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我公司生产的LRB系列铅芯隔震橡胶支座在陕西应用

衡水同泰工程橡胶有限公司生产的LRB系列铅芯隔震橡胶支座在陕西应用,运用通用结构分析软件SAP2000/Non,采用空间梁单元建立桥墩单墩有限元模型,如图1所示。 地震动沿顺桥向和横桥向输入。 图1 变截面桥墩有限元模型 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复,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 位移反应谱 通过地震时的加速度反应谱( 图1)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。 衡水同泰工程橡胶有限公司生产的减隔震橡胶支座发展及现状 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 衡水同泰工程橡胶有限公司 LRB系列铅芯隔震橡胶支座〗 设 计指南 要是采用减隔震橡胶支座。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 用的一种隔震橡胶支座。目前,国内常用的橡胶类隔震橡胶支座主要有天然橡胶支座、高阻尼橡胶支 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,在橡胶支座中心放入铅芯, 以改善橡胶支座的阻尼性能的一种减隔震橡胶支座,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。 橡胶支座结构设计 〖LRB系列铅芯隔震橡胶支 座〗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  GB/T 1682-1994 硫化橡胶低温脆性的测定 单试样法  GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金 结构钢 热轧厚钢板和钢带  GB/T 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(10~100IRHD)  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  GB/T 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

GB/T 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 验方法的一般要求  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铅芯橡胶 橡胶支座计算模型 铅芯橡胶支座在2个水平剪切自由度方向具有耦合的位移—恢复力关系,当隔 震桥梁承受双向地 震动作用时,应当考虑铅芯橡胶支座耦合作用的影响。铅芯橡胶支座力学 试验大都是在单向荷载作用下进行的,得到的恢复力曲线也是单向的。目前研究中广泛采用的 铅芯橡胶支座双向恢复力—位移滞 回模型是Park等人于1986年提出的理论模型,如图2所示。

该模型中铅芯橡胶支座x方向和y方向的恢复力符合如下关系。 FbxFb y = cb0 0 cb 󰂻xb󰂻yb +η ku0 0 ku xbyb + (1-η)FyZxZy (1) 式中:Fbx和Fby分别为铅芯橡胶支座x方 向和y方 向的恢复力;Zx和Zy分别是x方向和 y 方向的滞回位移;cb是铅芯橡胶支座的粘滞阻尼;ku为铅芯橡胶支座的初始刚度,即屈服前刚度;xb和yb 分别表示铅芯橡胶支座在x方向和y方向的相对位移 ; η为屈服后刚度与屈服前刚度的比值,即硬化比;Fy为铅芯橡胶支座的屈服强度。

图2 铅芯橡胶支座耦合模型 铅芯橡胶支座滞回位移分量Zx和Zy满足下列耦合的非线性 一阶微分方程。 d y󰂻 Zx󰂻Zy=[G]󰂻xb 󰂻yb ( 2) [G]=A-γsgn(󰂻xb)Zx Z x-βZ2 x-γsgn(󰂻yb)ZyZx - βZxZ y -γsgn(󰂻xb)ZyZx-βZxZyA-βsgn(󰂻yb)ZyZy-βZ2 y(3)式中:dy为铅芯橡胶支座的屈服位 移;A,γ和β是控制铅芯橡胶支座恢复力—位移滞回环形状和大 小的参数;sgn为符号函数。 铅芯橡胶支座的恢复力—位移滞回特性可以通过选择合适的η,A,γ和β值来确定,计算中取 A=1,γ=β=015。非对角矩阵[G]体现了铅芯橡胶支座在2个正交方向恢复力的耦合作用,如果 分别在顺桥向(x方向)和横桥向(y方向)用二维模型分析隔震桥梁的地震响应,这种耦合作用将 会被忽略。 实际计算时,根据前述的铅芯橡胶支座滞回特性,假定铅芯橡胶支座的滞回性能符 合双线性模型,且橡胶支座在2个正交方向的恢复力模型相同,采用屈服前刚度,硬化比和屈服强度 作为铅芯橡胶支座的力学控制参数。 图3