从技术发展历程来看,橡胶支座经历了从普通板式橡胶支座到盆式橡胶支座,再到四氟乙烯板式橡胶支座的不断演进过程,其力学性能和应用范围得到了持续拓展和完善。
施工方便:安装简便,能够快速适应结构变化。
随着建筑行业对抗震性能、结构稳定性要求的不断提升,橡胶支座的防震效果升级已成为行业发展的重要趋势。类似大连市地震综合观测基地等重点工程的建设,也进一步推动了橡胶支座在隔震领域的应用与技术革新,促使行业不断优化产品性能,以满足更高标准的工程需求。对于刚接触该行业的从业者而言,全面掌握橡胶支座的类型特性、安装规范与质量控制要点,是保障工程安全的关键前提。
球冠橡胶支座是在普通板式橡胶支座的顶部用橡胶制造成球形表面,球冠中心橡胶厚为4-8MM,它除了公路建筑板式橡胶支座所具有的所有功能外,通过球冠调节受力状况,适用于有纵横坡度的立交桥及高架桥,以适应2%到4%纵横坡下,其双林梁与支座接触面的中心趋于圆形板式橡胶支座的中心。
由于目前投标多是采取低价中标的政策,所以生产厂家多数选用天然胶,天然胶比氯丁胶相对容易老化。由于市场上已有不合格产品,所以一定要坚持先检验后使用的原则,以防患于未然。由于它采用钢质边梁、鸟形橡胶密封条和锚固构件组成。由于条件限制,可能有些原材料不能进行全项检测。由于下支墩的施工的难度较大,必须对各工种的施工人员进行专门的培训,由于这几种伸缩缝产品主要材料:钢质边梁:采用16MN钢轧制,剖面呈C形。由于这种支座在2010年智利大地震中的出色表现,现在这家工厂的生意非常好,来自外的定单源源不断。由于支架基础均处于河道,地基较为软弱,承载力低并且不均匀。
近年来高速铁路在我国迅速发展,到2030年将扩展为八纵八横的区域性路网格局。为保证高速行车的平顺性,我国高速铁路多采用“以桥代路”的思想,建筑在线路中占比高。同时,我国地震活动频繁,对跨区域性的高铁路网构成严重的潜在威胁。目前,减隔震技术已成为提高震区建筑抗震能力的重要手段,而我国的建筑减隔震技术发展较晚,在设计方法上有较大的发展空间。因此,本文以高速铁路减隔震建筑为研究对象,将减隔震技术与基于性能的抗震设计思想相结合,提出了适用于高速铁路减隔震建筑的性能设计方法,主要研究工作如下:
铅芯橡胶支座:在普通橡胶支座中心竖向压入铅芯。铅芯利用其塑性变形能力,提供优异的耗能(阻尼)作用,广泛应用于结构消能减震领域。在抗震与抗风设计中,它既能提供必要的水平刚度,又能高效消耗输入结构的能量。
支座垫石违规替代:部分施工中采用砂浆代替标准支座垫石,易导致支座底部支承力不足或分布不均,引发砂浆破裂、支座受力失衡,最终造成支座扭曲变形;
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LRB铅芯隔震支座选用原则:支座选型时,可根据桥梁所在地区的地震动峰值加速度直接选用相应的支座型号规格,且应考虑选用支座的水平刚度及最大剪应变检算是否满足相应地震力作用下的使用要求。支座选型时应根据跨度和温度变化幅度,并考虑施工偏差等因素选用相应位移量的支座。支座选型应满足实际桥梁结构的空间位置要求,锚固螺栓应避免与结构受力钢筋位置冲突。
建筑隔震橡胶支座分为有芯型与普通型两类,安装连接方式为:下支墩生根于下层框架柱,其顶面预埋带锚筋及螺栓套筒的下预埋板,支座通过高强螺栓与下预埋板固定;上支墩的预埋螺栓套筒则通过高强螺栓直接连接支座上连接板,形成稳定的传力体系。
竖向荷载:摩擦摆支座由其竖向荷载产生的水平刚度会影响隔震系统的周期,但装置隔震周期与支座的竖向荷载无关。
在我国,除了有橡胶隔震支座技术的研究和应用外,还有砂垫层隔震、石墨垫层隔震、摩擦滑移支座隔震及橡胶隔震支座与摩擦滑移支座并联复合隔震技术等。隔震技术的发展,可充分地适应各地区、城市及乡村的不同要求。基础隔震技术可作为地震防御区城市抗震防灾的措施之一,应用于防灾指挥中心、生命线工程、避难中心、救护中心以及居民住宅建筑的建设。可以预见,基础隔震技术将在防震减灾事业中起到巨大的积极作用。
随着新材料技术与智能监测系统的融合发展,现代橡胶支座已从单一承重构件升级为综合防护系统。建议下一步重点开展支座性能数据库建设,推动基于实际荷载谱的个性化设计,同时加强施工过程标准化管控,全面提升建筑结构的抗震韧性。
层间隔震作为特殊形式,虽在隔震结构中技术要求较高,但应用历史已久。典型案例为北京通惠家园,该项目在工业厂房顶部建造高层住宅群,体现了隔震技术应对复杂工程挑战的能力。
隔震技术,又称基础隔震,指在建筑上部结构与下部基础之间设置柔性隔震层(通常为橡胶隔震支座),通过延长结构自振周期并耗散地震能量,大幅降低输入到上部结构的地震力。其核心理念可形象理解为“以柔克刚”——在地震来临时,隔震装置如打太极般将强烈的地面运动转换为缓慢的平动,从而保护建筑主体结构不受严重破坏。
铅芯橡胶支座剪切弹塑性力学性能试验研究通过铅芯橡胶支座剪切弹塑性力学性能试验发现,其力学行为具有明显的加载时程依赖性:同一水平应变下,水平剪切刚度随加载次数增加逐渐减小,最终趋于稳定;不同应变等级下,水平剪切刚度随应变增大而降低。该试验结果为隔震结构的动力响应分析与设计优化提供了关键技术依据。五、板式橡胶支座的形状分类板式橡胶支座按形状可划分为矩形板式、圆形板式、球冠圆板式、圆板坡形等类型,不同形状支座的适配场景需结合工程结构形式、受力特点及位移需求综合确定,其核心性能均需满足竖向承载、水平位移及梁端转动的设计要求。
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板式橡胶支座:自二十世纪三十年代国外开始研制,至今已有七十余年应用历史。国外橡胶工程界通过对不同形状系数、不同橡胶硬度的试件进行数千次应力 - 应变试验,明确了其工作原理,是工程中应用广泛的基础支座类型;
橡胶支座是现代桥梁与建筑结构中至关重要的传力与减振组件,其核心功能是将上部结构的荷载(如压力、拉力)可靠地传递至下部墩台,同时适应由温度变化、混凝土收缩徐变、车辆制动及地震等引起的梁体位移(水平移动)和转角变形。此类支座以其构造简洁、经济性好、无需复杂养护、易于更换及建筑高度低等综合优势,在工程界得到了广泛应用。其卓越的缓冲与隔震性能,对于提升工程结构,尤其是在地震多发区或受复杂外力作用结构的安全性至关重要。
橡胶材料性能要求项目试验标准性能氯丁橡胶硬度(IRHD)GB/T6031-9860±3拉伸强度(MPA)GB/T528-98≥17扯断伸长率(%)GB/T528-98≥400脆性温度(℃)GB/T1682-94≤-40耐臭氧老化(试验条件为25~50PPHM,20%伸长,40℃×96H)GB/T7762-87无龟裂热空气老化试验试验条件(℃×H)GB/T3512-83100×70拉伸强度降低率(%)<15扯断伸长率降低率(%)<40硬度变化(IRHD)<+15试件做分离试验时,橡胶与四氟板之间的小粘着强度(KN/M)GB/T7761-87>4试件做分离试验时,橡胶与金属板之间的小粘着强度(KN/M)GB/T7760-87>7恒定压缩永久变形(70℃×22H)(%)GB/T7759-96≤20三、建筑支座的布置上部结构是空间结构时,支座应能同时适应建筑顺桥向(X方向)和横桥向(Y方向)的变形;支座必须能可靠的传递垂直和水平反力;支座应使由于梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵、恒向转角应尽可能不受约束;铁路建筑通常必须在每联梁体上设置一个固定支座;当建筑位于坡道上,固定支座一般应设在下坡方向的桥台上;当建筑位于平坡上,固定支座宜设在主要行车方向的前端桥台上;固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方;(8)在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度;(9)连续梁可能发生支座沉陷时,应考虑制作高度调整的可能性。
地震强度:地震强度越大,摩擦摆支座的最大水平滑动位移通常也会增加。
四氟滑板式橡胶支座:分为多向活动支座和单向活动支座。其上下连接钢板可根据工程需要设计为方形或圆形。为保证支座就位准确,下钢板的支座放置处常预先设置深度约5mm的凹槽。对于活动支座,安装后需特别注意对聚四氟乙烯滑板和不锈钢滑板表面的保护,防止划伤及赃物粘附,并确保润滑硅脂填充饱满。
工程中固定支座的布置需遵循明确原则:坡道段工程中,固定支座设于较低一端;车站附近工程中,固定支座设于靠近车站一端;区间平道段工程中,固定支座设于重车方向前端;当布置要求出现重叠时,优先满足坡道段布置规则;特殊工况下,严禁将相邻两孔的固定支座设置于同一桥墩。
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。
建筑物应用橡胶隔震支座,就像是汽车装上避震器。将不锈钢板卡进去,使其与上钢板联成一整体,落梁之前在上钢板的上平面涂一层较厚的环氧树脂与梁底间粘结。将槽内的锚固筋理顺、理直,清除干净原有建筑伸缩缝装置后,对原有的锚固筋进行调整。将此支承钢板视作现浇梁模板的一部分进行浇注。将地脚螺栓穿入底板(顶板)地脚螺栓孔并旋入底柱内,底板和底柱之间垫以直径略大于底柱直径的橡胶垫圈。将地脚螺栓穿入底板(顶板)地脚螺栓孔并旋入底柱内,底板和底柱之间垫以直径略大于底柱直径的橡胶垫圈。将建筑物与基础隔离来减少地震灾害的方法在日本叫以追溯到1920年山下兴家提案的结构形式。
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安装时需特别注意四氟板表面的清洁处理,储脂槽应充分填充硅脂。同时,配套钢板表面也必须保持洁净,以避免增加支座摩擦力,影响其正常使用性能。
板式橡胶支座应该如何做到质量控制?其实要想保证板式橡胶支座的质量,工艺是一方面,在制作方面应该严格遵守生产程序,一般问题不大,但是这不能从根本上解决质量问题,要想有好的产品,就应该有过硬的原材料,也就是采购方面应该做好监督,用低劣的材质,再好的工艺生产的产品也是不容乐观。
场地类型:对墩底弯矩的减隔震效果及墩、梁相对位移有较大影响。
装配式结构采用的的主要法规和主要标准(包括标准的名称、编号、年号和版本号)。装配式结构验收要求。准备工作完成后,在项目负责人的统一指挥下,千斤顶顶升。准稳定裂缝----它的开度随季节或某种因素呈周期性变化,长度不变或变化缓慢,这种运动是稳定的运动。自然条件:基本风压,地面粗糙度,基本雪压,气温(必要时提供),抗震设防烈度等;总之,盆式桥建筑支座的布置原则是既要便于传递支座反力,又要使支座能充分适应梁体的自由变形。总之,建筑支座的布置原则是既要便于传递支座反力,又要使支座能充分适应梁体的自由变形。总之,我们在设置橡胶支座时,要考虑实际情况的不同,不可盲目乱来,以免造成严重后果。
竖向承载能力高:相比其他支座,摩擦摆支座可承受更大的竖向荷载。
橡胶支座除标高必须符合设计要求外,为确保GPZ橡胶支座的使用性能外,须保证三个方向的平面水平。橡胶支座处于建筑上、下部构造接点的重要位置,它的可靠程度直接影响建筑结构的安全度和耐久性。橡胶支座的厚度不同,所能承受的压力也是不同的。橡胶支座的外观质量主要是指各部件加上的外观尺寸及其公差配合,都必须满足有关纸及技术条件的要求。橡胶支座的性能设计指标主要是指承载能力、刚度、阻尼特性等。橡胶支座的用途多种多样,不但是抗震的好帮手,建筑方面也少不了它的存在。橡胶支座的正确就位先使支座和支承垫石按设计要求准确就位。橡胶支座更换安装的作用是为了在公路或建筑在受到外力冲击时,能缓解外力对其造成的冲击。
为确保施工过程中建筑结构及相邻设施的安全,在实施支座更换作业前,必须对建筑结构进行详尽调研与评估。制定基础施工方案时,需重点掌握以下核心信息:结构受力状态与荷载分布情况;原支座的服役状况及损坏机理;施工现场的空间条件与作业环境;更换过程中的临时支撑与安全保障措施。
具备自复位能力:可依靠上部结构所承载的重力重新回到平衡位置。
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