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隔震支座桥梁

浏览:0发表时间:2018-08-15 09:42

背景

        传统的抗震技术是把建筑物上部结构和基础牢固地连接在一起,就是把房子盖得更结实,用更粗的钢筋、更多的混凝土浇注,但这样抗震效果并不理想。隔震支座是在上部结构与地基之间增加隔震层,安装橡胶隔震支座,起到与地面的软连接,通过这样的技术,可以把地震80%左右的能量抵消掉。这样的抗震技术来源于火箭发动机,正是研发火箭固体发动机的设计师们研发了这项技术。


简介

        从上个世纪60、70 年代开始,人们对隔震支座进行了比较系统的研究和实验,并在实际的工程中进行试验,并且做了大量的跟踪观察。关于隔震元件的研究,主要有两个方面:一方面积极探索新材料、新工艺、新方法研制各种隔震元件;另一方面研究如何在工程实际中应用隔震支座,并考虑它们的隔震性能和工程造价问题。

        他们可以作为单独的构件,也可以组合起来使用,有时候需要根据建筑功能的要求来决定,支撑隔震器主要承担建筑物上部结构的荷载,减震阻尼器主要是控制隔震支座产生的水平变形不会超过规范中规定的限值,减轻建筑上部结构的晃动,在地震结束时还能复位。


性能考究

耐久性

        对于叠层橡胶支座的耐久性。我们可以通过一些试验得到,如加热快速试验。建筑物在使用的过程中不断承受竖向的荷载,同时还受到外界环境的影响,如气温的变化、空气的氧化作用、正常的微小的震动等,因此,橡胶隔震支座的耐久性应该要求自身的材料具有良好的性质,而且能保证建筑设计的要求。

        专业人员做隔震层的设计时,应该注意隔震建筑所在场地的环境,隔震支座自身材料的性质和地震时支座的变形等,综合考虑隔震支座的耐久性。

耐火性

        在隔震支座遭受发生火灾或高温时,由于橡胶具有可燃性和受热易变形,而隔震支座中的钢板具有良好的热传导性。所以,在隔震支座遭受发生火灾或高温时,由于钢板导热很快会加速橡胶的损坏。因此,我们在应用橡胶类的隔震支座时,其耐火性,耐高温也应该引起我们的重视。


支座类型

橡胶型 

        橡胶隔震支座是由多层钢板与橡胶交替叠合而成,钢板作为橡胶支座的加劲材料,改变了橡胶体竖向刚度较小的特点,使其既能降低水平地震作用,又能承受较大竖向荷载。由于橡胶作为弹性体,耗能性不足,因此在支座中加入铅芯。铅芯橡胶隔震支座既能够承担整个上部结构的竖向荷载,延长结构周期,又能提供一定的阻尼,使得下部结构即墩和墩台的地震力重新分配,隔震层的位移也不会很大,具有很好的隔震效果。同时,铅芯橡胶隔震支座又具备一定的初始水平刚度,能够抵御荷载和制动荷载的作用。

        橡胶隔震支座的构造要求:

        1.目前使用的叠层橡胶支座,是利用钢板和橡胶的各自的优点相互叠合而成。隔震支座运用在建筑中,会增加建筑结构在水平和竖向地震、扭转等作用下,建筑物抗震的能力。

        2.为了使叠层橡胶支座具有适当的阻尼比使支座具有一定的侧向刚度。在制造叠层橡胶支座时在中间设置铅棒,有的在中间加入粘性材料,或者在橡胶中加入适量的石墨制成高阻尼橡胶。

        3.在遇到大地震时,为了防止侧向位移超过支座位移的允许值,在设计是应该注意侧向保护装置的设置;橡胶支座具有良好的耐老化特性、抗氧化性、耐高温性能等。

        4.隔震支座上下端有连接板,这些连接板能使隔震支座与基础和上部结构连接成为一个整体。

滑动型

        滑动隔震是在隔震层中设置滑动材料,如低摩擦系数材料石墨、砂粒、滑石粉等,使基础只能向上部结构传递有限的地震力作用,起到保护上部结构的作用。其动力学特点是滑动前整个系统的自振周期与结构周期相同,一旦滑动之后,隔震层的刚度变得很小,整个系统的自振周期变得很大,因此从理论上来讲滑动隔震能避开绝大多数地震波产生的共振效应。此外,隔震层摩擦力做功,能消耗结构的振动能量,增加结构阻尼,降低结构地震反应。 

复合型

        由于滑动摩擦支座本身并没有自复位能力,在大震时可能产生不可控制的位移;而叠层橡胶支座虽有自复位能力,但是阻尼有限,在耗散地震能量方面并无优势。因此,兼备复位能力和耗能特性的复合隔震体系受到广大研究人员和工程师的青睐。目前采用的复合型隔震支座包括橡胶支座与滑动支座的并联使用、橡胶支座和阻尼器的并联使用等,也包括同时具备弹性水平恢复力与阻尼的复合隔震装置。

研究特点

1) 将两种或多种隔震技术组合起来进行应用,如将叠层橡胶隔震支座和摩擦滑动支座等组合运用,可以发挥各自的优点,弥补单一隔震技术的不足。

2) 开发研究限位功能与阻尼耗能特性均较好的新型复合隔震支座,是今后隔震技术的一个发展方向。

3) 竖向隔震效果与抗拉能力将是今后隔震技术研究的关注热点。

4) 许多隔震技术都具有良好的减震效果,但在实际工程中推广的最大障碍是其造价。尽管抗震规范规定:当隔震结构的减震系数足够小时,上部结构的抗震设防烈度可降低一度。但基于工程经验的缺乏,许多工程人员不愿采用新技术,或不敢在采用新技术后降低上部结构的设防烈度,从而提高了隔震结构的造价。因此,对于一种隔震技术而言,只有性价比高,才能在各式各样的新技术中保有其生命力。多多建造隔震示范工程,也是促进隔震技术推广应用的有效手段。

支座用途

        2017年8月的最后一天,位于陕西省渭南市的大荔县实验小学迎来了孩子们开学前的报到日。让孩子们除了迎接他们的新老师、新同学还有崭新的、高标准的教学楼。这所占地80亩的大荔县实验小学洛滨校区于两个月前刚刚竣工,三栋教学楼能够容纳3600名学生。之所以说建筑标准高,是因为在每一栋教学楼的下面增添了一种神秘的建筑部件-“隔震支座”,是建筑抵抗地震的有效装备。

孩子们报到的同时,中国航天科技集团四院41所的唐春昱和赵新男打开了教学楼的一处通风口,下到建筑的底部。隔震支座每6米一个,呈网状分布,在这个地下空间有30个,支撑着整栋教学楼,同时肩负起抗震的工作。


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