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北海減隔震橡膠支座設計

減隔震橡膠支座設計

1.減隔震原理

　　圖1為結(jié)構(gòu)的加速度反應譜，從圖1可看出，延長結(jié)構(gòu)的自振周期可以有效地減小結(jié)構(gòu)的地震加速度反應，從而減小結(jié)構(gòu)所受到的地震荷載。但是，隨著結(jié)構(gòu)自振周期的延長，結(jié)構(gòu)位移也同時增加，為了減小由于結(jié)構(gòu)自振周期延長而增加的結(jié)構(gòu)位移，可以采用增加結(jié)構(gòu)阻尼的方法，由圖2可見，加大結(jié)構(gòu)的阻尼，結(jié)構(gòu)的位移能得到明顯的抑制。因此減震的機理是：

　　(1)增加結(jié)構(gòu)的柔性以延長結(jié)構(gòu)的自振周期，達到減小由于地震所產(chǎn)生的地震荷載;

　　(2)增加結(jié)構(gòu)的阻尼或能量耗散以減小由于結(jié)構(gòu)自振周期延長而增加的結(jié)構(gòu)位移。

2.減隔震橡膠支座

　　我國橋梁橡膠支座的研究工作開始于20世紀60年代初，1965年在廣東肇慶的公路橋首次使用了板式橡膠支座，鐵路部門于1969年在安徽固鎮(zhèn)橋上使用了板式橡膠支座，目前板式支座在鐵路中、小跨度橋梁上廣泛使用。板式橡膠支座是由橡膠板與薄鋼板交替結(jié)合而成，由于薄鋼板對橡膠的橫向變形產(chǎn)生約束，使其具有非常大的豎向剛度;但在水平方向，薄鋼板不影響橡膠的剪切剛度，因而保持了橡膠固有的柔韌性。

　　研究結(jié)果表明：板式橡膠支座的力———位移滯洄曲線是狹長的，可以近似作線性處理。板式橡膠支座主要是靠增加結(jié)構(gòu)柔性，延長結(jié)構(gòu)周期來達到減震的效果，但其減小橋墩地震荷載的同時，也增加了梁體與墩臺之間的相對位移。鉛芯橡膠支座在一些多地震的國家中已廣泛應用于橋梁上。

　　自1978年至1992年新西蘭已有39座橋梁上采用了鉛芯橡膠支座，日本從1991年至1992年有10多座橋梁采用鉛芯橡膠支座，美國從1984年到1992年有20多座橋梁采用鉛芯橡膠支座，我國曾在首都機場新航站擴建道路工程的橋梁上采用鉛芯橡膠支座20多個。鉛芯橡膠支座是在普通橡膠支座中部豎直地灌入鉛芯而形成，利用鉛芯在地震動過程中的彈塑性性能來達到耗散地震能量的效果。由于鉛的屈服應力較低(約10MPa)，并在塑性變形條件下具有較好的疲勞特性，被認為是一種較好的阻尼器。

　　鉛芯橡膠支座具有較好的滯洄特性，其初始剪切剛度可以達到板式橡膠支座剛度的10倍以上，其屈服后的剛度接近于板式橡膠支座的剪切剛度，鉛芯橡膠支座的滯洄曲線近似呈現(xiàn)為雙線性行為，可用雙線性模型模擬。由于鉛芯橡膠支座構(gòu)造比較簡單，能提供較大的阻尼，被認為是一種較好的減震支座。