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LRB铅芯隔震橡胶支座

发布时间:2012/05/15
LRB铅芯隔震橡胶支座

LRB铅芯橡胶支座构造,铅芯橡胶支座是在RB支座的中心压入铅芯构成的。铅芯压入后与橡胶支座融为一体追随剪切变形,这种支座是由橡胶支座安定的复原装置和铅的能量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。

 

LRB铅芯隔震支座产品简介

        铅芯橡胶支座构造如图所示,铅芯橡胶支座是在RB支座的中心压入铅芯构成的。铅芯压入后与橡胶支座融为一体追随剪切变形,这种支座是由橡胶支座安定的复原装置和铅的能量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。

铅是一种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金属。铅芯橡胶支座也是最早用于隔震结构的支座之一。铅芯橡胶支座凭借其优良的力学性能,较为简单的构造和高性价比,已经在工程中广泛应用。

LRB系列铅芯隔震橡胶支座〗是按照现行交通运输行业标准《公路桥梁铅芯隔震橡胶支座》(JT/T 822-2011)、国家标准《橡胶支座 第2部分:桥梁隔震橡胶支座》(GB 20688.2-2006)以及相关行业规范,同时参照欧洲标准研制的减隔震类桥梁构件系列产品,适用于8度及以下地震烈度区的各类公路及市政桥梁。
   

LRB系列铅芯隔震橡胶支座按本体形状分为矩形铅芯隔震橡胶支座圆形铅芯隔震橡胶支座
   

 型号表示
    支座有四个铅芯,本体宽度为520mm,长度为620mm,高度为172mm,橡胶剪切模量为1.2MPa的矩形铅芯隔震橡胶支座型号表示为: J4Q520×620×172G1.2。
    支座有四个铅芯,本体直径为620mm,高度为229mm,橡胶剪切模量为1.0MPa的圆形铅芯隔震橡胶支座型号表示为:Y4Q620×229G1.0。

 

LRB铅芯隔震支座基本性能

1、铅阻尼器的能量吸收能力

橡胶本身是一种易拉压变形的材料,单独做成支座加力后变形巨大(如图)。工程用橡胶支座是由薄钢板与薄橡胶层叠组成,钢板对橡胶竖向变形有优秀的约束作用,竖向压缩刚度非常高,但与天然橡胶支座一样,LRB支座拉伸刚度较低,约为压缩刚度的1/7~1/10。

2、LBR支座的水平变形能力

钢板约束橡胶的竖向变形但对其水平变形没有影响。同时铅芯能够很好地追随支座变形,吸收地震能量。LRB支座水平性能稳定,LRB支座由于铅芯的存在,能够限制支座的水平变形,如下图所示,装有LRB支座的隔震结构的水平变形要比装有RB支座的小(不考虑外加阻尼作用下)。

3、LRB支座的工作特点

 铅芯橡胶支座通过铅芯的大小来调整阻尼的大小。铅芯直径增大后,屈服力变大,阻尼量增加,但中心孔过大也会给支座的性能带来不良影响。

4、LRB支座的耐久性

 日本等国家的工程调查表明,LRB支座与RB支座基本一致,隔震橡胶即使在使用100年后,其内部橡胶依然完好。有调查显示,LRB支座使用10年后,其特性基本保持不变,并预测出60年后其性能仅会下降3%。

5、LRB支座的基本力学性能

 

铅芯橡胶支座的滞回性能可用下图的双线型模型表示。其中细实线为橡胶支座的滞回特性。LRB支座的水平特性是与图示的橡胶部分与铅芯部分水平性能叠加而成,如图粗实线所示。铅芯橡胶支座在剪切变形为250%能表现出稳定的双线型滞回特性

 

    LRB系列铅芯隔震橡胶支座的竖向载荷传递过程是由支座上预埋钢板→上连接钢板→上封板→橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构→下封板→下连接钢板→墩台。
    LRB系列铅芯隔震橡胶支座的地震水平载荷传递过程是墩台→锚杆→下连接钢板→剪切键→下封板→橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构→上封板→剪切键→上连接钢板→上预埋钢板→通过锚杆传递到梁体。
    3、产品特点
    竖向刚度稳定,承载桥梁载荷效果好;
    水平刚度适中,满足地震产生大位移需求;
    铅芯阻尼效果好,具有良好的耗能能力;
    主要采用天然橡胶,温度适用范围较广;
    铅芯面积可调,方便支座阻尼比调整;
    安装及检修更换方便,运营维护成本较低。
    4、支座技术性能
    4.1 规格系列
    圆形铅芯隔震橡胶支座分为22类:
    d420,d470,d520,d570,d620,d670,d720,d770,D820,d870,d920,d970,d1020,d1070,
    d1120,d1170,d1220,d1270,d1320,d1370,d1420,d1470。
    矩形铅芯隔震橡胶支座分为25类:
    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
    本系列支座设计剪切模量为0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。
    4.3 水平等效刚度
    175%剪应变矩形铅芯隔震橡胶支座最大水平等效刚度为9.7kN/mm,最小水平等效刚度为1.3kN/mm,圆形铅芯隔震橡胶支座最大水平等效刚度为10.4 kN/mm,最小水平等效刚度为1.1kN/mm。各个规格系列水平等效刚度详见支座规格尺寸的设计参数表。
    4.4 等效阻尼比
    175%剪应变时矩形铅芯隔震橡胶支座最大等效阻尼比为22.7%,最小等效阻尼比为14.4%,圆形铅芯隔震橡胶支座最大等效阻尼比为20%,最小等效阻尼比为13.5%。各个规格系列等效阻尼比详见支座规格尺寸的设计参数表。
    4.5设计剪切位移
    
 LRB系列铅芯隔震橡胶支座的设计剪应变

    注:剪切位移=剪应变×支座有效橡胶层总厚度。
    4.6 温度适用范围
    本系列支座的环境温度范围为-25℃~+60℃。
    注:若项目有特殊需求,本系列支座以上各技术性能参数均可进行定制设计。
    5、 支座选用原则
    1.支座验算时,正常使用状态下支座剪切角α正切值,当不计制动力时,tanα≤0.5;当计入制动力时,tanα≤0.7。
    2.支座验算时,应检算所选用支座的力学性能是否满足相应地震力作用下的使用要求,并综合考虑桥梁的结构形式、技术性能特点、施工工艺要求及造价等因素。
    3.按照橡胶设计剪切模量G值大小的不同,分别进行了区别设计,工程技术人员应当根据每座桥梁的实际情况进行选型,以优化结构受力及使用情况。
    竖向承载力相同的支座,其水平刚度随G值增加而相应增大,但适应变形的能力随G值增加却相应降低,因此,工程技术人员在选型时,应当根据每座桥梁的具体情况或要求进行选取,以优化结构受力及使用性能。
    4.铅芯隔震橡胶支座的常规选型流程为:
    确定橡胶剪切模量G(G0.8、G1.0、G1.2)→支座本体形状(圆形、矩形)→设计竖向承载力→设计剪切位移量→校核计算或优化设计→(反复)。
    5.根据桥梁所在地区的抗震设防烈度和场地类型进行选型,表2中列出了通常情况下LRB系列支座选型方案,供工程技术人员参考。
表2 

 LRB系列铅芯隔震橡胶支座剪切模量推荐选用表

    注: 1. Cs表示场地系数,G表示支座设计剪切模量。
    2. 9度抗震设防烈度区的桥梁若采用隔震设计,推荐选用支座设计剪切模量为G1.0或G1.2的LRB系列支座,但需根据实际桥梁设计参数进行计算、验证。
    6.支座选型时,应当考虑其与桥梁结构的配套适应性,并应满足实际桥梁结构的空间位置要求;此外,套筒和锚杆等配套附属件的设计选取应当安全、适用、经济、合理,应避免与结构受力钢筋相干扰或冲突,如有必要应当进行定制优化设计。
    6、减隔震计算
    【LRB系列铅芯隔震橡胶支座】不仅保持叠层橡胶支座的良好力学性能,同时具有较高的阻尼性能。地震中通过橡胶在水平方向的大位移剪切变形,隔离桥梁上、下部结构的地震运动,延长结构自振周期,减小地震作用力,并提供支座恢复力,通过铅芯在支座剪切过程中的挤压屈服耗散吸收地震能量,从而实现减隔震功能。


    桥梁结构的抗震分析应根据《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)相关条文的要求进行,通常可以采用反应谱法、动力时程法和功率谱法等。在减隔震设计阶段,对于复杂桥型、采用特殊减隔震装置的桥梁、结构动力特性比较复杂的桥梁,均建议采用非线性动力时程分析方法。本产品依据国内外先进规范要求,推荐采用非线性动力时程分析方法。
    减隔震桥梁的计算模型应正确反映减隔震装置(铅芯隔震橡胶支座)的力学特性。当采用反应谱分析方法时,本系列支座的力学特性可按水平等效刚度和等效阻尼比进行模拟,支座的水平等效刚度和等效阻尼比见后附图表所列参数;当采用非线性动力时程分析方法时,本系列支座的力学性能可按等效双线性恢复力模型模拟,其支座的双线性恢复力模型见图11。

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