铅芯隔震橡胶支座设计指南.docx

《铅芯隔震橡胶支座设计指南.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铅芯隔震橡胶支座设计指南.docx（41页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、目录1. 桥梁减隔震技术概述11.1 减隔震技术基本原理11.2 减隔震支座发展及现状12. 支座结构设计22.1 设计依据22.2 支座分类32.3 支座型号32.4 支座结构32.5 产品特点43. 支座技术性能43.1 规格系列43.2 剪切模量53.3 水平等效刚度53.4 等效阻尼比53.5 设计剪切位移53.6 温度适用范围54 .支座布置原则55 .支座选用原贝U66 .减隔震计算77 .支座安装、更换、养护及尺寸87.1 支座安装工艺细则87.2 支座更换工艺147.3 支座的养护与维修147.4 支座安装尺寸16LRB系列铅芯隔震橡胶支座1 .桥梁减隔震技术概述1.1 减隔震

2、技术基本原理我国是一个强震多发国家，地震发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡多、灾害严重，特别是 近年发生的四川汶川特大地震、青海玉树大地震等地震灾害，给我们带来了惨痛的教训。与此同时， 桥梁作为生命线系统工程中的重要组成部分，一旦损毁、中断便等于切断了地震区的生命线，同时, 遭受破坏的大型桥梁修复往往非常困难，严重影响交通的抢通及恢,从而影响救灾工作的开展，继 而引发更大的次生灾害。受到这些地震灾害的教训以后，基于桥梁抗震设计的结构控制技术开始在我 国桥梁工程界得到日益重视，国内相关部门积极开展了桥梁减隔震设计及研究工作。对于地震作用，传统结构设计采用的对策是“抗震”，即主要考虑如何为结构提

3、供抵抗地震作用的能 力。一般来说，通过正确的“抗震”设计可以保证结构的安全，防止结构整体破坏或倒塌，然而，结构构 件的损伤却无法避免。在某些情况下，靠结构自身来抵抗地震作用显得非常困难，需要付出很大的代价。 因此，我们必须寻求更为有效的抗震手段，如基于减隔震装置的结构控制技术等。结构控制技术的应用，不仅可以提高结构的抗震性能，还可以节省造价，从某种意义上来说， 这是解决实际结构抗震问题的唯一有效途径。对于桥梁或建筑结构，目前发展相对成熟、实际应用较 为广泛的是减隔震技术。减隔震技术是一种简便、经济、先进、有效的工程抗震手段。图1加速度反应谱加速度滑图2位移反应谱通过地震时的加速度反应谱（图1）

4、与位移反应谱（图2）可以清楚地反映出不同阻尼下，加速 度和位移随着地震周期的变化规律，当延长结构周期，增加结构阻尼可有效降低地震时的加速度和位 移响应。减隔震设计就是利用结构地震响应的这种性质，通过延长结构周期和提高阻尼达到减轻地震 作用的目的。1.2 减隔震支座发展及现状为了减小地震引起桥梁结构的破坏，各国学者对桥梁结构的减震、隔震进行了广泛、深入的研究, 并取得了大量的研究成果。研究成果表明：对于桥梁结构比较容易实现和有效的减隔震方法主要是采用减隔震支座。在日本、美国、新西兰等国家的许多桥梁都安装了减隔震支座，并取得了较好 的减隔震效果。由于橡胶支座能通过剪切变形使上、下部地震运动隔离，且

5、具有构造简单、加工制造容易、用钢 量少、成本低廉、安装方便等优点，因而成为最常用的一种隔震支座。目前，国内常用的橡胶类隔震 支座主要有天然橡胶支座、富阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座。铅芯橡胶支座是在一般板式橡胶支座基础上，在支座中心放入铅芯，以改善橡胶支座的阻尼性能 的一种减隔震支座，其具有减隔震效果显著、适用范围广等特点，目前，铅芯橡胶支座已在我国广泛 应用。2 .支座结构设计KLRB系列铅芯隔震橡胶支座1是按照现行交通运输行业标准公路桥梁铅芯隔震橡胶支座(JT/T 822-2011)、国家标准橡胶支座 第2部分：桥梁隔震橡胶支座(GB 20688.2-2006)以及相关行业规范，同时参照欧洲标

6、准研制的减隔震类桥梁构件系列产品，适用于8度及以下地震烈 度区的各类公路及市政桥梁。2.1 设计依据GB 20688.2-2006橡胶支座第2部分：桥梁隔震橡胶支座GB/T 469-2005 铅锭GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定GB/T 912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板和钢带G B/T 1682-1994硫化橡胶低温脆性的测定单试样法GB/T 3274-2007碳索结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GBfT 3512-2001硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验GB/T 6031-1998硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定(10IOO

7、lRHD)GB/T 7759-1996硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定GBfT 7760-2003硫化橡胶或热塑性橡胶与硬质板材粘合强度的测定90剥离法GBfT 7762-2003硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验法CJJ77-98城市桥梁设计荷载标准CJJ 166-2011城市桥梁抗震设计规范HG/T 2198-2011硫化橡胶物理试验方法的般要求JT/T 722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件JT/T 822-2011公路桥梁铅芯隔震橡胶支座JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范 JTG/T B02-01-2008公路桥梁抗震设计细则 EN 13

8、37-3: 2005 Structural bearings - Part 3: Elastomeric bearings EN 15129: 2009 Anti-seismic devices1.2 支座分类LRB系列铅芯隔震橡胶支座按本体形状分为矩形铅芯隔震橡胶支座和圆形铅芯隔震橡胶支座。1.3 支座型号 Q （） G b为长度），圆形d （d为直径），单位为亳米（mm）铅芯数量支座本体外形，分为矩形（J）和圆形（Y）示例：支座有四个铅芯，本体宽度为520mm,长度为620mm,高度为172mm,橡胶剪切模量为1.2MPa的矩形铅 芯隔震橡胶支座型号表示为：J4Q520 620172G1.

9、2。支座有四个铅芯，本体直径为620mm,高度为229mm,橡胶剪切模量为LOMPa的圆形铅芯隔震橡胶支座型 号表示为：Y4Q620229G1.0o1.4 支座结构铅芯隔震橡胶支座结构形式见图3和图4o图3矩形铅芯隔震橡胶支座结构示意图图4圆形铅芯隔震橡胶支座结构示意图LRB系列铅芯隔震橡胶支座的竖向载荷传递过程是梁体一上预埋钢板T上连接钢板T上封板一 橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构T下封板T下连接钢板T墩台。LRB系列铅芯隔震橡胶支座的地震水平载荷传递过程是墩台T下锚固组件T下连接钢板T剪 切键、下封板T橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构T上封板、剪切键一上连接钢板一上预埋钢板T通 过上锚固组件传递

10、到梁体。1.5 产品特点 竖向刚度稳定，竖向承载效果好；水平刚度适中，满足地震和常规位移需求；令铅芯阻尼效果好，具有良好的耗能能力；令 本体采用天然橡胶，温度适应范围较广； 铅芯面积可调，方便支座阻尼比调整；令安装及检修更换方便，运营维护成本较低。3 .支座技术性能3.1 规格系列圆形铅芯隔震橡胶支座分为22类：d420, d470, d520, d570, d620, d670, d720, d770, d820, d870, d920, d970, d1020, d1070, d1120, d1170, d1220, d1270, d1320, d1370, d1420, d1470c矩形

11、铅芯隔震橡胶支座分为25类：300420, 350350, 350520, 420420, 470570, 520520, 520620, 570570, 570x670, 620620 , 670670 , 720720 , 770770 , 820820 , 870870 , 920920 , 970970, 10201020, 10701070, 11201120, 11701170, 12201220, 12701270, 13201320, 13701370o3.2 剪切模量本系列支座设计剪切模量为0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。3.3 水平等效刚度175%剪应变时矩形铅芯

12、隔震橡胶支座最大水平等效刚度为9.7kNmm,最小水平等效刚度为 1.3kNmm,圆形铅芯隔震橡胶支座最大水平等效刚度为10.4kNmm,最小水平等效刚度为 UkNZmmo各个规格系列水平等效刚度详见支座规格尺寸的设计参数表。3.4 等效阻尼比175%剪应变时矩形铅芯隔震橡胶支座最大等效阻尼比为22.7%,最小等效阻尼比为14.4%, 圆形铅芯隔震橡胶支座最大等效阻尼比为20%,最小等效阻尼比为13.5%o各个规格系列等效阻尼 比详见支座规格尺寸的设计参数表。3.5 设计剪切位移本系列支座的设计剪应变如表1所示。表1 LRB系列铅芯隔震橡胶支座的设计剪应变参数剪应变常规剪应变700.7试验剪应

13、变人1.75极限剪应变7“3.0注：剪切位移=剪应变X支座有效橡胶层总厚度。3.6 温度适用范围本系列支座的环境温度范围为25+60。注：若项目有特殊需求，本系列支座以上各技术性能参数均可进行定制设计。4 .支座布置原则本系列支座布置时，应根据桥梁结构形式、跨径、联长及桥梁宽度等参数确定其原则。1 .主要桥型的支座布置方式示意见图5图8,供设计时参考：简支梁（示意）图5简支T梁支座布置示例图6简支箱梁支座布置示例图例：表示固定型支座表示滑动型支座连续梁（示意）2 .支座布置时应检算支座的设计位移量是否满足桥梁因制动力、温度和混凝土收缩徐变等共同 作用及地震力引起的位移需求。3 .连续梁单联长度

14、不宜超过200m,跨数不宜超过6跨。若需要超过6跨时，应检算次边墩处 支座的位移量是否满足位移需求，再根据计算情况增设滑动型支座或进行定制设计。若跨数为1跨 或2跨时，全联支座宜全部采用铅芯隔震橡胶支座。4 .矩形支座宜采用支座短边与纵桥向平行布置，当桥梁横向尺寸受限时，可采用支座长边沿纵 桥向布置。5 .支座选用原则1 .支座验算时，正常使用状态下支座剪切角Q正切值，当不计制动力时，tana W0.5；当计入 制动力时，tana 0.7。2 .支座验算时，应检算所选用支座的力学性能是否满足相应地震力作用下的使用要求，并综合 考虑桥梁的结构形式、技术性能特点、施工工艺要求及造价等因素.3 .按

15、照橡胶设计剪切模量G值大小的不同，分别进行了区别设计，工程技术人员应当根据每 座桥梁的实际情况进行选型，以优化结构受力及使用情况。竖向承载力相同的支座，其水平刚度随G值增加而相应增大，但适应变形的能力随G值增加却 相应降低，因此，工程技术人员在选型时，应当根据每座桥梁的具体情况或要求进行选取，以优化结 构受力及使用性能。4 .铅芯隔震橡胶支座的常规选型流程为：确定橡胶剪切模量G （G0.8、G1.0、G1.2）一支座本体形状（圆形、矩形）一设计竖向承载力 一设计剪切位移量一校核计算或优化设计一（反复）。5 .根据桥梁所在地区的抗震设防烈度和场地类型进行选型，表2中列出了通常情况下LRB系 列支座选型方案，供工程技术人员参考。表2 LRB系列铅芯隔震橡胶支座剪切模量推荐选用表震设防烈度场地类型780.1g0.15g0