1 橋梁減隔震技術(shù)概述
1.1 隔震基本原理
橋梁作為生命線系統(tǒng)工程中的重要組成部分,一旦損毀、中斷便等于切斷了地震區(qū)的生命線,次生災(zāi)害將十分嚴(yán)重,經(jīng)濟(jì)損
失無疑將大大加劇。受到這些地震災(zāi)害的教訓(xùn)以后,基于橋梁抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)開始在我國橋梁工程界得到日益重視,并逐步開展了橋梁減隔震設(shè)計及研究工作。對于地震作用,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的對策是“抗震”,即主要考慮如何為結(jié)構(gòu)提供抵抗地震作用的能力。一般來說,通過正確的“抗震”設(shè)計可以保證結(jié)構(gòu)的安全,防止結(jié)構(gòu)的整體破壞或倒塌,然而,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷卻無法避免的。在某些情況下,要靠結(jié)構(gòu)自身來抵抗地震作用顯得非常困難,需要付出很大的代價。
因此,我們必須尋求更為有效的抗震手段,如基于減隔震裝置的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)等。結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的應(yīng)用,不僅可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能,還可以節(jié)省造價,從某種意義上來說,這是解決實際結(jié)構(gòu)抗震問題的唯一有效途徑。對于橋梁或建筑結(jié)構(gòu),目前發(fā)展相對成熟、實際應(yīng)用較為廣泛的是減隔震技術(shù)。減隔震技術(shù)是一種簡便、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)、有效的工程抗震手段。通過地震時的加速度反應(yīng)譜與位移反應(yīng)譜可以清楚地反映出延長地震周期情況下加速度、位移與阻尼之間的關(guān)系,當(dāng)周期超過一定值以后,地震響應(yīng)總體上隨著周期的增加而減少,同時,在同一周期的地震響應(yīng)又隨著阻尼的增加而降低。減隔震設(shè)計就是利用結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的這種性質(zhì),通過延長結(jié)構(gòu)的周期和提高阻尼值達(dá)到減輕地震作用的目的。
1.2 減隔震支座的發(fā)展及現(xiàn)狀
為了減小地震引起橋梁結(jié)構(gòu)的破壞,各國學(xué)者對橋梁結(jié)構(gòu)的減震、隔震進(jìn)行了廣泛、深入的研究,并取得了大量的研究成果。研究成果表明:對于橋梁結(jié)構(gòu)比較容易實現(xiàn)和有效的減隔震方法主要是采用減隔震支座裝置。在日本、美國、新西蘭等國家的許多橋梁都安裝了減隔震支座,并取得了較好的減隔震效果。由于橡膠支座能通過剪切變形使上、下部地震運(yùn)動隔離,且具有構(gòu)造簡單、加工制造容易、用鋼量少、成本低廉、安裝方便等優(yōu)點(diǎn),因而成為常用的一種隔震支座。目前,國內(nèi)常用的橡膠類隔震支座主要有高阻尼橡膠支座和鉛芯橡膠支座。高阻尼橡膠支座是采用高阻尼橡膠材料與鋼板等結(jié)構(gòu)件硫化而成的一種橡膠支座,具備良好的阻尼性能。高阻尼橡膠支座既可以保持疊層橡膠支座所具有的良好力學(xué)特性,同時具有較高的阻尼值,在地震中可以有效地吸收地震能量、減輕地震響應(yīng)。
2 支座結(jié)構(gòu)設(shè)計
〖HDR 系列高阻尼隔震橡膠支座〗是按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 20688)、交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》及相關(guān)行業(yè)規(guī)范,并同時參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)
研制的減隔震類橋梁標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件系列產(chǎn)品,屬省部級重大科技攻關(guān)項目資助研發(fā)的專利技術(shù)成果(ZL 200820140412.5、ZL 200920245753.3),該系列產(chǎn)品通過了
省部級科技成果鑒定(陜科鑒字[2010]第 097 號)及相關(guān)認(rèn)證,適用于 9 度及以下地震烈度區(qū)的各類公路及市政橋梁。