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LRB鉛芯隔震橡膠支座

發布時間:2012/05/15
LRB鉛芯隔震橡膠支座

LRB鉛芯橡膠支座構造,鉛芯橡膠支座是在RB支座的中心壓入鉛芯構成的。鉛芯壓入后與橡膠支座融為一體追隨剪切變形,這種支座是由橡膠支座安定的復原裝置和鉛的能量吸收裝置所構成的阻尼機構一體型的隔震裝置。

 

LRB鉛芯隔震支座產品簡介

        鉛芯橡膠支座構造如圖所示,鉛芯橡膠支座是在RB支座的中心壓入鉛芯構成的。鉛芯壓入后與橡膠支座融為一體追隨剪切變形,這種支座是由橡膠支座安定的復原裝置和鉛的能量吸收裝置所構成的阻尼機構一體型的隔震裝置。

鉛是一種具有良好塑性變形能力和能量吸收能力的金屬。鉛芯橡膠支座也是最早用于隔震結構的支座之一。鉛芯橡膠支座憑借其優良的力學性能,較為簡單的構造和高性價比,已經在工程中廣泛應用。

LRB系列鉛芯隔震橡膠支座〗是按照現行交通運輸行業標準《公路橋梁鉛芯隔震橡膠支座》(JT/T 822-2011)、國家標準《橡膠支座 第2部分:橋梁隔震橡膠支座》(GB 20688.2-2006)以及相關行業規范,同時參照歐洲標準研制的減隔震類橋梁構件系列產品,適用于8度及以下地震烈度區的各類公路及市政橋梁。
   

LRB系列鉛芯隔震橡膠支座按本體形狀分為矩形鉛芯隔震橡膠支座圓形鉛芯隔震橡膠支座。
   

 型號表示
    支座有四個鉛芯,本體寬度為520mm,長度為620mm,高度為172mm,橡膠剪切模量為1.2MPa的矩形鉛芯隔震橡膠支座型號表示為: J4Q520×620×172G1.2。
    支座有四個鉛芯,本體直徑為620mm,高度為229mm,橡膠剪切模量為1.0MPa的圓形鉛芯隔震橡膠支座型號表示為:Y4Q620×229G1.0。

 

LRB鉛芯隔震支座基本性能

1、鉛阻尼器的能量吸收能力

橡膠本身是一種易拉壓變形的材料,單獨做成支座加力后變形巨大(如圖)。工程用橡膠支座是由薄鋼板與薄橡膠層疊組成,鋼板對橡膠豎向變形有優秀的約束作用,豎向壓縮剛度非常高,但與天然橡膠支座一樣,LRB支座拉伸剛度較低,約為壓縮剛度的1/7~1/10。

2、LBR支座的水平變形能力

鋼板約束橡膠的豎向變形但對其水平變形沒有影響。同時鉛芯能夠很好地追隨支座變形,吸收地震能量。LRB支座水平性能穩定,LRB支座由于鉛芯的存在,能夠限制支座的水平變形,如下圖所示,裝有LRB支座的隔震結構的水平變形要比裝有RB支座的?。ú豢紤]外加阻尼作用下)。

3、LRB支座的工作特點

 鉛芯橡膠支座通過鉛芯的大小來調整阻尼的大小。鉛芯直徑增大后,屈服力變大,阻尼量增加,但中心孔過大也會給支座的性能帶來不良影響。

4、LRB支座的耐久性

 日本等國家的工程調查表明,LRB支座與RB支座基本一致,隔震橡膠即使在使用100年后,其內部橡膠依然完好。有調查顯示,LRB支座使用10年后,其特性基本保持不變,并預測出60年后其性能僅會下降3%。

5、LRB支座的基本力學性能

 

鉛芯橡膠支座的滯回性能可用下圖的雙線型模型表示。其中細實線為橡膠支座的滯回特性。LRB支座的水平特性是與圖示的橡膠部分與鉛芯部分水平性能疊加而成,如圖粗實線所示。鉛芯橡膠支座在剪切變形為250%能表現出穩定的雙線型滯回特性

 

    LRB系列鉛芯隔震橡膠支座的豎向載荷傳遞過程是由支座上預埋鋼板→上連接鋼板→上封板→橡膠、鉛芯、加勁鋼板疊層結構→下封板→下連接鋼板→墩臺。
    LRB系列鉛芯隔震橡膠支座的地震水平載荷傳遞過程是墩臺→錨桿→下連接鋼板→剪切鍵→下封板→橡膠、鉛芯、加勁鋼板疊層結構→上封板→剪切鍵→上連接鋼板→上預埋鋼板→通過錨桿傳遞到梁體。
    3、產品特點
    豎向剛度穩定,承載橋梁載荷效果好;
    水平剛度適中,滿足地震產生大位移需求;
    鉛芯阻尼效果好,具有良好的耗能能力;
    主要采用天然橡膠,溫度適用范圍較廣;
    鉛芯面積可調,方便支座阻尼比調整;
    安裝及檢修更換方便,運營維護成本較低。
    4、支座技術性能
    4.1 規格系列
    圓形鉛芯隔震橡膠支座分為22類:
    d420,d470,d520,d570,d620,d670,d720,d770,D820,d870,d920,d970,d1020,d1070,
    d1120,d1170,d1220,d1270,d1320,d1370,d1420,d1470。
    矩形鉛芯隔震橡膠支座分為25類:
    300×420,350×350,350×520,420×420,470×570,520×520,520×620,570×570,570×670,
    620×620,670×670,720×720,770×770,820×820,870×870,920×920,970×970,1020×1020,
    1070×1070,1120×1120,1170×1170,1220×1220,1270×1270,1320×1320,1370×1370。
    4.2 剪切模量
    本系列支座設計剪切模量為0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。
    4.3 水平等效剛度
    175%剪應變矩形鉛芯隔震橡膠支座最大水平等效剛度為9.7kN/mm,最小水平等效剛度為1.3kN/mm,圓形鉛芯隔震橡膠支座最大水平等效剛度為10.4 kN/mm,最小水平等效剛度為1.1kN/mm。各個規格系列水平等效剛度詳見支座規格尺寸的設計參數表。
    4.4 等效阻尼比
    175%剪應變時矩形鉛芯隔震橡膠支座最大等效阻尼比為22.7%,最小等效阻尼比為14.4%,圓形鉛芯隔震橡膠支座最大等效阻尼比為20%,最小等效阻尼比為13.5%。各個規格系列等效阻尼比詳見支座規格尺寸的設計參數表。
    4.5設計剪切位移
    
 LRB系列鉛芯隔震橡膠支座的設計剪應變

    注:剪切位移=剪應變×支座有效橡膠層總厚度。
    4.6 溫度適用范圍
    本系列支座的環境溫度范圍為-25℃~+60℃。
    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。
    5、 支座選用原則
    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。
    2.支座驗算時,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。
    3.按照橡膠設計剪切模量G值大小的不同,分別進行了區別設計,工程技術人員應當根據每座橋梁的實際情況進行選型,以優化結構受力及使用情況。
    豎向承載力相同的支座,其水平剛度隨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.鉛芯隔震橡膠支座的常規選型流程為:
    確定橡膠剪切模量G(G0.8、G1.0、G1.2)→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)。
    5.根據橋梁所在地區的抗震設防烈度和場地類型進行選型,表2中列出了通常情況下LRB系列支座選型方案,供工程技術人員參考。
表2 

 LRB系列鉛芯隔震橡膠支座剪切模量推薦選用表

    注: 1. Cs表示場地系數,G表示支座設計剪切模量。
    2. 9度抗震設防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LRB系列支座,但需根據實際橋梁設計參數進行計算、驗證。
    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,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。
    6、減隔震計算
    【LRB系列鉛芯隔震橡膠支座】不僅保持疊層橡膠支座的良好力學性能,同時具有較高的阻尼性能。地震中通過橡膠在水平方向的大位移剪切變形,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,并提供支座恢復力,通過鉛芯在支座剪切過程中的擠壓屈服耗散吸收地震能量,從而實現減隔震功能。


    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(鉛芯隔震橡膠支座)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水平等效剛度和等效阻尼比進行模擬,支座的水平等效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,其支座的雙線性恢復力模型見圖11。

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