溫度變化等因素因?yàn)橹ё蠹羟凶冃螘r(shí)的相應(yīng)水平力;FBK為由活載引起的制動(dòng)力分在一個(gè)支座上的水平力;AG為支座平面毛面積。

隔震建筑的一個(gè)重要特點(diǎn)就是使用兩種大型軸承來(lái)支撐整棟建筑。種是由交替層的橡膠和鋼板制成的層壓橡膠軸承,這種軸承能夠左右擺動(dòng),從而使建筑不受地面震動(dòng)的影響。隨著震動(dòng)的加劇,通過(guò)附上可平穩(wěn)滑向軸承的樹(shù)脂,滑動(dòng)隔震裝置——一種采用滑動(dòng)機(jī)械裝置的層壓橡膠軸承——可吸收強(qiáng)烈震動(dòng)。這些隔震技術(shù)理論上不僅能將建筑頂層的震動(dòng)強(qiáng)度降低到地面地震強(qiáng)度的三分一,還能大幅降低建筑的擺動(dòng)速度。這不僅可以防止建筑物的框架受損,還可以防止室內(nèi)大件家具倒下。
昌都鉛芯橡膠支座工作原理:此類支座不僅能可靠承受結(jié)構(gòu)物的垂直荷載與水平力,其核心阻尼元件——鉛芯,在結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時(shí)能產(chǎn)生滯回阻尼,通過(guò)自身的塑性變形有效吸收并耗散地震等動(dòng)力輸入能量。同時(shí),橡膠部分則為結(jié)構(gòu)提供必要的彈性恢復(fù)力,幫助結(jié)構(gòu)復(fù)位。
四氟板式橡膠支座按橡膠材質(zhì)劃分適用氣溫范圍:氯丁膠型(+60℃~-25℃)、天然膠型(+60℃~-40℃)、三元乙丙膠型(+60℃~-45℃);選用時(shí)支座承載力偏差需控制在 ±10%。該類支座依靠聚醚聚氨脂變形適應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)需求,聚醚聚氨脂橡膠圓盤(pán)需兼具足夠剛度(承受垂直荷載、避免過(guò)度變形)與柔度(適配轉(zhuǎn)角、防止脫空),避免過(guò)大應(yīng)力傳遞至聚四氟乙烯板等構(gòu)件。
圓板坡形橡膠支座對(duì)橋臺(tái)而言,好讓制動(dòng)力的作用方向指向河岸,使橋臺(tái)頂部混凝土或漿砌片石受壓,并能平衡一部分臺(tái)后填土壓力根據(jù)上述原則,《鐵路建筑設(shè)計(jì)規(guī)定》規(guī)定,固定支座的布置,在坡道上應(yīng)設(shè)在較低的一端,在車站附近,應(yīng)設(shè)在靠近車站的一端,在區(qū)間平道上,應(yīng)設(shè)在重車方向的前端,當(dāng)上述規(guī)定相互抵觸時(shí),則應(yīng)按水平力作用影響較大的情況設(shè)置,即應(yīng)先滿足坡道上的需求;對(duì)于多跨簡(jiǎn)支梁橋,為使縱向水平力在各敦上均勻分配,不應(yīng)將兩相鄰的固定建筑支座設(shè)在同一橋墩上。
施工前應(yīng)根據(jù)方案搭設(shè)牢固的工作平臺(tái),每組支座更換應(yīng)配置兩處支架,保障人員作業(yè)安全。
球型支座:較盆式支座具有轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、適應(yīng)大轉(zhuǎn)角等優(yōu)勢(shì),適用于大跨徑橋梁;隔震支座:雖增約5%造價(jià),但可顯著降低震后修復(fù)成本,社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著;簡(jiǎn)易支座:跨徑<10m的簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)可采用平板支座或油毛氈墊層。
鋼筋穿越柱帽節(jié)點(diǎn)區(qū)時(shí),如兩側(cè)梁底縱筋同直徑同方向,可在一側(cè)縱筋延伸至受力較小區(qū)域(如距支座1/4跨度處),與另一側(cè)采用機(jī)械連接,以控制接頭比例(一般≤50%),優(yōu)化節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋密度。
下支墩鋼筋綁扎:先綁扎南北向鋼筋,再綁扎東西向鋼筋。待混凝土澆筑完畢后再綁扎箍筋。仙臺(tái)APPLETOWERS(圖片:APAGROUP)證明了隔震結(jié)構(gòu)的作用(圖解)。仙臺(tái)MTBUILDING在東日本大地震中毫發(fā)未損。先秦時(shí)梁橋都是用木柱做橋墩,但這種木柱木梁結(jié)構(gòu),很早就顯出其弱點(diǎn),不能適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)生活區(qū)實(shí)行封閉管理。現(xiàn)澆構(gòu)件(現(xiàn)澆梁、板、柱及墻等詳圖)應(yīng)繪出:現(xiàn)澆混凝土梁在梁體注成整體后,在施工梁體預(yù)應(yīng)力前拆除連接板。現(xiàn)澆梁坡度調(diào)整由梁底設(shè)置預(yù)埋鋼板或者是楔形混凝土塊調(diào)整。現(xiàn)結(jié)合外以往的地震,大部分建筑都會(huì)受到不同程度的破壞,分析其震害原因,主要有以下幾點(diǎn):現(xiàn)有的加固技術(shù)主要是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的承載力和變形能力抵御地震作用,吸收地震能量。現(xiàn)在對(duì)隔震制品及隔震工程的相關(guān)規(guī)范并不是很完善,在實(shí)際工程中與其它規(guī)范有時(shí)相沖突。相關(guān)節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件試驗(yàn)報(bào)告(必要時(shí)提供);相距不遠(yuǎn)的西昌市國(guó)稅局宿舍樓,是一幢六層隔震樓。相應(yīng)各劣化等級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)功能及行車安全的影響,以及所應(yīng)采取的養(yǎng)護(hù)維修措施。橡膠板與路面連接處平整度不好。

容許壓應(yīng)力與形狀系數(shù):支座的承載能力與其形狀系數(shù)S(有效承壓面積與自由側(cè)表面積之比)密切相關(guān)。規(guī)范要求,當(dāng)形狀系數(shù)S > 8時(shí),支座的容許壓應(yīng)力可取為10MPa。形狀系數(shù)是設(shè)計(jì)選型中的核心計(jì)算參數(shù)。
抗震力計(jì)算:根據(jù)相關(guān)規(guī)范,作用于板式橡膠支座上的地震力需依據(jù)特定公式分別計(jì)算,并取計(jì)算結(jié)果中的較大值作為設(shè)計(jì)控制值。
淺談多層磚混建筑抗震設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)要求[J].黑龍江科技信息,2010,(1.側(cè)表面垂直度可用直角尺或具有相應(yīng)精度的量具測(cè)量。測(cè)量墊石頂面標(biāo)高,如頂不平整,則用環(huán)氧砂漿抹平。測(cè)量放線。在支座及墩臺(tái)頂分別畫(huà)出縱橫軸線,在墩臺(tái)上放出支座控制標(biāo)高。測(cè)量梁底標(biāo)高,并根據(jù)設(shè)計(jì)紙?zhí)峁┑牧旱讟?biāo)高進(jìn)行復(fù)核,并將復(fù)核情況詳細(xì)記錄并妥善保存,作為交工文件之一。測(cè)量梁片與墩臺(tái)之間的實(shí)踐間隔,并察看放置千斤頂?shù)牡匚患皶簳r(shí)支撐地位。測(cè)量設(shè)備顯示建筑物發(fā)生了多達(dá)23厘米的水平位移。(圖片:MORITRUSTCO.,LTD.)測(cè)量原支座和新支座的高度差,調(diào)整施工確保梁體、橋面高程符合設(shè)計(jì)要求。
支座壓縮變形受形狀系數(shù)影響顯著,需通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定兩類變化規(guī)律:橡膠層厚度不變,平面尺寸變化:平面尺寸增大(S?提高),壓縮變形減小 —— 如橡膠層厚度 20mm 時(shí),S?=15 的支座壓縮變形比 S?=10 小 25%-30%;平面尺寸不變,橡膠層厚度變化:橡膠層厚度增大(S?降低),壓縮變形增大 —— 如平面尺寸 300mm×300mm 時(shí),橡膠層厚度 30mm(S?=5)比 20mm(S?=7.5)壓縮變形大 15%-20%;設(shè)計(jì)時(shí)需通過(guò)形狀系數(shù)優(yōu)化,平衡壓縮變形(≤15%)與水平剛度(滿足位移需求)。
昌都FPS摩擦擺支座(Friction Pendulum System,簡(jiǎn)稱FPS)是一種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)隔震裝置,用于減少建筑物或橋梁在地震時(shí)受到的震動(dòng)影響。它基于擺的動(dòng)力學(xué)原理和摩擦耗能機(jī)制,通過(guò)隔離上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)減小地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞。
盆式橡膠支座的安裝質(zhì)量直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命,因此在安裝過(guò)程中,每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作,確保安裝質(zhì)量達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。
單向滑動(dòng)支座同樣具備 800KN - 60000KN 的豎向承載力,轉(zhuǎn)角能力與雙向滑動(dòng)支座一致,為≥0.02rad 。但在位移能力上,它主要負(fù)責(zé)單向的位移調(diào)節(jié),范圍為 ±50 - ±200mm,這種特性使其在曲線橋以及溫差變化較大的區(qū)域發(fā)揮著重要作用,能夠針對(duì)性地滿足這些特殊結(jié)構(gòu)和環(huán)境下橋梁的位移需求。
四氟板式橡膠支座的中心受壓試驗(yàn)是驗(yàn)證其承載性能與變形特性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),核心目的包括:建立支座受壓時(shí)的壓應(yīng)力 - 壓應(yīng)變關(guān)系曲線,明確其在不同荷載等級(jí)下的變形規(guī)律;測(cè)定支座在設(shè)計(jì)荷載作用下的壓縮變形值與殘余變形值,確保變形量符合結(jié)構(gòu)位移需求,且卸載后殘余變形不影響后續(xù)使用;計(jì)算支座的抗壓彈性模量(反映材料彈性階段的抗壓能力)與抗壓形變模量(體現(xiàn)長(zhǎng)期荷載下的形變特性),為結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算提供基礎(chǔ)參數(shù)。
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