在多跨连续梁桥等大位移结构中,支座的作用尤为关键,通常选用金属橡胶支座(如盆式支座)以适应较大伸缩位移。在温差、湿度变化小的地区,也可选用橡胶支座。
取出旧支座前应拍照记录其缺陷状况。取出梁体与挡板间木板,清理施工废物及垃圾。去除附着在(预埋板上面之混凝土块及垃圾等异物。全国早使用板式橡胶支座的是广东肇庆的公路桥,至今已有25年的使用历史。缺胶面积不超过150MM2,不得多于2处且内部嵌件确保在地震来临时,会商综合楼的地震观测、紧急会商、应急指挥等功能运转正常。确认螺栓完全插入后,将本体放置在下预埋板上。然而,橡胶支座,特别应用普遍的板式橡胶支座在使用中仍存在一些质量问题,需要引起建设者充分的重视。
扇形铅粘弹性阻尼器的安装形式隔震橡胶支座扇形铅粘弹性阻尼器综合利用两种耗能机制和两种耗能材料同时耗能,滞回性能稳定、耗能能力强、变形能力大、构造简单、造美观、占用空何小、适用范围广,既可用于结构抗震,又可用于结构抗风,既可用于新建结构,也可用尹既有结构的加固,因而具有广阔的应用前景。
隔震效果好:通过摩擦耗能机制,能够显著减少建筑物或桥梁在地震中的响应,降低结构损伤和人员伤亡风险。
位移需求:需明确是单向位移还是多向位移,并准确计算位移量。
支座局部抗压:梁体混凝土强度(如 C50)远大于橡胶支座容许抗压强度(≤30MPa),因此垫石或梁底面无需额外埋设钢板,仅需确保混凝土表面平整(平整度≤3mm/m),避免局部承压超限。
由于层高较高,一般从使用方便考虑均设置高下支墩的隔震方式,笔者还没有见过高上支墩的工程。这种情况的案例比较多,典型的如云南东川的泰隆酒店,它的下支墩不仅高,而且还有长短不一的情况出现。经济实用模式的主要问题是多数情况下建筑允许的下支墩尺寸有限,实际上很难全面满足工程要求,高而细的悬臂下支墩看上去像人在踩高跷,有点悬,也有工程在下支墩顶面做拉梁,把各个悬臂下支墩连接成一个整体的空框架,虽然改善了受力,但会影响地下室净高。
铅支座:利用铅的塑性变形能力来耗能,在某些特定抗震结构中有应用。
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多层橡胶隔震支座(LRB)由 “多层橡胶 + 加劲钢板 + 中心铅芯” 构成,功能分工明确:多层橡胶 + 加劲钢板:承担上部结构竖向荷载(压缩变形≤橡胶厚度 15%),提供水平弹性恢复力;铅芯:剪切变形时通过塑性变形耗散地震能量(阻尼比 20%-30%),震后通过铅芯动态恢复与再结晶、橡胶剪切拉力共同作用,推动建筑自动复位(复位偏差≤5mm),无需人工干预。
隔震支座安装节点:通常在下支墩顶面预埋带有锚筋及螺栓套筒的下预埋板,支座通过高强度螺栓与上下连接件可靠连接。
橡胶支座常见病害与检测重点:橡胶支座长期使用过程中需强化检查力度,勘察检测中易发现的病害包括:橡胶材料老化、变质,梁体丧失自由伸缩能力;橡胶板移位引发伸缩缝损坏;支座座板翘起断裂,混凝土受压破损、剥离掉角等。针对板式橡胶支座的耐火性能,可通过燃烧试验验证:对试样进行 1 小时燃烧处理,冷却 24 小时后测试竖向极限压应力与竖向刚度,并与同型号支座标准参数对比,评估耐火性能是否达标。
隔震橡胶支座是建筑抗震的关键构件,通过柔性隔震原理削弱地震影响,核心特性如下:
盆式橡胶支座中的固定支座采用拉压支座设计,通过在支座中心设置预应力钢筋,并在支座高度范围内设置套管形成软垫缓冲层。预应力钢筋按1.2倍的上拔力进行预加应力,确保不会因锚杆伸长而导致支座脱开。
一、四氟板式橡胶支座规格及四氟板式橡胶支座及适用气温:氯丁胶型:+60℃~25℃天然胶型:+60℃~--40℃三元乙丙胶型:+60℃~-45℃四氟乙烯滑板式橡胶支座性能特点四氟板式橡胶支座的产品特点具有构造简单、价格低廉、无需养护、易于更换缓冲隔震、建筑高度低等特点,因而在建筑界颇受欢迎,被广泛使用。
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。
支座就位与固定:在复查橡胶隔震支墩安装质量合格后,将上预埋螺栓套筒放置于支座上,对准螺孔,插入高强螺栓,并使用扳手对称、逐步拧紧。所有螺栓最终均需使用力矩扳手进行逐个检测,确保紧固力矩达标。
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固定支座主要承担竖向承载和竖向转动功能,竖向承载力覆盖 800KN - 60000KN 的范围,转角能力≥0.01rad 。由于其不具备水平位移能力,因此常用于墩台与桥梁结构的固定连接部位,如同坚固的 “锚点”,将桥梁牢牢地固定在基础上,确保整个结构在竖向荷载和转动作用下的稳定性 。
GPZ(II)盆式橡胶支座是一种采用铸钢构件与橡胶组合而成的新型盆式橡胶支座产品,它属于GPZ系列公路建筑盆式支座系列产品第二代产品,与同类的盆式支座相比,具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点,且重量轻,结构紧凑,构造简单,建筑高度低,加工制造方便,节省钢材,降低造价等优点,是适宜于大垮建筑使用的较理想的支座。
典型病害:支座脱空支座脱空是一种常见的支座病害,它特指板式橡胶支座与建筑底面及支承垫石顶面之间出现的缝隙大于相应边长的25%(见规范8—3条)。这会导致支座受力状态改变,严重时可能引发其他结构性损伤。
以常见的叠层橡胶支座为例,它由多层天然橡胶与钢板交替硫化而成,如同精心打造的 “千层饼” 结构。在三向约束状态下,其抗压弹性模量可达 500MPa(约 5104KG/CM2),这一数值相较于普通橡胶支座在竖向承载能力上有了质的飞跃,提升幅度高达 20 倍。这种卓越的承载能力不仅保证了建筑在日常使用中的稳定支撑,更在地震发生时,通过水平方向的剪切变形,将地震产生的震动能量高效吸收并耗散。当强烈地震波来袭,叠层橡胶支座就像一位灵活的舞者,通过自身的柔性变形巧妙化解地震的冲击力,实现了 “隔离震动而非硬抗” 的理想效果,让建筑在地震中得以安然无恙。
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。
关于橡胶支座,特别是氯丁橡胶支座的设计使用寿命,国际工程界存在不同观点与经验。有资深工程师基于长期观测与材料研究,认为在正常使用环境下,其寿命预期至少在50年以上,通过优化设计与材料改良,甚至有望达到100年。
安装、施工与验收规范平整度保障:为保证支座底面与支承垫石顶面之间接触均匀、受力平顺,通常需要在二者之间浇筑一层特定厚度(如20-50mm)的干硬性无收缩砂浆垫层。
对于建筑上的橡胶支座安装时,装配式钢筋混凝土简支梁桥以T形梁桥普遍,标准跨径为:1120M。对于上述计算模型,可以采用如2所示的建筑结构电-力类比导纳分析模型进行功率流分析。对于实际转角超出允许转角范围的,要单独设计,不能直接选用。对于四氟乙烯板式橡胶支座适用于大跨度、多跨连续、简支梁连续板等结构的大位移量建筑。对于现浇钢筋混凝土结构应绘制节点构造详图(可引用标准设计、通用图集中的详图)。对于橡胶硬度从十几年的使用情况来看,以邵氏55°±5°为佳。对于斜交角较大的斜桥,由于锐角处有上翘的趋势,应考虑设置拉橡胶支座。对于新配方和未经验证合格的原材料,要行验证试验,合格后进行首件验证,合格后再进行批量生产。对于已经成熟的配方和稳定的原材料,可直接做首件,对配方和工艺进行验证,合格后批量生产。
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针对夏季高温与地震叠加产生的力叠加问题,需在设计阶段充分考虑温度应力与地震力的组合作用,选择适配的支座类型(如高阻尼橡胶支座),并搭配阻尼装置、限位装置等辅助构件,提升结构对叠加力的抵御能力。
摩擦摆支座的设计和应用体现了其在抗震领域的重要作用。它不仅在房屋建筑中得到应用,还被广泛应用于桥梁、大型储油罐等结构上。以桥梁为例,摩擦摆支座是桥梁构件减隔震领域的三款主要产品之一,与橡胶支座和钢阻尼支座并列。相比其他支座,摩擦摆支座因其较大的承载力和复位功能,在中大吨位桥梁中得到了广泛应用。例如,设计最大承载力达到180MN的摩擦摆支座已应用于实际工程中。
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公路及各类建筑在投入运营一段时间后,质量缺陷容易逐渐显露,而支座问题作为建筑工程中常见的早期病害,已引起行业内的广泛重视。影响板式橡胶支座质量的因素众多,在采购与使用过程中,需重点关注原材料品质、生产工艺精度、结构设计合理性等关键环节,从源头把控支座质量。
HDR(Ⅱ)-350×400-G8/8-e56,表示:纵桥向尺寸为350mm、横桥向尺寸为400mm,橡胶设计剪切模量0.80MPa,设计转角为0.008rad,设计剪切位移量为±56mm的HDR(Ⅱ)矩形固定型高阻尼隔震橡胶支座;省略型号表示为:UUHDR(Ⅱ)-350×400-G8UU。
过程控制:整个更换过程需严格按照既定方案执行,注重每一个施工环节的质量控制,以保障建筑支座作用的正常、长效发挥。
隔震体系虽需增加隔震层(含支座、连接构件)造价(约增加 30~50 元 /㎡),但可通过两大途径抵消:上部结构设防降级:隔震后上部结构抗震设防烈度可降低 1 度(如从 8 度降至 7 度),构件截面(梁、柱、墙)可减小 10%~15%;配筋量减少:地震作用降低 60%~80%,上部结构配筋率可降低 15%~20%(如框架梁配筋率从 1.2% 降至 1.0%)。最终,隔震建筑总造价与同类非隔震建筑基本持平,部分大跨度建筑甚至略有降低(约 2%~3%)。
精准的施工安装是保证支座正常工作的关键环节:
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