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焦作GPZ盆式橡膠支座特性

從2008年以來(lái)，我國(guó)接連遭受了數(shù)次大地震，地震造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。而地震所造成的震害和巨大的經(jīng)濟(jì)損失已引起了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員、科研人員和社會(huì)相關(guān)業(yè)主的重視。隨著近幾年我國(guó)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(guó)也得到了快速應(yīng)用。本文通過(guò)研究成都二環(huán)路高架橋工程減隔震支座安裝，對(duì)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(jìn)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(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，將建筑結(jié)構(gòu)與地面隔離開來(lái)的想法由來(lái)已久。上世紀(jì)六十年代，美國(guó)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(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。1994年的美國(guó)圣費(fèi)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(duì)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(gè)國(guó)家在橋梁的抗震、抗風(fēng)設(shè)計(jì)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(jì)概念及機(jī)理中，主要是依靠橋梁結(jié)構(gòu)、構(gòu)件自身具有的強(qiáng)度、延性變形、耗能能力來(lái)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(jì)主要考慮的問(wèn)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(guò)適當(dāng)選擇容許出現(xiàn)延性損傷的位置和仔細(xì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵部位構(gòu)件的細(xì)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(qiáng)度、變形能力來(lái)抵抗地震反應(yīng)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法相比，結(jié)構(gòu)的減、隔震技術(shù)無(wú)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(jià)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(jiàn)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(shí),支座可以利用橡膠的彈性，滿足梁端的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)焊接在上座板上的不銹鋼板與聚四氟乙烯來(lái)進(jìn)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(dòng)靈活、并有良好的緩沖性能的特點(diǎn)，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(chǔ)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(shí)，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(jì)標(biāo)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(dāng)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(dòng)性能。

盆式橡膠支座性能如下：

(1)豎向承載力

本標(biāo)準(zhǔn)系列支座的豎向承載力(即支座反力，單位MN)分31級(jí)，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(jì)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(guò)總變形量的5%。

(2)水平承載力

本標(biāo)準(zhǔn)系列中，固定支座在各方向和單向活動(dòng)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(dòng)角度不得小于0.02rad。

(4)摩阻系數(shù)

加5201硅脂潤(rùn)滑后，常溫型活動(dòng)支座設(shè)計(jì)摩阻系數(shù)最小取0.03。

加5201硅脂潤(rùn)滑后，耐寒型活動(dòng)支座設(shè)計(jì)摩阻系數(shù)最小取0.06。

(5) 位移

活動(dòng)支座位移量超過(guò)規(guī)定時(shí)，可按實(shí)際需要適當(dāng)加大位移量。

3存在不足

減隔震技術(shù)的應(yīng)用就是通過(guò)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(lái)抵抗預(yù)期的設(shè)計(jì)地震，使其滿足預(yù)期的性能目標(biāo)。在明確隔震橋梁結(jié)構(gòu)在不同水準(zhǔn)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(jì)人員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)預(yù)期的性能目標(biāo)，“告訴”結(jié)構(gòu)在不同水準(zhǔn)地震作用下該怎么做，即抵抗地震力時(shí)結(jié)構(gòu)逐層弱化的傳力路徑、耗能機(jī)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(gè)變化過(guò)程中結(jié)構(gòu)的性能是延性的。要達(dá)到這個(gè)目的，更多的是依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能的深刻理解，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、構(gòu)造細(xì)節(jié)、構(gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是通過(guò)復(fù)雜的分析方法。

因此，在應(yīng)該減隔震技術(shù)時(shí)，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(duì)整個(gè)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(xì)構(gòu)造措施來(lái)給予保證。這也就是提醒設(shè)計(jì)人員等對(duì)確保減隔震裝置正常發(fā)揮作用的一些構(gòu)造措施、細(xì)節(jié)給予足夠的重視。當(dāng)前我國(guó)還沒(méi)有完善的橋梁減隔震設(shè)計(jì)規(guī)范，也缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)積累，尤其是在構(gòu)造細(xì)節(jié)、構(gòu)造措施方面，而這些方面如果設(shè)計(jì)不合理，可能導(dǎo)致最終的減隔震裝置無(wú)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(duì)此給予足夠的重視。

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

同時(shí)，橋梁減隔震技術(shù)的成功應(yīng)用不僅取決于細(xì)致的計(jì)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(dòng)荷載特性，并注重構(gòu)件的細(xì)部設(shè)計(jì)和采取合理的構(gòu)造措施，以確保能夠在地震作用下實(shí)現(xiàn)預(yù)期的抗震性能目標(biāo)。