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香港鐵路橋梁減隔震橡膠支座設計要求

鐵路橋梁減隔震支座設計

　　1.橡膠支座

　　橡膠支座，由于橡膠層與鋼板緊密粘結，薄鋼板能夠約束橡膠支座在垂直荷載下的橫向變形，因而具有較好的豎向性能。鉛芯橡膠隔震支座的構造特點，就是在分層橡膠支座中插入一個或若干個鉛芯，從而形成一個緊湊的隔震裝置。由于鉛芯具有良好的力學特性，能與分層橡膠支座較好地結合，所以成為一種比較合適的減隔震材料。由于在水平荷載下鋼板對橡膠層的約束是柔性的，橡膠支座的水平剛度較小，并且剪切剛度是隨著變形的變化而變化的，較小變形的情況下水平剛度較大，當變形達到中等時水平剛度最小，而隨著變形的進一步增大水平剛度又會隨之增加，從而起到保護的作用。橡膠支座在橋梁中的使用，如果受到小震作用，橋梁結構相當于連接在一個剛性基礎上，而如果受到強震作用，橡膠支座能夠吸收大量能量，并提供柔性滑動。這些特性使鉛芯橡膠支座具備提供地震下所需的耗能和正常使用荷載下所必須的屈服強度與剛度，因而滿足良好隔震系統的要求，是目前國內外橋梁隔震設計中應用最廣的一種隔震裝置。橡膠支座常見的有三種：板式橡膠支座由數層鋼板和橡膠層鑲嵌、粘合、壓制而成，是應用最為廣泛的支座，有一定的減隔震效果，在中小橋上被廣泛采用，其能提供有效的豎向剛度承受荷載，又能提供比較大的剪切變形和轉角變形;盆式橡膠支座;由鋼構件和橡膠層組成，由聚四氟乙烯板和鋼板之間的滑動提供水平位移，由橡膠層承壓，并提供水平轉向的變形需求;鉛芯橡膠支座是在橡膠支座中插入鉛芯形成一個緊湊的減隔震裝置，水平力低時，鉛芯橡膠支座有足夠的剛度滿足正常使用，當有較大水平力時，鉛芯屈服，在地震力下耗散能量。鉛芯橡膠支座有構造簡單、經濟性好、滯回曲線飽滿等優點，是減隔震設計中常用的減隔震支座。

2.擺式滑動摩擦支座

　　這類支座的減隔震原理主要是將滑動摩擦支座和鐘擺的概念相結合構成一種新的隔震裝置，利用鋼板和聚四氟乙烯板之間的摩擦制成摩擦型的減隔震支座，改型支座允許上部結構在滑動面上滑動，從而使得上部結構傳遞到橋墩的地震慣性力減小為支座的最大摩擦力，從而達到減隔震的目的。其滑動面是曲面，通過在曲面上滑動摩擦來消耗地震能量，結構自重提供所需要的自復位能力，利用一個簡單的鐘擺機理延長結構的自振周期。這種支座的平面尺寸受到地震位移大小和球面曲率半徑的控制，支座的平面尺寸通常較大。目前這種產品已在蘇通大橋引橋、上海長江大橋引橋上使用，根據隔震方向的不同又可分為球面、柱面兩類，前者用于水平雙向隔震，后者用于水平單向隔震。