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北京GPZ盆式橡膠支座特性

從2008年以來，我國接連遭受了數(shù)次大地震，地震造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。而地震所造成的震害和巨大的經(jīng)濟損失已引起了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計人員、科研人員和社會相關(guān)業(yè)主的重視。隨著近幾年我國橋梁事業(yè)的飛速發(fā)展，能夠提高和改善橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的減、隔震技術(shù)在我國也得到了快速應(yīng)用。本文通過研究成都二環(huán)路高架橋工程減隔震支座安裝，對高架橋中所采用的板式橡膠支座、四氟滑板支座、盆式支座的減、隔震裝置特性進行研究，指出其中在應(yīng)用方面存在的一些不足，并提出了相應(yīng)的建議。

為了降低地震對建筑結(jié)構(gòu)的影響，將建筑結(jié)構(gòu)與地面隔離開來的想法由來已久。上世紀六十年代，美國Kelly提出了疊層橡膠支座隔震的方法，這種方法在以后的橋梁設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。1994年的美國圣費南爾多地震、1995年日本阪神地震中已經(jīng)證明了減、隔震技術(shù)對于提高結(jié)構(gòu)抗震的能力具有良好的效果。到目前為止，在世界范圍內(nèi)，至少有20個國家在橋梁的抗震、抗風(fēng)設(shè)計和抗震加固中采用了減、隔震技術(shù)。

在傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概念及機理中，主要是依靠橋梁結(jié)構(gòu)、構(gòu)件自身具有的強度、延性變形、耗能能力來抗震的。這通常容許很大的地震力和能量從地面?zhèn)鬟f給結(jié)構(gòu)，而抗震設(shè)計主要考慮的問題是如何為結(jié)構(gòu)提供抵抗這種地震力的能力。盡管通過適當選擇容許出現(xiàn)延性損傷的位置和仔細設(shè)計關(guān)鍵部位構(gòu)件的細部構(gòu)造可以確保結(jié)構(gòu)的整體性，避免橋梁發(fā)生倒塌，但橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷是不可避免的。

與依靠增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身強度、變形能力來抵抗地震反應(yīng)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法相比，結(jié)構(gòu)的減、隔震技術(shù)無論在提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能方面還是在降低結(jié)構(gòu)的工程造價方面都具有很明顯的好處。

GPZ盆式橡膠支座特性

GPZ盆式橡膠支座又稱為GPZ公路橋梁盆式橡膠支座(見圖2),它是一種專用于公路橋梁的橋梁支座產(chǎn)品。盆式橡膠支座是將橡膠塊安置于密封鋼盆中的，在三向受力的情況下，而產(chǎn)生相應(yīng)的反力，承受橋梁的垂直荷載，同時,支座可以利用橡膠的彈性，滿足梁端的轉(zhuǎn)動，通過焊接在上座板上的不銹鋼板與聚四氟乙烯來進行自由滑移，就可以完成橋梁上部構(gòu)造的水平位移。盆式支座具有結(jié)構(gòu)合理、變形小、水平位移量大、承載能力大、轉(zhuǎn)動靈活、并有良好的緩沖性能的特點，是公路橋梁連續(xù)式橋梁支座的最佳選擇。

GPZ公路橋梁盆式橡膠支座在組裝前應(yīng)用丙酮或酒精將四氟板和不銹鋼滑板擦洗干凈,然后在四氟板儲脂坑內(nèi)注滿5201-2硅脂。然后再安裝地腳螺栓、預(yù)埋底柱及防塵罩。在安裝盆式橡膠支座時，應(yīng)注意將地腳螺栓穿入頂(底)板并旋入底柱內(nèi)，頂(底)板與底柱之間墊上2mm厚的橡膠墊圈。底柱放入預(yù)留孔內(nèi)，調(diào)整好支座平面位置和設(shè)計標高后，用環(huán)氧樹脂砂漿填滿預(yù)留孔。支座四腳高差不得大于2mm。當GPZ公路橋梁盆式橡膠支座安裝就位后，應(yīng)在頂、底板四周安裝防塵罩。防塵罩不應(yīng)影響支座的滑移與轉(zhuǎn)動性能。

盆式橡膠支座性能如下：

(1)豎向承載力

本標準系列支座的豎向承載力(即支座反力，單位MN)分31級，即0.8、1.25、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、7、8、9、10、12.5、15、17.5、20、22.5、25、27.5、30、32.5、35、37.5、40、45、50、55和60。

在豎向設(shè)計荷載作用下，支座壓縮變形值不得大于支座總高度的2%，盆環(huán)上口徑向變形不得大于盆環(huán)外徑的0.5‰，支座殘余變形不得超過總變形量的5%。

(2)水平承載力

本標準系列中，固定支座在各方向和單向活動支座非滑移方向的水平承載力均不得小于支座豎向承載力的10%。抗震型支座水平承載力不得小于支座豎向承載力的20%。

(3)轉(zhuǎn)角

支座轉(zhuǎn)動角度不得小于0.02rad。

(4)摩阻系數(shù)

加5201硅脂潤滑后，常溫型活動支座設(shè)計摩阻系數(shù)最小取0.03。

加5201硅脂潤滑后，耐寒型活動支座設(shè)計摩阻系數(shù)最小取0.06。

(5) 位移

活動支座位移量超過規(guī)定時，可按實際需要適當加大位移量。

3存在不足

減隔震技術(shù)的應(yīng)用就是通過隔振裝置、耗能部件以及同橋梁結(jié)構(gòu)其他構(gòu)件的共同作用來抵抗預(yù)期的設(shè)計地震，使其滿足預(yù)期的性能目標。在明確隔震橋梁結(jié)構(gòu)在不同水準地震作用下，結(jié)構(gòu)預(yù)期的性能和各構(gòu)件在抗震中所起作用的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)預(yù)期的性能目標，“告訴”結(jié)構(gòu)在不同水準地震作用下該怎么做，即抵抗地震力時結(jié)構(gòu)逐層弱化的傳力路徑、耗能機構(gòu)，是慣性力順利地傳遞到下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)，且在整個變化過程中結(jié)構(gòu)的性能是延性的。要達到這個目的，更多的是依賴于設(shè)計人員的經(jīng)驗和對結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能的深刻理解，通過合理的設(shè)計、構(gòu)造細節(jié)、構(gòu)造措施來實現(xiàn)，而不是通過復(fù)雜的分析方法。

因此，在應(yīng)該減隔震技術(shù)時，為了確保在地震作用下這些減震、隔震裝置能有效發(fā)揮主導(dǎo)作用，其他構(gòu)件抗震為輔，必須對整個橋梁構(gòu)造體系的抗震傳力路徑清晰的理解，其次是必須采用有效地細構(gòu)造措施來給予保證。這也就是提醒設(shè)計人員等對確保減隔震裝置正常發(fā)揮作用的一些構(gòu)造措施、細節(jié)給予足夠的重視。當前我國還沒有完善的橋梁減隔震設(shè)計規(guī)范，也缺乏足夠的經(jīng)驗積累，尤其是在構(gòu)造細節(jié)、構(gòu)造措施方面，而這些方面如果設(shè)計不合理，可能導(dǎo)致最終的減隔震裝置無效，甚至是有害的。

為了確保隔震支座在地震作用下充分發(fā)揮其作用，隔震支座可自由變形，必須確保足夠的位移間隙。因此在伸縮縫間隙的設(shè)置、防落梁措施等構(gòu)造措施的設(shè)置均應(yīng)對此給予足夠的重視。

近年來的幾次大地震所造成的震害和巨大的經(jīng)濟損失已引起了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計人員、科研人員和社會相關(guān)業(yè)主的重視。而我國也面臨著大規(guī)模的公路橋梁建設(shè)，跨越強震區(qū)橋梁的建造以及對橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的重視，促使我國加快了在橋梁減隔震技術(shù)的研究和應(yīng)用的步伐。

同時，橋梁減隔震技術(shù)的成功應(yīng)用不僅取決于細致的計算分析，更應(yīng)從總體上把握橋梁結(jié)構(gòu)在預(yù)期的地震作用下的動荷載特性，并注重構(gòu)件的細部設(shè)計和采取合理的構(gòu)造措施，以確保能夠在地震作用下實現(xiàn)預(yù)期的抗震性能目標。