对于某些特殊结构形式的桥梁,如水上建筑、高桥墩建筑以及钢结构支座等,其支座更换技术仍面临挑战,需要在实际工程中不断探索和完善解决方案。理想的设计目标应是在桥梁设计使用年限内避免进行支座更换作业。
铅芯橡胶支座(LRB)在天然橡胶支座的基础上进行了创新,在橡胶层中巧妙插入铅芯。铅芯的加入犹如为支座注入了强大的 “能量吸收器”,使支座的阻尼比大幅提升至 15% - 20%。这种增强的阻尼性能,使得铅芯橡胶支座不仅能够像天然橡胶支座一样承担上部结构的竖向荷载、延长结构周期,还能在地震发生时,通过铅芯的剪切屈服和耗能作用,有效地吸收和耗散地震能量。同时,它具备一定的初始水平刚度,能够抵御日常荷载和制动荷载的作用,在地震后还能凭借其良好的复位功能,使建筑结构迅速恢复到初始位置。鉴于其出色的抗震性能,铅芯橡胶支座广泛应用于医院、学校、政府办公楼等对安全性要求极高的重要建筑,为这些关键设施在地震中的安全提供了坚实保障。
WS为消能减震建筑在水平地震作用下的总应变能,可由YJK计算楼层的楼层位移与楼层地震力计算得到。安装对应规格的新支座本体。安装过程必须要有足够的操作空间,并做好防护;安装千斤顶,先拧出上锚固螺栓,再将梁体顶离支座顶面约3MM。安装前应计算并检查支座的中心位置。安装时必须严格按照操作规程操作;安装四氟支座必须精心细致,支座按设计支承中心准确就位。安装完成后,必须保证支座与上、下部结构紧密接触,不得出现脱空现象。安装完后要注意做好橡胶隔震支座的保护工作;安装橡胶隔震支座下预埋板安装支座前必须对垫石严格检查,可用小锤敲击,听声音判断是否脱空,若脱空,垫石必须凿掉,重新浇筑。按考虑预偏量的位置安装支座。按裂缝的成因分:由外荷载(包括静、动荷载国)的应力引起的裂缝。按裂缝活动性质分三种类型:死缝----已经稳定的裂缝,其开度和长度不再变化。按设计要求放置橡胶支座,支座中心线应与支承垫石中心线重合。
基础隔震技术已在外得到实际应用,防震减灾效果很好。例如,1994年1月17日,在美国发生的洛杉矶地震,震级为7级,伤亡超过7000人,损失很大。大多数医院因建筑内部设备损坏而失去使用功能。与此相反,USCUNIVERSITY医院是一个地下一层、地下七层的隔震建筑。地震中该建筑内的各种仪器设备均未损坏,甚至花瓶也没有一个掉下来。该医院起到了救护中心的作用,减少了地震损失。之后的1995年1月17日,日本阪神发生了2级地震,是日本战后大的地震灾害。地震又一次考验了基础隔震建筑。震区内有两栋基础隔震建筑,一个为邮政楼,一个是研究所。同样神奇的是,基础隔震建筑不仅结构保持完好无损,内部设施也完全正常。基础隔震技术在地震中的卓越表现,大大推动了这一技术的研究的应用。目前,人民解放军83235部队科技楼、宿迁市劳动局综合楼、邯郸市釜山房地产开发公司住宅楼等几百栋基础隔震建筑已建成。
其他工程结构:如采光顶网架工程、玻璃屋面工程、大剧院钢结构工程、连廊、桁架工程、大跨度体育场馆、电厂圆形网架工程、国际博览中心钢结构工程、地铁站、游泳馆桁架工程、展厅等项目工程。
制震顶棚系统制震顶棚系统也是日本近年来开发的一种结构抗震新方法。制震设备均匀的布置在顶棚外四周的墙壁上。质量发货时均为合格产品,第三方检测可合格达标。质量监督机构提出型式检验要求时;因特殊需要而必须进行型式检验时。质量检验的主要内容系包括内在质量、外观质量和整体支座的性能测定几方面。置于施工缝、后浇缝的该止水条具有较强的平衡自愈功能,可自行封堵因沉降而出现的新的微小裂隙。中承式拱桥:桥面系设置在拱肋中部的拱桥。中度损坏、部分比较严重损坏中间层隔震:对超高层结构,现有基础隔震难以有效实施,通常采用中间层隔震的形式。中间层隔震主要不是针对隔震层上部构造而是为了降低由上部构造传递到下部构造的惯性力。中心部以外有设置混凝土注入孔,必要时需注入混凝土。众所周知,建筑防水材料是影响橡胶支座工程质量的主要因素之一。重复使用的模板应始终保持其表面平整、形状准确,不漏浆,有足够的强度和刚度。
采用橡胶隔震支座的建筑在设计、施工方面与传统建筑差别很小,普通的设计和施工单位均能胜任。从目前的工程实践来看,隔震建筑相比传统抗震建筑,展现出显著的社会效益与经济效益:不仅能更好地保障建筑本体和内部人员财产的安全,还能有效减少因建筑功能中断带来的间接损失,是提升工程抗震韧性的重要发展方向。
更为重要的是,对于重要或特殊的工程结构,隔震结构明显优于常规结构体系,可以处理后者难以解决的问题(诸如对室内重要设备或非结构构件的保护、地铁车辆段上部空间的开发使用等,此类问题共同之处在于降低结构的设防烈度,而常规结构体系无法实现这一点)橡胶支座上下各有一块连接钢板,连接钢板通过高强螺栓与预埋钢板连接。
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建筑支座更换时应依据环境温度进行支座偏移量的验算,并宜选返点在有利的温度条件下施工。建筑支座更换完毕主梁就位时,也应分布进行,先将梁底临时支撑解除,然后顺序下落梁体就位。建筑支座检查合格后拆除千斤顶、临时支承钢板等顶升设备。建筑支座开裂:施工因素、支座质量问题、超载车辆的影响、支座垫石的影响以及其他因素。建筑支座是连接建筑上部结构和下部结构的重要结构部件。建筑支座是桥跨结构的支撑部分,其作用是将桥跨结构上的荷载通过支座传递给墩台。建筑支座是一种承受高应力的结构部件。建筑支座位移是指在建筑运营过程中,因为各种原因造成的建筑支座上部结构产生的横向或有一定角度的位移。建筑支座系统作为高速铁路建筑的重要组成部分,对建筑结构设计有着非常重要的影响。建筑支座依照其结构可分为3大类:一是建筑板式橡胶支座;二是盆式支座;三是球形橡胶支座。建筑支座异常变形:大多因为落梁时不够平稳,支座存在较大的初始剪切变形。
在连续梁桥的设计中,支座布置是一个至关重要的环节,它直接关系到桥梁结构的受力性能和稳定性。根据工程经验和相关规范要求,单联长度≤200m,跨数≤6 跨时,桥梁结构的受力状态相对较为理想,支座的布置也相对简单。当超过这一范围时,就需要对固定支座位移量进行严格验算。例如,某连续梁桥单联长度达到 220m,跨数为 7 跨,在设计过程中,通过有限元分析软件对不同工况下的固定支座位移量进行了详细计算,发现靠近滑动支座的固定支座在温度变化、混凝土收缩徐变以及车辆荷载等因素的综合作用下,位移量超出了普通支座的设计允许范围 。针对这一情况,经过结构工程师的反复论证和计算,决定在合适位置增设滑动支座,且滑动支座间距≤30m。通过增设滑动支座,有效地分担了固定支座的位移压力,使得桥梁结构在各种工况下的位移均能控制在安全范围内,保证了桥梁的正常使用和结构安全 。
建筑板式橡胶支座的钢部件损伤包括铸钢件及锻钢件裂损、脱焊、锈蚀及支座钢件磨损和发生塑性变形等情况,需定期检查识别。
板式橡胶支座的施工质量直接影响结构安全性与寿命,需严格把控垫石设置、支座安装、连接工艺及布置逻辑四大核心环节:
对质量证明资料的要求:隔震支座及上下预埋件质量证明资料分栋号分型号归档。隔震橡胶支座及其配件出厂合格证,每套支座一套三份。焊接质量检验证明书(分强度和探伤两部分)由厂家分栋号分型号提供一套两份;钢板、螺栓套筒、预埋锚筋、高强螺栓、焊条的材质证明(出厂合格证及复试报告)按进场批一式两份。
建筑结构:可用于房屋建筑,当结构遭受相当于本地区基本烈度的设防地震时,能使主体结构基本不受损坏或不需修理即可继续使用;当遭受罕遇地震时,经修复后可继续使用。例如泰达岳阳道小学项目的主教学楼就采用了建筑摩擦摆隔震支座技术。
技术指标验证:安装前应核查产品合格证书中的技术性能指标,确认符合设计要求方可使用
LRB铅芯隔震支座布置原则:本系列支座分为矩形铅芯支座、圆形铅芯支座两种类型,根据桥梁的结构型式、跨径、联长及桥梁宽度等参数确定支座的布置原则。支座布置时应检算支座的设计位移量是否满足制动力、混凝土收缩徐变和温度等共同作用及地震力引起的位移需求。连续梁单联长度不宜超过200m,跨数不宜超过6跨,若需要超过6跨时,支座布置应检算靠近滑动型支座的固定型支座的位移量是否满足位移需求,再根据情况增设滑动型支座。
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在支座选型时,应根据工程所在地的地震动参数选取相应规格型号,同时校核支座的水平刚度指标及其在极限剪应变状态下的使用性能,确保支座满足预期地震作用下的功能需求。
材料与工艺要求高:支座所用橡胶材料(如三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁基橡胶等)需具备高抗撕裂强度、耐老化与抗疲劳性能,制造过程中需借助专业检测(如成分分析、伸长率测试)保证质量。
型号示例:以GPZ(II)系列为例,其型号编码包含丰富信息。GPZ(II)50DX:表示该系列中设计承载力为50MN(约5000吨)的单向活动常温型支座。GPZ(II)80GD:表示该系列中设计承载力为80MN(约8000吨)的固定常温型支座。
此后,建筑隔震技术相继写入各国抗震规范,应用数量大幅增加,其中80%以上采用叠层隔震橡胶支座。此时支座的竖向总变形将为各层薄橡胶片变形的总和。此外,板式橡胶支座安装时要保持位置准确,橡胶支座的中心要对准梁体轴线,防止偏心过大而损坏支座。此外,日本在制震方面还有一些新的研究成果。此外,橡胶支座能方便地适应任意方向的变形,故对于宽桥、曲线桥和斜桥均具有较好的适应性。此外,于桥墩不能横向弯曲,所以需要一排固定橡胶支座来保证当发生很小的横向位移时不产生应力。此外,在支座钢盆上缘口上设置的橡胶阻尼圈受地震力水平力等荷载作用后产生挤压变形,使地震能量得以释放。此外还有碱骨料反应、钢筋锈蚀等引起的裂缝。此外为防止加劲钢板的锈蚀,在板式像胶支座的上、下面及四周均应有橡胶保护层。此外支座应便于安装、荞护和维修,并在必要时进行更换。
基础性能:竖向承载力大、抗拉力强,能稳定传递结构荷载,同时通过弹性变形适应结构变形需求。
板式橡胶支座的竖向极限拉应力和水平性能和橡胶支座关于橡胶材料老化及更换支座橡胶支座病害处理的方法很多,但应综合考虑病害情况、结构形式和处理条件等因素合理选择处理方案,常规处理方法主要有以下几类:1更换处理:这是一种解决病害较彻底的办法,对由于橡胶支座引起的对结构的影响和橡胶支座耐久性存在问题可较好解决。
摩擦摆支座通过在球面抬升实现从动能到重力势能的转变,与常规支座转换为弹性势能有一定的差异;通过摩擦副之间的相对滑动实现能量消耗,是一种兼具弹性恢复能力和耗能能力的隔震支座。
1994 年洛杉矶 7 级地震中,该地区 40 座医院因破坏严重无法使用,而采用隔震技术的南加州大学医院完好无损,成为震后救灾中心,为紧急救援提供了关键保障。
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之后又下达了进行圆形板式橡胶支座的试验研究和对矩形板式橡胶支座的补充试验研究课题,交通部公路规划设计院又分别委托铁道部科学研究院在500T和2000T压力试验机上进行了批量圆形、矩形和较大规格的板式橡胶支座试验,在取得大量可靠试验数据的基础上,对原规范中相关矩形板式橡胶支座的一些设计参数进行了修订,并将圆形板式橡胶支座试验和对矩形板并于1993年发布了交通行业标准《公路建筑板式橡胶支座》。
相邻节点构造:当门厅入口、室外踏步、室内楼梯节点、地下室坡道、车道入口、楼梯扶手等构件或部位与隔震层相邻时,其设计和施工必须严格按照专门的隔震构造详图进行,确保地震下各部分能协调变形。
隔震技术是在基础结构与上部结构之间设置隔震层,使上部结构与地震动绝缘,从而保护上部结构不受地震破坏的技术体系。结构隔震体系包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分,通过在建筑物底部设置专门的隔震装置,有效隔离地震能量向上部结构的传递。
建筑橡胶支座作为连接桥梁上下结构的关键组件,承担着传递荷载、适应变形、减震隔震等重要功能。其合理选择与应用直接关系到工程的安全性与耐久性。本文从支座类型、承载力计算、设计规范、常见问题及治理措施等方面展开综合阐述。
施工前应根据方案搭设牢固的工作平台,每组支座更换应配置两处支架,保障人员作业安全。
橡胶支座成分检测包含五个严谨程序:样品通过评测、样品预处理、仪器检测、谱分析、综合验证。采用NMR分析、X荧光光谱、IR分析仪、质谱仪等先进仪器联用,获取精密谱图信息,明确原材料组成,为产品质量提供可靠保障。
对建筑高度的限制:支座本身的构造高度会影响建筑净空。
选用建筑支座时,必须进行综合考量,主要因素包括:建筑跨径与结构形式:不同跨径和结构(梁桥、拱桥、索桥等)对支座的承载、位移、转动能力要求各异。
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