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  1. HDR系列高阻尼隔震橡膠支座矩形圓形I型II型LNR滑動型
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HDR系列高阻尼隔震橡膠支座矩形圓形I型II型LNR滑動型

  • 型號HDR系列高阻尼隔震橡膠支座
  • 品牌安通良品
  • 價格

HDR系列高阻尼隔震橡膠支座,安通良品HDR系列高阻尼隔震橡膠支座,151-3082-8567

  1. 詳細信息

HDR系列高阻尼隔震橡膠支座

矩形圓形I型II型LNR滑動型高阻尼隔震橡膠支座

1       橋梁減隔震技術概述

1.1     隔震基本原理

我國是一個強震多發國家,地震發生頻率高、強度大、分布范圍廣、傷亡多、災害嚴重,這些地震災害,特別是近年發生的四川汶川特大地震、青海玉樹大地震等,給我們帶來了慘痛的教訓。與此同時,橋梁作為生命線系統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的生命線,次生災害將十分嚴重,經濟損失無疑將大大加劇。受到這些地震災害的教訓以后, 基于橋梁抗震設計的結構控制技術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計及研究工作。

對于地震作用,傳統的結構設計采用的對策是“抗震”,即主要考慮如何為結構提供抵抗地震作用的能力。一般來說,通過正確的“抗震”設計可以保證結構的安全,防止結構的整體破壞或倒塌,然而,結構構件的損傷卻無法避免的。在某些情況下,要靠結構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構控制技術等。

結構控制技術的應用,不僅可以提高結構的抗震性能,還可以節省造價,從某種意義上來說, 這是解決實際結構抗震問題的唯一有效途徑。對于橋梁或建筑結構,目前發展相對成熟、實際應用較為廣泛的是減隔震技術。減隔震技術是一種簡便、經濟、先進、有效的工程抗震手段。

通過地震時的加速度反應譜(圖 1)與位移反應譜(圖 2)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系,當周期超過一定值以后,地震響應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又隨著阻尼的增加而降低。減隔震設計就是利用結構地震響應的這種性質,通過延長結構的周期和提高阻尼值達到減輕地震作用的目的。

HDR系列高阻尼隔震橡膠支座矩形圓形I型II型LNR滑動型1

HDR系列高阻尼隔震橡膠支座矩形圓形I型II型LNR滑動型3

HDR系列高阻尼隔震橡膠支座矩形圓形I型II型LNR滑動型4

1.1     減隔震支座的發展及現狀

為了減小地震引起橋梁結構的破壞,各國學者對橋梁結構的減震、隔震進行了廣泛、深入的研究,并取得了大量的研究成果。研究成果表明:對于橋梁結構比較容易實現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、下部地震運動隔離,且具有構造簡單、加工制造容易、用鋼量少、成本低廉、安裝方便等優點,因而成為最常用的一種隔震支座。目前,國內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構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。

2       支座結構設計

〖HDR 系列高阻尼隔震橡膠支座〗是按照現行國家標準(GB 20688)、交通運輸行業標準

《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》及相關行業規范,并同時參照歐洲標準研制的減隔震類橋梁標準構件系列產品,屬省部級重大科技攻關項目資助研發的專利技術成果(ZL 200820140412.5、ZL 200920245753.3),該系列產品通過了省部級科技成果鑒定(陜科鑒字[2010]第 097 號)及相關認證,適用于 9 度及以下地震烈度區的各類公路及市政橋梁。

2.1     設計依據

u 《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)

u 《城市橋梁設計荷載標準》(CJJ 77-98)

u 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)

u 《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01-2008)

u 《城市橋梁抗震設計規范》(CJJ 166-2011)

u 《鋼結構設計規范》(GB 50017-2003)

u 《橡膠支座:橋梁隔震橡膠支座》(GB 20688.2-2006)

u 《橡膠支座:隔震橡膠支座試驗方法》(GB/T 20688.1-2007)

u 《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》(報批稿)

u 《Structural bearings- Part 3: Elastomeric bearings》(EN 1337-3:2005)

u 《Anti-seismic devices》(EN 15129-2009)

2.2     支座分類

2.2.1     按結構形式分類

依據支座不同的抗震技術性能,支座本體與錨固件(或預埋件)間的連接形式及支座與梁、墩的錨固(連接)形式,HDR 系列支座可劃分為如下兩種類型(兩個系列,參見下圖):

u Ⅰ型——支座與墩、梁間采用套筒連接,支座頂面、底面均設預埋鋼板,上、下支座鋼板和套筒間采用錨固螺栓連接,上、下預埋鋼板與套筒間采用配合焊接。

u
Ⅱ型——支座與墩、梁間采用套筒連接,支座底面不設預埋鋼板,底鋼板和套筒間采用錨固螺栓連接,上預埋鋼板與頂鋼板間采用剪力卡榫連接,上預埋鋼板與套筒間采用配合焊接。

2.2.1     按本體形狀分類

u  圓形隔震橡膠支座——支座本體平面形狀為圓形

u  矩形隔震橡膠支座——支座本體平面形狀為矩形

2.3   支座型號

支座型號表示方法如下:

示例2:

Ⅱ型矩形高阻尼隔震橡膠支座,縱橋向尺寸370mm,橫橋向尺寸420mm,高度136mm,剪切模量0.8MPa,型號表示為:HDR(Ⅱ)-370×420×136-G0.8。

注:支座規格中平面尺寸已包含橡膠保護層厚度 10mm。

2.2   產品特點

2 水平變位能力強,可有效吸收地震能量;

2 結構復位能力強,基本不發生殘余位移;

2 材料阻尼效果好,具有良好的耗能能力;

2 產品結構、功能靈活多樣,適用范圍廣;

2 改善受力,經濟環保,降低工程總造價;

2 安裝及檢修更換方便,運營維護成本低。

3    支座技術性能

3.1       支座規格

u  圓形支座分為 25 類:

d270,d295,d320,d345,d370,d395,d420,d445,d470,d520,d570,d620, d670,d720,d770,d820,d870,d920,d970,d1020,d1070,d1120,d1170,d1220,

d1270。

u  矩形支座分為 55 類:

270×270,270×320,270×370,320×320,320×370,320×420,370×370,370×420,

370×470 , 420×420 , 420×470 , 420×520 , 470×470 , 470×520 , 470×570 , 520×520 ,

520×570 , 520×620 , 570×570 , 570×620 , 570×670 , 620×620 , 620×670 , 620×720 ,

670×670 , 670×720 , 670×770 , 720×720 , 720×770 , 720×820 , 770×770 , 770×820 ,

770×870 , 820×820 , 820×870 , 820×920 , 870×870 , 870×920 , 870×970 , 920×920 ,

920×970 , 920×1020 , 970×970 , 970×1020 , 970×1070 , 1020×1020 , 1020×1070 ,

1020×1120  , 1070×1070 , 1070×1120 , 1070×1170  , 1120×1120 , 1120×1170  ,

1120×1220,1170×1170。

3.2       設計轉角 θ(rad)

本系列支座設計轉角不小于 0.006rad。

3.3       設計水平力

HDR 系列支座可承受的設計水平力詳見各規格尺寸支座的設計參數表;

3.4       設計剪切位移

HDR 系列支座的剪應變性能要求如表 1 所示。

表1.    HDR系列支座的剪應變性能要求

支座結構型號

Ⅰ型

Ⅱ型

設計剪應變g 0

1.0

1.0

反復加載試驗時支座的剪應變g s

1.75

1.5

容許剪應變g e

2.5

2.0

極限剪應變g u

3.5

3.0

注:剪切位移=剪應變×支座有效橡膠層總厚度(Σtr),附表中列出了 HDR 系列支座對應容許剪應變g e 的容許剪切位移 X,對應試驗剪應變g s 的水平等效剛度 Kh 和等效阻尼比ξ。

3.5       溫度適用范圍

本系列支座設計溫度適用范圍為-40℃~+60℃。

3.6       設計阻尼比

HDR(Ⅰ)-G0.8 和 G1.0 型支座設計阻尼比為 15%,G1.2 型支座設計阻尼比為 17%; HDR(Ⅱ)-G0.8 和 G1.0 型支座設計阻尼比為 12%,G1.2 型支座設計阻尼比為 15% 。

3.7       梁底坡度調整

支座頂面不設坡度;

現澆梁的坡度:由梁底設置的預埋鋼板或楔形混凝土塊調整;

預制梁的坡度:可在預制梁時通過支座上部的預埋鋼板調整,也可在梁底預埋平鋼板后在支座頂面加設楔形調坡鋼板;

當坡度較大時,則應采用在梁底設置楔形混凝土塊調整。

注:若項目有特殊需求,本系列支座以上各技術性能參數均可進行定制設計。

4    支座布置原則

本系列支座布置時,應根據橋梁的結構型式、跨徑、聯長及橋梁寬度等參數具體確定其原則。

4.1       主要橋型的支座布置方式示意如下,供設計時參考:

簡支梁(示意)

3.1       支座布置時應檢算支座的設計位移量是否滿足橋梁因制動力、溫度和混凝土收縮徐變等共同作用及地震力引起的位移需求。

3.2       連續梁單聯長度不宜超過 200m,跨數不宜超過 6 跨。若需要超過 6 跨時,應檢算次邊墩處 HDR 系列支座的位移量是否滿足位移需求,再根據計算情況增設滑動型支座或進行定制設計。若跨數為 1 跨或 2 跨時,全聯支座宜全部采用固定支座。

3.3       HDR 系列矩形支座宜采用支座短邊與縱橋向平行布置,當橋梁橫向尺寸受限時,可采用支座長邊沿縱橋向布置。

4    支座選用原則

4.1       支座驗算時,正常使用狀態下支座剪切角α正切值,當不計制動力時,tanα≤0.5; 當計入制動力時,tanα≤0.7。

4.2       支座驗算時,罕遇地震狀態下支座的剪切應變不宜超出表 1 中容許剪應變g e ,還應檢算所選用支座的力學性能是否滿足相應地震力作用下的使用要求,并綜合考慮橋梁的結構形式、技術性能特點、施工工藝要求及造價等因素。

4.3       本系列同樣豎向承載力大小的支座,其水平剛度隨橡膠設計剪切模量 G 值增加而相應增大,但適應變形的能力隨 G 值增加卻相應降低,因此,工程技術人員在選型時,應當根據每座橋梁的具體情況或要求進行選取,以優化結構受力及使用性能。

4.4       HDR 系列高阻尼隔震橡膠支座的常規選型流程為:

確定支座結構型式(Ⅰ型、Ⅱ型)→橡膠剪切模量G(G0.8、G1.0、G1.2)→支座適應轉角

θ→支座本體形狀(圓形、矩形)→設計豎向承載力→設計剪切位移量→校核計算或優化設計→

(反復)。

4.5       根據橋梁所在地區的抗震設防烈度和場地類型,表 2 中列出了通常情況下 HDR 系列支座選型推薦方案,供工程技術人員參考。

抗震設防烈度場地類型70.10g0.15gCSG類型CSG類型Ⅰ1.0 G0.8 HDR(Ⅱ)0.9 G0.8 HDR(Ⅱ)Ⅱ1.01.0Ⅲ1.31.2Ⅳ1.41.3

 

表2.    HDR系列支座剪切模量和支座類型推薦選用表

抗震設防烈度場地類型80.20g0.30gCSG類型CSG類型Ⅰ0.9 G1.0 HDR(Ⅰ)0.9 G1.0 HDR(Ⅰ)Ⅱ1.01.0Ⅲ1.21.0Ⅳ1.31.0

 

(續)

注:  1. Cs 表示場地系數,G 表示支座設計剪切模量,“類型”表示 HDR 系列高阻尼隔震橡膠支座的結構類型。

2. 9 度設計地震烈度區的橋梁若采用隔震設計,推薦選用支座設計剪切模量為G1.0 或G1.2 的 HDR(Ⅰ)型支座,但需根據實際橋梁設計參數進行計算、驗證。

4.6       支座選型時,應當考慮其與橋梁結構的配套適應性,并應滿足實際橋梁結構的空間位置要求;此外,預埋鋼板、套筒和錨桿等配套附屬件的設計選取應當安全、適用、經濟、合理,應避免與結構受力鋼筋相干擾或沖突,如有必要應當進行定制優化設計。

5    減隔震計算

〖HDR 系列高阻尼隔震橡膠支座〗不僅保持了疊層橡膠支座的良好力學性能,同時具有較高的阻尼比,在地震中通過高阻尼橡膠在水平方向的大位移剪切變形及滯回耗能吸收地震能量, 隔離橋梁上、下部結構的地震運動,延長結構自振周期,減小地震作用力,從而實現減隔震功能。

HDR 隔震原理如圖 9 所示,HDR 支座水平剪切性能曲線如圖 10 所示。

橋梁結構的抗震分析應根據《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01-2008)相關條文的要求進行,通??梢圆捎梅磻V法、動力時程法和功率譜法等。在減隔震設計階段,對于復雜橋型、采用比較特殊減隔震裝置的橋梁、結構動力特性比較復雜的橋梁,均建議采用非線性動力時程分析方法。本產品依據國內外先進規范要求,推薦采用非線性動力時程分析方法。

減隔震橋梁的計算模型應正確反映減隔震裝置(HDR 系列高阻尼隔震橡膠支座)的力學特性。當采用反應譜分析方法時,本系列支座的力學特性可按等效水平剛度和等效阻尼比進行模擬, 支座的等效水平剛度和等效阻尼比見后附圖表所列參數;當采用非線性動力時程分析方法時,本系列支座的力學性能可按等效雙線性恢復力模型模擬,HDR 系列支座和 LNR 滑動型支座的恢復力模型如圖 11 和圖 12 所示。

3    HDR(Ⅰ)支座安裝、更換、養護及尺寸

3.1       支座安裝工藝細則

7.1.1       前期準備

7.1.1.1       卸貨與存放

支座需用軟繩捆扎,裝卸時需用叉車或起重設備吊裝,支座各部件(包括預埋組件)已在工廠按要求連接好,可立即用于安裝。若是預制梁用支座,則上預埋組件應單獨包裝運輸,并注意做好配套標記。

如果送達工地的支座沒有立即安裝,應妥善存貯;支座存貯的場所要求場地平整,支座套筒的下方用方木或木塊墊放,支座存貯的場所應防潮防曬防塵,并保持清潔;嚴禁與酸、堿、油類、有機溶劑等影響支座質量的物質接觸,并距離熱源 1m 以上。支座存貯應不影響工地施工,且方便支座的運輸和吊裝。本系列支座本體部件不可分解拆開。

整個裝卸、運輸和存儲的過程應當保證支座各部件及油漆表面不受損壞。

7.1.1.2       安裝前的檢查

(1)核對支座對應的墩臺位置與支座規格是否相符。

(2)檢查支座連接狀況是否正常,但不得任意松動連接裝置。

(3)檢查支座的標識和安裝方向,杜絕安裝方向錯誤。

(4)檢查支座的上、下板貼近混凝土或水泥砂漿的面,必須無灰塵和油漬。

7.1.1.3       灌漿材料性能要求

支座安裝時所采用的灌漿材料為無收縮環氧樹脂砂漿,其性能要求見下表:

表3.    灌漿用無收縮環氧樹脂砂漿性能要求

 

項 目

技 術 指 標

項 目

技 術 指 標

 

 

抗壓強度

(MPa)

8 h

≥20

流 動 性

≥220mm

12 h

≥25

溫度范圍

+5~+35℃

24 h

≥40

初凝時間

≥30min,

28 d

≥50

終凝時間

≤3 h

56d 和 90d

強度不降低

收縮率

<2%

泌水性

不泌水

膨脹率

≥0.1%

7.1.2       總 則

u 采用本系列支座時,支座墊石的混凝土標號不宜低于 C40,墊石頂面四角高差不得大于2mm,考慮到安裝養護和必要時更換支座的方便,墊石高度不宜低于 100mm。

u 為確保支座準確就位安裝,減少對墩臺頂面受力鋼筋的干擾,建議在墩、臺頂面的支承

墊石部位設置預留錨栓孔,預留孔的尺寸詳見支座安裝圖(表),預留孔中心及對角線位置偏差不得超過 10mm。

u與支座相鄰的橋墩或橋臺頂面墊石混凝土中需增設至少 4 層網狀鋼筋,布筋范圍須大于支座底鋼板平面尺寸。網狀鋼筋推薦采用                   12mm 鋼筋,網格為 100mm×100mm,間距為

60mm~80mm。預留孔處的網狀鋼筋斷開,在孔邊增設相同直徑的補強鋼筋(LNR 滑動型支座
不設置預留孔)。

7.1.3.1       預裝鋼板法(本方法僅限于現澆梁支座安裝)

(1)現澆梁若采用預裝鋼板法安裝支座時,則僅在墩臺頂面設置預留孔,而支承墊石部位可不設置預留孔。

(2)鑿毛墩臺頂面,露出粗骨料,呈堅固不規則表面,清除預留孔中的雜物。

(3)支墊石模板,吊放支座下預埋組件于墊石鋼筋網頂面,固定下預埋組件并調整高度和平整度。

(6)待墊石混凝土達到設計強度后,用水準儀復測支座下預埋組件頂面標高,確保支座位置及高程無誤。

(7)將支座和上預埋組件連接成整體并安裝在下預埋鋼板頂面,完成支座安裝(見圖19)。

7.1.3    安裝步驟

7.1.3.1       預制梁安裝步驟

u 澆筑墩、臺及支座墊石,并預先設置預留孔,清除預留孔中的雜物;

u 執行支座安裝前檢查,尤其注意單獨包裝運輸的上預埋組件是否與支座配套;

u 預制主梁時在梁底先埋好上預埋組件,上預埋鋼板表面平整度不大于鋼板最大尺寸的千分之一,需要設置坡度的通過預埋鋼板或梁底調平塊調平,保證預埋鋼板底面安裝時的水平要求。

u 吊裝支座于墊石頂面后,再吊裝預制梁于支座頂面 20mm 處,適當挪動墊石頂面支座, 確保支座位置及支座頂面高程后擰入上錨固螺栓就位梁體,采用壓力灌漿法(見圖 12)向預留孔內灌入無收縮高強度環氧樹脂砂漿。

注:若需采用重力灌漿法安裝支座時,應先將支座安裝在梁底,并在墩臺上安裝好頂梁用的千斤頂(若墩臺上無安裝空間時可搭建臨時剛性支撐),再吊裝預制梁體,將之落在臨時支撐千斤頂上,通過千斤頂調整梁體位置及標高,之后采用重力灌漿法(見圖 10)向支座下部及預留孔處間隙灌入無收縮高強度環氧樹脂砂漿。

u 待環氧樹脂砂漿達到設計強度后,再次校核支座中心位置及標高,擰入下錨固螺栓,完成支座安裝。

7.1.3.2       現澆梁安裝步驟

u 澆筑橋墩及支座墊石,在橋墩及支座墊石上預先設置預留孔,清除預留孔中的雜物;

u 執行支座安裝前的所有檢查事項;

u 吊裝支座至墊石頂面,仔細檢查支座水平位置及標高后,采用重力灌漿法(見圖 10)或壓力灌漿法(見圖 12)向預留孔內灌入無收縮高強度環氧樹脂砂漿;

u 待環氧砂漿達到設計強度后,再次校核支座中心位置及標高,擰緊錨固螺栓;

u 清潔上預埋鋼板的上表面,安裝主梁模板并進行主梁澆筑等作業;

u 待梁體混凝土強度達到設計標準值后,拆除支架及其他臨時支撐構件,完成支座安裝。

7.2       支座更換工藝

u 安裝千斤頂(若橋墩上無安裝空間時可搭建臨時剛性支撐);

u 拆除支座錨固螺栓,用千斤頂將梁頂起(同一墩臺的梁端或梁底應整體均勻頂升)使梁底高出支座頂面自由高度 3~5mm;

u 移出需要更換的支座;

u 安裝對應規格的新支座;

注:若 HDR 系列支座需要更換時,應先確定是否需要根據舊支座實際剪應變對新支座預先設置與舊支座對應的剪應變(水平位移),并測定實際需要的剪應變值(水平位移量),組裝完成后按要求設置剪應變并臨時固結。

u 緩緩落梁,檢查支座處于正常工作狀態后擰緊錨固螺栓,移除千斤頂。


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