唐山减隔震橡胶支座设计

减隔震橡胶支座设计

1.减隔震原理

　　图1为结构的加速度反应谱，从图1可看出，延长结构的自振周期可以有效地减小结构的地震加速度反应，从而减小结构所受到的地震荷载。但是，随着结构自振周期的延长，结构位移也同时增加，为了减小由于结构自振周期延长而增加的结构位移，可以采用增加结构阻尼的方法，由图2可见，加大结构的阻尼，结构的位移能得到明显的抑制。因此减震的机理是：

　　(1)增加结构的柔性以延长结构的自振周期，达到减小由于地震所产生的地震荷载;

　　(2)增加结构的阻尼或能量耗散以减小由于结构自振周期延长而增加的结构位移。

2.减隔震橡胶支座

　　我国桥梁橡胶支座的研究工作开始于20世纪60年代初，1965年在广东肇庆的公路桥首次使用了板式橡胶支座，铁路部门于1969年在安徽固镇桥上使用了板式橡胶支座，目前板式支座在铁路中、小跨度桥梁上广泛使用。板式橡胶支座是由橡胶板与薄钢板交替结合而成，由于薄钢板对橡胶的横向变形产生约束，使其具有非常大的竖向刚度;但在水平方向，薄钢板不影响橡胶的剪切刚度，因而保持了橡胶固有的柔韧性。

　　研究结果表明：板式橡胶支座的力———位移滞洄曲线是狭长的，可以近似作线性处理。板式橡胶支座主要是靠增加结构柔性，延长结构周期来达到减震的效果，但其减小桥墩地震荷载的同时，也增加了梁体与墩台之间的相对位移。铅芯橡胶支座在一些多地震的国家中已广泛应用于桥梁上。

　　自1978年至1992年新西兰已有39座桥梁上采用了铅芯橡胶支座，日本从1991年至1992年有10多座桥梁采用铅芯橡胶支座，美国从1984年到1992年有20多座桥梁采用铅芯橡胶支座，我国曾在首都机场新航站扩建道路工程的桥梁上采用铅芯橡胶支座20多个。铅芯橡胶支座是在普通橡胶支座中部竖直地灌入铅芯而形成，利用铅芯在地震动过程中的弹塑性性能来达到耗散地震能量的效果。由于铅的屈服应力较低(约10MPa)，并在塑性变形条件下具有较好的疲劳特性，被认为是一种较好的阻尼器。

　　铅芯橡胶支座具有较好的滞洄特性，其初始剪切刚度可以达到板式橡胶支座刚度的10倍以上，其屈服后的刚度接近于板式橡胶支座的剪切刚度，铅芯橡胶支座的滞洄曲线近似呈现为双线性行为，可用双线性模型模拟。由于铅芯橡胶支座构造比较简单，能提供较大的阻尼，被认为是一种较好的减震支座。