橋梁各種隔震橡膠支座工作原理及性能簡介
疊層隔震橡膠支座隔震原理
由疊層鋼板橡膠類支座組成的橋梁隔震裝置是目前主要使用的橋梁隔震系統(tǒng)。
板式隔震橡膠支座是由薄橡膠板和薄鋼板一層層交錯(cuò)疊合粘接起來,在一定的溫度和壓力下硫化成型得到的產(chǎn)品。由于鋼板對橡膠板橫向變形產(chǎn)生約束,使其具有較大的豎向剛度。同時(shí)鋼板又不影響橡膠板的剪切變形,保持了橡膠固有的柔韌性,使其具有比豎向剛度小很多的水平剛度。從而具備了豎向支承與水平隔震機(jī)構(gòu)的雙重功能。由于它采用天然橡膠,因此本身無明顯的阻尼性能,阻尼比很小。該支座能夠增加橋梁結(jié)構(gòu)的柔性,減小橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),但不能很好的控制梁體位移,因此一般需與阻尼機(jī)構(gòu)一起使用。
為了改善普通橡膠支座的阻尼特性,近年來世界各國均在致力于開發(fā)具有高阻尼的橡膠支座,如:高阻尼隔震橡膠支座、鉛芯隔震橡膠支座。
高阻尼隔震橡膠支座的形狀同板式隔震橡膠支座,但其中的橡膠板是由高阻尼橡膠制成的,。其吸收耗散振動能量的功能是由具有高阻尼性能的橡膠來實(shí)現(xiàn)。在橡膠中加入石墨可增加橡膠的阻尼,通過調(diào)整石墨的加入量,可改變高阻尼橡膠支座的阻尼特性,從而得到不同的設(shè)計(jì),通常可使阻尼比達(dá)到0.17~0.18。但這種橡膠的性能尚不穩(wěn)定,對加載幅值和加載時(shí)間有很強(qiáng)的依賴性,還需進(jìn)一步研究改進(jìn)。
在板式隔震橡膠支座的中部或中心周圍部位豎直地壓入純度為99.9%的鉛芯就形成了鉛芯橡膠支座。它吸收耗散振動能量的功能是通過鉛芯的剪切變形來實(shí)現(xiàn)的。由于可以通過調(diào)節(jié)鉛芯的直徑或截面積來選定阻尼,因而支座的設(shè)計(jì)有較大靈活性。使用金屬鉛的原因是因?yàn)殂U在經(jīng)過冷變形后,可在常溫下再結(jié)晶(巧℃)。在荷載反復(fù)作用下,鉛芯橡膠支座可以保持它的性能,具有良好的耐久性。鉛棒的灌入,同時(shí)也增加了支座的早期剛度,對控制風(fēng)反應(yīng)和抵抗地基的微震動有利。它可以單獨(dú)地在隔震系統(tǒng)中使用。
在板式隔震橡膠支座基礎(chǔ)上,加上弧形鋼板條就構(gòu)成了新型減震支座。它保留了板式橡膠支座的特點(diǎn),如在豎向有足夠的剛度,并有一定的柔性,同時(shí)利用了弧形鋼板條在地震過程中的彈塑性變形來達(dá)到耗散地震能量,增加結(jié)構(gòu)阻尼的效果。它的耗能性能較板式橡膠支座提高4一6倍。但目前尚未在工程中實(shí)際應(yīng)用。
