與隔震層的協同工作在現代抗震橋梁設計中,隔震層的設置與支座的協調至關重要。
隔震技術與傳統抗震的技術理念區別:傳統結構設計采用 “抗震” 對策,核心是為結構提供抵抗地震作用的能力,雖能保障結構安全、防止倒塌,但結構構件的損傷難以避免;而橡膠隔震支座技術是一種簡便、經濟、高效的工程抗震手段,通過隔震層吸收、隔離地震能量,大幅降低上部結構地震響應。
隔震支座系統:這是一個總稱,指設置于上部與下部結構之間的全部隔震裝置,不僅包括隔震支座(如LRB、天然橡膠支座、高阻尼橡膠支座),還可能包含阻尼器、抗風裝置和限位裝置等,共同構成完整的隔震體系。
行業技術發展參考:從國際技術發展來看,1981 年 6 月日本實施的新抗震設計法,核心特點是采用考慮結構動力特性的兩階段設計法,該設計思路為橡膠支座在抗震設計中的應用提供了重要參考,推動了支座與結構抗震體系的協同優化。
米橡膠支座的質量標準和檢測項目我國已頒布的行業標準鐵道部行業標準《鐵路建筑板式橡膠支座規格系列》(TB/T2330—9;交通部行業標準《公路建筑板式橡膠支座成品力學性能檢驗規則》(JT3132.3—90)和《公路建筑板式橡膠支座》(JT/T4—9;建設部行業標準《建筑隔震橡膠支座》(JG/T—1999);建設部《建筑工程隔震減震產品市場準入管理暫行規定實施細則》(試行)(2000)建抗震第11號。
雙向滑動支座的豎向承載力范圍廣泛,從 800KN 到 60000KN,能夠適應各種規模的橋梁結構。其轉角能力≥0.02rad,確保橋梁在受到溫度變化、車輛荷載等因素影響時,能夠順暢地進行轉動,避免結構因應力集中而受損。位移能力方面,它可以實現 ±50 - ±300mm 的位移調節,為連續梁橋、寬橋等結構在水平方向的伸縮提供了充足的空間,有效保障了橋梁的安全和正常使用。
隔震支座的施工方法:混凝土澆筑法和灌漿料填充法是隔震支座施工過程中的兩種常見方法。混凝土澆筑法施工精度較難控制,可能對隔震支座產生擾動,而灌漿料填充法則具有流動性好、填充密實的優點,適用于隔震支座與下部結構之間的間隙填充。
地震時,上部結構置于柔性隔震層上,只做緩慢的水平運動,從而“隔離”從地面傳到上部結構的震動,大幅降低上部結構反應。大地震時結構如同處于“安全島”上,能有效保護建筑和室內物品不受損壞。這種把傳統“硬抗”方式改為“以柔克剛”的減震技術,是中華文化“以柔克剛”哲學思想在抗震減災技術上的成功運用。我們的祖先早就成功地將隔震技術運用在遍布全國的宮殿、寺廟、樓塔等建筑中,使它們在歷次大地震中得以保存下來。現代隔震技術是誕生于20世紀80年代的一項新技術,主要應用于復雜或大跨建筑、建筑、學校、醫院、住宅、重要設備和歷史文物等,有些隔震工程已經成功經受了地震的考驗。我國座隔震建筑于1980年建成。1993年建成的我國棟8層鋼筋混凝土框架橡膠支座隔震房屋,位于廣東汕頭,經受了1994年臺灣海峽3級地震的考驗。

抗震盆式橡膠支座包括固定支座和單向活動支座兩種型式,和與之配套使用的還有雙向活動支座。抗震型橡膠支座水平承載力不小于支座堅向承載力的20%。科學合理設計選型,嚴格制造工藝,正確安裝使用三要素并舉的原則,才能充分體現其技術應具備的功能。可根據實際的位移量及支座反力大小來確定板式橡膠支座的型號、高度。可見,即便目前來說是有錢了,鐵道部依舊難以一時之間改善局面,鐵老大是否能夠重拾舊時風光,還難下斷言。可見收集車輛荷載資料的基礎工作尤為重要。可能發生嚴重次生災害或者可能影響抗震救災、避難疏散的建設工程;可能會影響隔震支座結構的因素:可知,對建筑物采取的隔震橡膠支座措施,其效果取決于隔震橡膠支座器和阻尼器的特性。客戶采購時不容置疑的都會貨比三家。空中樓閣的代價不小,下部被普遍理解為隔震層以下結構,其抗震性能要求提高很多。控制頂升速度不超過1MM/分鐘,大頂升高度不超過5MM。
為便于隔震支座日后更換,在隔震支座上表面鋪設一層SBS油氈厚3MM。為此,對公路建筑的養護、維修要做到實時、隹確。為此建議建筑設計單位,承載力超過3000KN的支座盡量選用盆式橡膠支座,以確保工程質量。為防止布料機振動使下預埋板發生位移,可采用汽車泵澆筑。為防止離心力下使梁體橫向移動,可設置橫向擋塊。為防止梁(上部構造)的橫向移動,在支座或上部構造兩側需設防滑擋塊。為防止漏漿,可在支承鋼板之間四周空隙處,用紗回絲,油灰或軟木板填設。為改善框架結構及底框結構的抗震性能,提出一種新型扇形鉛粘彈性阻尼器對梁柱節點進行耗能減震加固。為減低滑板材料的磨耗,該橋球型支座設計應用了補充硅脂裝置以提高支座的耐久性。為簡單起見,不設專門的支座結構,直接使板或梁的端部支承在幾層油毛氈或石棉做成的建議墊層上。
作為建筑結構體系的關鍵傳力構件,橡膠支座承擔著三重核心功能:一是可靠傳遞上部結構荷載至下部墩臺;二是有效適應由荷載、溫度變化引起的結構變形;三是阻抗并緩解風荷載、地震作用等動力影響。通過將橋面與橋墩分離,橡膠支座既減少了橋面變形對橋墩的影響,也削弱了地震波向橋面的傳遞路徑,實現了顯著的隔震效果。
建筑隔震技術是近四十年來抗震防災工程領域重大的創新技術之一,現階段具有無可比擬的優越性,能降低地震力50-80%。它能使結構安全性成倍提高,并能保護內部設備儀器,在地震后不喪失使用功能,實現結構、生命、室內財產“三保護”,近年來其優異的抗震效果在外大地震中得到了檢驗。
超轉角的危害:橡膠支座的設計允許轉角一般不超過0.01 rad。一旦超出該范圍,支座將處于非正常的工作狀態,加劇結構安全隱患,可能導致變形失控與結構性損傷。
固定支座主要承擔豎向承載和豎向轉動功能,豎向承載力覆蓋 800KN - 60000KN 的范圍,轉角能力≥0.01rad 。由于其不具備水平位移能力,因此常用于墩臺與橋梁結構的固定連接部位,如同堅固的 “錨點”,將橋梁牢牢地固定在基礎上,確保整個結構在豎向荷載和轉動作用下的穩定性 。
摩擦擺支座是一種利用單擺原理來延長結構自振周期,通過球面接觸摩擦滑動來消耗能量的減隔震裝置。它位于上部結構與下部結構之間,采用“軟連接”的方式,旨在減小傳遞到結構中的側向力和水平振動,從而使結構在地震下免受破壞。這種支座的設計原理基于摩擦擺的概念,通過其特殊的結構和材料,能夠在地震發生時有效地吸收和消耗地震波帶來的能量,從而保護建筑物的結構安全。
預制梁安裝要點:預制梁支座安裝的核心在于保證梁底與墊石頂面的平行度與平整度,確保與橡膠支座上下表面全面密貼,避免出現偏心受壓、脫空及不均勻受力等不良現象。

鉛芯橡膠支座的優勢:一、除了本身的隔震力學性能滿足抗震設計及使用要求外,鉛芯隔震橡膠支座還具備耐久性好,抗低周期疲勞性能、抗熱空氣老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均較好,其壽命可達60~80年,期間的隔震力學性能不會發生明顯變化,也就是說在60年之內不會影響使用,可見,與建筑物具有同等壽命。
頂部鋼板質量缺陷:支座頂部鋼板若厚度不足或銹蝕嚴重,會隨使用時間增長加劇銹蝕程度,導致支座受力不均甚至喪失承載能力,嚴重影響結構安全。
板式橡膠支座應用廣泛的基礎型支座,結構成熟,已被設計單位與施工單位熟練應用,其質量穩定性直接影響建筑整體安全,是工程中優先選用的支座類型之一。
鉛芯橡膠支座特性與優勢:耗能能力強:利用鉛芯的塑性變形消耗大量地震能量。安全儲備高:水平變形達到250%仍不影響使用功能。復位功能穩定:結構中的抗震層具備穩定的彈性復位功能,能有效減少震后殘余位移。
罕遇地震下的性能要求:在罕遇地震作用下,規范要求對隔震支座進行嚴格的應力驗算:豎向壓應力需在允許范圍內,同時豎向拉應力不應大于0MPa,以避免支座在往復運動中因受拉而失效。
地基條件:實施隔震措施前,必須對建筑場地及附近的地質環境進行科學勘察與評估,理想的隔震建筑應坐落于地質條件堅實、穩定的區域。
管線柔性連接:所有穿過隔震層的管線(包括給排水、電氣和暖通專業的管線與配管),必須采用可靠的柔性連接方式,或采取其他行之有效的措施,以適應隔震層在罕遇地震發生時可能產生的巨大水平位移。
橡膠支座自身的轉動性能是其關鍵力學特性之一,主要取決于使用狀態下的豎向壓縮變形量。該變形量的大小直接受支座的設計應力、內部橡膠層的總厚度以及材料的抗壓彈性模量這三個核心參數的綜合影響。

建筑支座墊石是建筑結構的重要組成部分,它的好壞直接影響建筑的使用壽命和結構安全。支座墊石是設置在墩臺帽上的支座位置處的鋼筋混凝土短柱,支座墊石在保證支座質量不受破壞的方面起著重要作用。它是為了便于今后更換支座設置墊石給頂舉千斤頂留出位置。支座墊石具有混凝土體積小、受力大、應力集中、分布鋼筋密,施工精度要求高等獨具的特點。
支座參數對工程性能的影響以高架橋為例,板式橡膠支座水平剛度的差異會影響結構功率流。當水平剛度分別取 1.705×10?KN/M、2.273×10?KN/M、2.728×10?KN/M 等數值時,與采用普通活動支座的工況相比,結構動力響應呈現顯著差異,需結合工程需求合理選取支座參數。
隔震技術與傳統抗震的技術理念區別:傳統結構設計采用 “抗震” 對策,核心是為結構提供抵抗地震作用的能力,雖能保障結構安全、防止倒塌,但結構構件的損傷難以避免;而橡膠隔震支座技術是一種簡便、經濟、高效的工程抗震手段,通過隔震層吸收、隔離地震能量,大幅降低上部結構地震響應。
層間隔震(“空中樓閣” 模式):隔震層設于結構中間層(如車庫頂板與住宅層之間),典型案例為北京通惠家園 —— 在車輛段工業廠房頂部建設多棟高層住宅,通過層間隔震層(橡膠隔震墊 + 阻尼器)削弱廠房振動與地震影響,解決 “工業設施上蓋住宅” 的振動與安全難題,是層間隔震的經典應用。
橡膠支座的技術演進深度融合了材料科學與工程力學,其可靠性直接關乎建筑結構的安全性與耐久性。從板式支座的基礎傳力到隔震支座的前沿消能,規范化安裝與周期性維護仍是保障長效運行的基礎。未來,隨著疊層結構與配方設計的持續優化,支座技術有望在極端荷載環境下實現更廣范的安全防護。
通常來說橋面震動屬于正常現象,震動在所有的多跨橋上都存在,屬于正常的緩沖力。通過不斷調整支座的等效剛度來滿足偏心率。通過大量試驗,解決了φ1000橡膠隔震支座的膠料、粘合劑的佳配方設計。通過理論計算和實際生產經驗確定了模具的相關設計參數。通過球形板和球面四氟板之間的滑動來滿足支座轉角的需要。通過試驗和理論相結合的方法確定了φ1000橡膠隔震支座的力學性能指標。通過以上判定方法,可以對各種在使用當中的建筑支座性能進行檢查,從而可以確保支座的正常使用。通過在山西、福建、南京、廣東、湖北、河南、遼寧、重慶等地的高速公路(建筑)收費站的車輛荷載調查。通過這幾年的施工,我們總結出了一套適用的支座更換處置方法及控制技術,該技術有著廣闊的應用前景。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,公路建筑支座的厚度要能適應梁體轉角的需要。
1995年日本地震的實例進一步驗證了隔震建筑的良好性能。地震記錄明確顯示,隔震建筑所受地震作用力僅為非隔震建筑的十分之一,這些建筑在震后保持完好,設備無損,在抗震救災中發揮了重要作用。
通過對全國范圍內130個項目、335萬平米減隔震建筑工程進行調查,在建筑抗震性能大幅提高的前提下,九度抗震設防區采用減隔震技術,結構造價明顯降低5%左右;八度設防區工程造價略降低或持平;七度區工程造價略增加,通常增加約100元/平方米。從長期經濟效益和建筑全壽命周期的費用—效益分析來看,建筑物若遭遇較大地震,傳統抗震建筑將造成結構和財產兩個方面損失,同時導致企業、工廠等不能正常工作造成經濟損失。而隔震建筑在遭遇較大地震時,建筑功能完好,財產不損失,因此,隔震建筑長期經濟效益較好。
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