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梁平限制摩擦摆隔震支座发展的原因及参数选取原则

建筑摩擦摆隔震支座  2020/12/1 6:56:04  3160
内容摘要:梁平摩擦摆隔震支座类型繁多,总体而言可分为上部滑动式和下部滑动式两种。其工作原理大致相同:中间层滑块由高强抗压材料构成,滑块的圆弧形滑动面在下部结构发生地震位移的时候,由于上部结构的重力及底板滑动面的圆弧...

梁平摩擦摆隔震支座类型繁多,总体而言可分为上部滑动式和下部滑动式两种。其工作原理大致相同:中间层滑块由高强抗压材料构成,滑块的圆弧形滑动面在下部结构发生地震位移的时候,由于上部结构的重力及底板滑动面的圆弧形设计,总能产生向心的回复力,同时在整个地震位移过程中滑块和滑动面之间通过摩擦耗散能量。另一方面由于滑块的转动面与上盖板的关节接触方式,上部结构总能保持水平状态。

由于中间层滑块抗压强度限制,我国目前摩擦摆隔震支座仅在公路桥梁的中小跨径的连续梁体系中使用,常采用两种支座形式,柱面摩擦摆隔震支座和球面摩擦摆隔震支座。柱面支座单方向(横桥向>具有回复能力,与之垂直方向(纵桥向)仅有摩擦耗能能力,一般位于过渡或中间墩上;球面支座各个方向均具回复能力,一般置于固定墩上。摩擦摆隔震支座实用中存在以下关键技术问题,限制了其在桥梁抗震领域中的使用。

1)在动力荷载作用下结构的稳定性问题:

为确保车辆荷载下减隔震桥梁的稳定,摩擦摆隔震支座须设置抗震销,但突发地震下抗震销何时剪断、突然剪断时墩柱、桩基的性能目标能否得到满足,缺乏一种计算手段。

2)摩擦系数的问题:

摩擦摆隔震支座的摩擦系数不仅与接触面的材料特性有关,还与接触面的压强、滑动速度等有关。实际支座在桥梁体系中的摩擦系数,一般只能通过测量材料在一定压强和一定滑动速度下的摩擦系数来确定。因而虽然摩擦系数对于桥梁减隔震性能影响很大,但要精确控制支座的摩擦几乎不太可能。

摩擦摆隔震支座

摩擦摆隔震支座设计参数的选取原则

运用上文提及的两种计算模型进行动力时程反应分析时,摩擦摆隔震支座的主要设计参数为滑动摩擦系数p和支座的滑动面半径月。本文就其在规则连续梁桥中的选取原则及需考虑的因素给出下述建议

1)摩擦摆隔震支座的滑动面半径R或屈后刚度K和摩擦系数对墩柱内力影响都较大。屈后刚度和摩擦系数越小墩柱剪力、弯矩越小,而墩梁相对位移越大,因而要得到好的减震效果必须进行设计参数比选分析。

2)支座的合理滑动面半径的选取时应注意:

最小滑动面半径由支座材料接触面压强,及支座的体积确定,实际设计中,我们可以通过如下方式确定支座滑动面半径下限。

3)支座的摩擦系数,比较容易控制的是动摩擦系数,一般情况主要由接触面的材料性质来控制,例如对于国内目前可用的分片聚四氟乙烯板材(填充或不填充硅脂)其动摩擦系数可控范围为0.06—0.12。对涂硅脂的聚四氟乙烯板材还应考虑不同温度下摩擦系数变异时地震响应的影响。

4)考虑设计施工中的种种误差,支座的屈服力和屈服刚度的由支座墩位控制可能会有15%左右的变异。所以对支座的屈后刚度和摩擦系数的选取应有一定的调整空间。

5)在可选范围内选择多组支座参数后,应当采用上文提到的计算模型,在恒载初内力的条件下进行动力时程反应分析对减隔震效果进行比较,从而确定合理的支座设计参数。

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