橡胶隔震垫（精选七篇）
橡胶隔震垫 篇1
在当下能源日趋紧张的情况下, 清洁优质高效的天然气已成为继石油之后最具发展前景的能源和重要的化工原料。其中, 液化天然气 (LNG) 因其体积仅为气态时的1/600, 大大节约储运空间和成本, 运输方式更为灵活, 而且提高了燃烧性能, 从而备受世人关注与追捧。中国LNG工业虽然起步较晚, 但发展较快。除了利用天然气液化技术建设LNG工厂外, 目前国内三大石油公司纷纷在沿海一带规划建设大型的LNG接收站。LNG储罐作为接收站最重要的核心设备, 其抗震要求十分严格, 按照BS 7777和EN1473的规定, 储罐的抗震设计应基于动力学地震反应谱计算, 根据现场的操作工况地震反应谱 (OBE) 和安全停车工况地震反应谱 (SSE) 进行地震校核。然而, 由于沿海地带多为软土地基, 当地震加速度较大时, 一般桩基很难满足地震作用下的产生较大的水平力和竖向力, 如果增加桩数可能受桩间距的限制, 而增加桩径和配筋量对提高桩基水平承载力十分有限, 因此采用有效的隔震和消能减震设计, 减少储罐结构体系的地震响应, 对提高储罐和桩基的抗震安全性具有十分重要的意义。
目前, 结构减震控制技术主要有隔震、消能减震和各种被动控制、主动控制、混合控制技术等, 其中应用最为成熟和广泛的就是结构隔震技术, 而橡胶隔震垫在隔震技术中是应用最为成熟的一款产品, 有的已经成功经受住地震的考验, 取得了非常明显的经济技术效果。
2 橡胶隔震垫的构造及工作性能
橡胶隔震垫一般由橡胶片和薄钢板交互叠置, 经高温加热并硫化制作而成, 支座内部橡胶除了天然橡胶外, 还添加了补强剂、填充剂和防老化剂等, 为了提高橡胶支座的阻尼比, 增加地震耗能能力, 有效控制地震作用下结构的位移响应, 有时候在橡胶隔震垫的中心或非中心增加铅芯, 形成铅芯橡胶隔震垫。其生产工艺通常是在制造完成的天然橡胶垫后, 将计算好体积的铅芯压入天然橡胶隔震垫的预留孔内制作而成, 为使隔震垫于上下结构可靠连接, 隔震垫设有预埋件和上下连接板。如图1所示:
橡胶隔震垫具有良好的工作性能, 由于橡胶层和叠层钢板的紧密粘结, 当橡胶垫承受垂直荷载时, 由于橡胶层的横向变形受到约束, 使得橡胶垫具有很大的竖向刚度和竖向承载能力, 同时, 由于橡胶和铅芯的材料特性使得隔震垫具有明显的弹塑性特性, 在风荷载及较小的地震作用下具有足够的水平抗力, 保证结构的安全性, 在中强地震作用下具有较小的水平刚度, 延长结构的自振周期避免产生共振, 从而降低上部结构的地震反应, 并且在震中或震后具有瞬时自动复位能力, 使得上部结构能够恢复初始状态以满足正常使用要求。
3 隔震橡胶垫的施工方法
现在国内LNG储罐多采用高桩承台结构, 以某16万方储罐为例, 储罐承台及上部罐体就采用橡胶隔震垫支撑在360根灌注桩上 (外圈120根, 内圈240根, 桩顶设计标高分别为+5.300和+5.600) , 橡胶隔震垫的外形尺寸为800mm*800mm*233mm, 采用4根M60锚栓锚入直径1200mm混凝土灌注桩桩顶上, 用高强度无收缩灌浆材料灌浆。
3.1 施工准备
3.1.1 现场及资源准备
(1) 桩基施工已完成, 土方回填结束, 具备橡胶隔震垫安装作业条件。
(2) 现场施工用电、施工用水已接入
(3) 在施工人员的选择上、挑选施工经验丰富、肯吃苦耐劳的优秀专业施工人员担任班组长参加本工程施工, 特殊工种均须持证上岗。
(4) 施工所需的机具和周材准备齐全, 并检验合格。主要有:25T汽车吊、3T叉车、手提式搅拌机、三级配电箱、活动脚手架、灌浆模板、塑料薄膜、土工布。
(5) 橡胶隔震垫、灌浆材料进场且检查验收合格。
3.1.2 技术准备
(1) 完成图纸会审和设计、厂商的技术交底工作。
(2) 施工方案已上报且得到批准, 完成对作业人员的培训和书面技术交底。
(3) 测量基准点方格网移交确认。
(4) 桩基移交, 满足橡胶隔震垫的安装条件。
3.2 施工工艺
3.2.1 施工流程
桩基移交→测量定位及复验→手枪钻开孔→安装调节螺杆→橡胶隔震垫安装→橡胶隔震垫验收→灌浆→养护→拆模→下道工序 (承台模板安装)
3.2.2 施工质量控制要点
桩顶表面条件确认→橡胶隔震垫本身平整度检查→橡胶隔震垫安装标高及平整度控制→橡胶隔震垫灌浆质量→承台底模与橡胶隔震垫顶板接缝密封。
3.2.3 施工方法
(1) 橡胶隔震垫领用:橡胶隔震垫由总承包商提供, 堆放在现场临时堆场或临时库房, 材料进场时应清点所领取材料的数量、规格尺寸是否符合设计图纸要求。
(2) 橡胶隔震垫安装条件:桩基单位移交时应对地上桩顶混凝土凿毛程度、平面质量、预留孔位置、预留孔清洁度进行验收。桩顶标高应控制在±10mm内。
(3) 操作平台搭设:桩表面距离自然地坪分别为1.4m和1.7m, 施工采用移动脚手架, 在每根桩周围搭设U型可移动操作平台, 平台高度分别为1m和1.5m。
(4) 隔震橡胶垫安装:本次隔震橡胶垫安装采用调节螺杆进行找平, 具体的做法是:在桩顶相邻两个预留孔中间用手枪钻开4个直径20mm孔, 孔深70mm。分别安装4个调节螺杆, 螺杆垫片采用50*50*8mm铁板, 在铁板中心开孔, 孔径20mm, 调节螺杆直径16mm, 长度100mm。施工时利用铁板垫片固定螺杆, 并利用M16的螺帽调节螺杆外露长度进而调节橡胶垫的标高。采用这种工艺进行找平安装较传统的砂浆垫块找平能较大幅度的缩短橡胶垫的安装时间, 操作过程得到简化, 能较大的提高橡胶垫安装的工作效率。
(5) 隔震橡胶垫就位、校正:隔震橡胶垫安装前, 在面层钢板上弹上十字中心线, 就位时应确保隔震橡胶垫的中心线与桩顶控制中心线重合, 确保隔震橡胶垫在桩中心位置, 防止偏心受压;承台外圈采用25T吊车、内圈采用3T叉车将隔震橡胶垫准确就位后, 先采用水准仪测量隔震橡胶垫四个角点标高, 根据复测结果, 用调节螺杆进行最终找平, 找平后, 用水平尺检测隔震橡胶垫平整度。
安装质量控制标准:
(6) 灌浆模板安装:模板安装前先在距桩顶端下五公分的地方贴一层双面胶, 模板采用提前加工好的铁制模板, 尺寸为长1.89m, 高0.2m。使用时每两块为一套, 每套两头各有两个螺孔, 将其套在桩顶, 设定标高后用对拉螺栓进行紧固, 安装完成后模板底面应在同一水平面上。
(7) 隔震橡胶垫与模板的密封处理:隔震橡胶垫安装完毕后采用塑料薄膜将橡胶垫进行包裹;隔震橡胶垫垫板与模板的接缝用双面胶和硅胶进行密封, 防止漏浆;隔震橡胶垫四周模板应支撑牢固, 防止模板发生移位变形导致漏浆;在灌浆过程, 安排专人检查, 若发现漏浆及时采取弥补措施。
(8) 橡胶隔震垫底部灌浆:
(1) 灌浆料制作:灌浆材料每包25k g, 每批进场见证取样一次, 送检测中心进行复验, 复验项目包括流动性 (≧270mm) 、膨胀率 (<1%) 、28d抗压强度 (≧70Mpa) 、抗拉强度 (≧混凝土抗拉强度) 、泌水率。按照材料用量估算表根据施工体积计算出粉料用量, 根据水料比计算水 (饮用水) 的重量 (每包料加水量为3.5kg) , 称量误差应小于1%。将称量好的水置于搅拌机内, 缓慢加入灌浆料。充分搅拌5分钟以上, 以确保灌浆材料达到均匀的稠度。
(2) 灌浆料灌注:灌注必须从一段开始, 以便消除残留的空气, 一旦灌浆开始, 须合理协调搅拌能力和灌注速度, 确保灌注连续不得间断;搅拌好的灌浆料应在浆体失去流动性前用完。灌浆料表面应略高于橡胶隔震垫底面5mm。
(3) 试块制作:计划每个工作日橡胶垫灌浆为一个检验批, 每个检验批制作3组试块, 分别用于同条件养护试块、标准条件养护试块和拆模试块。
(9) 养护:灌浆完成后应及时覆盖塑料薄膜和土工布进行养护。
(10) 拆模:灌浆完成后2-3天时进行拆模试块的试压, 当试块强度达到1N/mm2即可进行拆模工作, 拆模时应确保拆模后灌浆部位的外观完整。
4 质量保证措施
(1) 工程实施前有橡胶隔震垫供货商现场工程师进行技术交底, 进一步明确技术要求和质量标准。
(2) 施工前, 进行模拟灌浆试验, 试验后及时总结工艺流程和质量标准, 然后对参与工程的有关人员进行操作培训, 之后进行技术、质量交底和反交底, 确保每位人员熟悉自己的工序要求和质量标准。
(3) 在整个施工过程中, 要加强全过程中间质量控制, 上下工序衔接良好, 上道工序验收合格后方可进行下道工序施工。
(4) 模板安装前应严格按照方案要求进行密封, 以防止漏浆;模板安装就位后, 在灌浆之前须严格控制橡胶隔震垫的标高和表面平整度。
(5) 灌浆料浇筑前, 对施工人员进行专项交底, 明确灌浆配比、灌浆顺序和养护要求。
5 HSE保证措施
(1) 各专业施工人员必须经过三级安全教育, 经考试合格后才能上岗, 特殊工种必须持证上岗。
(2) 作业前应进行JSA分析, 明确作业程序及对应的风险因素, 落实风险因素控制措施, 并通过班前交底使每一个作业人员了解和掌握。
(3) 各种施工机械及电动工器具使用前必须检查, 设备完好证件齐全。
(4) 橡胶隔震垫安装作业采用脚手架搭设合格的作业平台, 设置人员上下通道及防护栏杆;高空临边作业时, 作业人员应佩戴符合要求的安全带并系挂在栏杆上。
(5) 每班作业必须做到工完料净场地清。
6 结束语
通过使用上述施工方法, 仅仅用了1个月的时间即完成了360套橡胶隔震垫的安装, 一次验收合格率达100%, 观感质量十分良好。
由于我国目前还没有统一的橡胶隔震垫施工规范, 主要技术和质量标准依据国外隔震垫供应商的指导意见来完成, 希望通过本次施工方法能为国内同类橡胶隔震垫的施工提供一些经验和技术参考。
摘要：简要介绍了LNG储罐隔震设计的思路, 结合工程实际介绍了橡胶隔震垫的结构构造、工作性能、具体的施工方法、质量控制标准和实施效果。
关键词：LNG储罐,隔震技术,应用
参考文献
橡胶隔震垫 篇2
1 技术要求
采用橡胶支座隔震关键是所采用橡胶隔震支座基本力学性能的好坏。要求其在多遇地震作用以及罕遇地震时部件都要有足够的竖向承载力, 侧向刚度和阻尼见表1, 表2。
应满足下列要求:
1) 隔震部件在安装前应由监理工程师见证取样人员对工程中所用的各种类型规格的原型部件现场进行抽样送检、每种类型和规格抽检数应不少于3个, 且检测合格率要求100%。2) 隔震支座设计参数试验。对多遇地震验算宜采用水平加载频率为0.3 Hz且隔震支座剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻尼比试验;对罕遇地震验算:隔震支座采用水平加载频率为0.1 Hz且隔震支座剪切变形不小于250%时的水平刚度和等效粘滞阻尼比试验。3) 隔震支座构造要求。隔震支座与上部结构、基础柱之间的连接件应能传递罕遇地震下支座的最大水平剪力;隔震墙下隔震支座的设置间距不宜大于2.0 m;外露的钢板铁件应有可行的防锈措施和方便的维修空间。预埋件的锚固筋与钢板牢固连接, 锚固钢筋其锚固长度宜大于20倍锚固钢筋直径, 且不小于250 mm的长度。4) 措施要求。隔震层以上结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的条件。因此在建筑周边设置防震缝, 缝宽不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的1.2倍。上部结构与地下室之间设置明确的水平隔离缝, 外周边做好柔性防水和排水沟槽。
2 施工质量控制
2.1 橡胶隔震支座安装施工顺序
柱钢筋绑扎→柱支模→隔震支座螺栓预埋→浇筑混凝土→找平柱面→隔震钢板及隔震垫安装→支顶模→顶梁板钢筋绑扎→浇筑混凝土→拆模。
2.2 螺栓预埋
1) 预埋螺栓相对尺寸的控制。现场事先做好模具, 将4个螺栓的位置尺寸固定住, 这样使得其相对位置没有误差。2) 保证预埋螺栓剪力传递。为保证隔震支座与上部结构、基础结构之间能有效传递罕遇地震下支座的最大水平剪力, 预埋螺栓应焊在主筋上, 且靠近支座柱的箍筋加密、焊牢。螺栓焊接时除保证其相对尺寸外, 同时要考虑轴线和高度尺寸一致。3) 隔震支座螺栓定位。根据隔震支座规格的不同, 在控制柱主筋高度、支模尺寸时, 要认真核算、标识:a.要控制好柱轴线尺寸;b.要控制好不同的高程尺寸。
2.3 柱面处理
为了有足够的水平度, 以及标高的精确度, 在安装支座前要对柱面进行处理, 做10～20厚高标号水泥砂浆压平。控制柱表面的水平度和标高误差不超过5 mm。
2.4 隔震支座的安装
当柱混凝土达到设计强度后即可进行隔震支座安装及上部结构施工。隔震支座的安装主要是上、下钢板, 支座橡胶垫的安装, 主要控制上、下钢板水平方正对齐, 支座轴线和柱轴线一致, 拧紧螺丝防止松动移位。安装完毕后对上钢板顶面标高、中心线做最后的复核与量测无误后, 进行上部结构支模施工。
3 问题的探讨
3.1 加荷时段的确定
隔震支座安装以后进行上部结构的施工, 在此过程中, 随着楼层的逐渐增高, 荷载不断增加, 那么何时拆除负一层的脚手支撑以及如何拆除需要确定。目前对于施工来说没有明确规定, 我们考虑首先应避免在拆除脚手支撑时上部荷载太大对隔震支座产生冲击作用, 因此, 支座上一层结构施工完成后, 应放慢施工速度, 其次当梁、柱强度达到设计强度时, 就进行脚手支撑拆除。
3.2 配线、配管柔性连接问题
按规范穿过隔震层的配线、配管要采用柔性连接, 防止在地震时位移遭到破坏, 在实际的工程监理中我们发现相关的规范不配套, 主要是抗震规范与消防规范不一致, 消防验收规定不能柔接, 因此这方面有待进一步完善、协调一致。本工程采用的柔性连接在材料选用上也遇到一些问题。
3.3排水沟作用及问题
本工程在房屋周边设置一道排水沟, 从功能上说主要是保证建筑物在地震发生时产生水平变形所留防震缝, 防止支座上部建筑物受到阻尼作用, 使隔震失去作用, 即保证水平向自由度。
另外, 要保证排除周边的雨水, 防止水量过大通过水平隔离缝进入地下室。在实际施工中由于施工人员对此功能认识不够致使验收时沟内有建筑垃圾填充塞满情况发生。另一方面, 在排水的考虑上不周密, 沟埋深受到水平隔离缝深度的制约, 距室外地面以下较深, 外排水设置不到位, 在雨量大的情况下, 排水不及时, 致使地下室进水情况时有发生, 有待改进。
摘要：对隔震橡胶支座的物理力学性能、构造要求和设计参数试验结果进行了介绍, 提出了隔震橡胶支座施工的质量控制措施, 探讨了施工过程中需要解决的一些问题, 从而推广橡胶隔震支座在工程中的应用。
关键词：抗震结构,橡胶支座,质量控制
参考文献
建筑结构隔震橡胶支座 篇3
关键词：隔震橡胶支座,基本特性,制造工艺,安装
引言
在雅安地震中, 距震中区10 km处的芦山县城地震烈度为8~9度之间, 该地区抗震设防烈度为7度, 很多建筑遭受到不同程度的破坏, 而芦山县人民医院新建成的门诊综合楼却几乎完好无损。该建筑为框架结构, 设计抗震设防烈度为7度, 为澳门特别行政区援建项目。震后整个建筑的梁、柱、板等结构构件基本无损, 建筑外立面不仅墙面没有开裂, 而且连瓷砖也几乎没有脱落, 外窗玻璃也未震碎。也就是说, 该建筑在7级地震的作用下, 不仅整体结构保持完好, 而且内部装修、设备和外部装修完好无损, 在震后照常运转, 为及时救治伤员发挥了很大的作用。究其原因, 主要是采用了橡胶隔震支座, 消耗了大部分的地震能量, 才使得上部结构免遭震害。
橡胶隔震支座的基本原理是通过在建筑物基础与上部结构之间设置橡胶支座, 使得地震作用下建筑物的自振周期能够延长, 可使建筑物在地震作用时的水平加速度降低50%~60%, 从而减轻上部结构的地震作用效应, 达到减小震害的目的。通常的做法是在下部结构 (基础) 与上部结构 (主体) 之间设置隔震层来改变结构整体的动力特性。一般地震的振动周期大多在0.1~1 s之间, 隔震支座因为水平刚度较小, 可延长上部结构的振动周期至3 s以上, 使建筑物因地震而产生的加速度反应大量减小, 从而达到保护建筑结构物的目的。在地震作用下, 橡胶片产生弹性变形, 通过弹性位移吸收地震作用力, 隔震支座中的钢板层对橡胶层竖向变形起约束作用, 使支座具有很高的竖向承载能力, 同时又不影响橡胶的水平柔性, 使得其有良好的水平变形能力和复位能力, 从而提高建筑物的抗震能力。这种橡胶隔震支座体系在技术上已经基本成熟, 应用方便, 在建筑耗能减震领域前景广阔。
1 隔震橡胶支座的基本特性
橡胶支座是由若干层薄橡胶板和若干层薄钢板交替叠合, 经高温、高压硫化而成。目前工程中使用的大部分为扁圆柱体形状, 如图1所示。
隔震橡胶支座中橡胶层与夹层钢板紧密粘结, 具有以下特性:
1.1 竖向承载能力特性
橡胶支座能有效地支承上部结构, 即使在发生较大变形的情况下也能正常工作而不发生失稳破坏。隔震橡胶支座中橡胶层与钢板层紧密粘结在一起, 上部结构自重及使用荷载产生的竖向力传到支座时, 橡胶板产生横向变形, 但同时要受到钢板层的约束, 使得橡胶层处于三向受力的状态, 而钢板本身又是一种不可压缩的材料, 使得橡胶支座具有较强的竖向承载力和刚度。工程中常用的橡胶支座的竖向承载力一般在100 MPa以上, 考虑到轴压承载力安全系数, 实际工程中其设计轴压应力在15 MPa以上, 作为建筑物的竖向支承绝对安全。
1.2 水平隔震特性
橡胶支座具有一定的水平刚度和变形能力, 通过水平错动, 能延长整个结构体系的自振周期, 削减地震能量向上部结构的传递。建筑物在小震水平力作用时, 橡胶支座的初始刚度就可以确保建筑物的安全;在中、强震水平力作用时, 橡胶支座的橡胶层产生水平错动, 同时产生内摩擦。随着支座水平变形的增大, 水平刚度有所降低。橡胶支座具有的水平力学性能, 能为橡胶支座在正常工作状态下提供必要的水平刚度, 为上部结构的安全提供了保障。地震发生时, 橡胶支座的水平刚度降低, 使得隔震层形成刚度薄弱层, 产生较大变形, 上部结构同时产生的是平动, 而不是普通建筑在地震作用下产生的摆动和扭转效应, 从而使得地震对上部结构的效应减小。
1.3 复位特性
橡胶支座具有一定的水平弹性恢复能力, 使隔震结构体系在地震中具有瞬时自动“复位”功能。地震后, 能使上部结构回到原来的状态, 满足继续使用的要求。
1.4 耐久性
橡胶支座是隔震的关键部件, 材料本身必须具有良好的耐久性。橡胶支座的橡胶原料采用耐氧化和耐疲劳的氯丁、天然橡胶或三元乙丙橡胶, 钢板采用精轧不锈钢板, 使之具有很好的耐老化性能和抗疲劳性能。一般民用建筑的设计基准期为50年, 橡胶支座在合理使用、合理维护的情况下, 其耐久性能应至少大于建筑物的设计基准期。
2 隔震橡胶支座的制造工艺
2.1 材料的选择
根据隔震支座的使用要求, 主体材料为性能较好的天然橡胶, 应满足以下几个方面的要求:
(1) 橡胶材料的抗撕裂性要好, 伸长率要大。
(2) 橡胶层与钢板层的粘合性能要好。
(3) 厚度较大的隔震垫需长时间硫化, 橡胶不能发生硫化返原现象。
(4) 支座中心的铅棒纯度要高, 可以提高橡胶支座早期的刚度, 这样在水平位移下可以起到阻尼的作用。
2.2 橡胶支座的制造工艺
制造工艺是隔震橡胶支座能够在工程中可靠工作的关键。支座由多层橡胶与多层钢板叠层组合, 经各工艺程序制成, 能够满足较高的力学性能要求。实际工程中对抗震隔震垫性能的要求高, 故其工艺要求特别高, 任何一道工序不严谨, 都会造成橡胶垫力学失稳, 从而失去隔震作用。橡胶支座在工艺方面需要注意以下几个方面:
(1) 产品不能过硫, 更不能欠硫。
(2) 内部胶层的厚度要均匀。
(3) 胶层内部不能有气泡, 否则会直接影响与钢板的粘合性。
2.3 产品的制造工艺流程
隔震橡胶支座的制造工艺流程为:圆形胶片涂胶粘剂钢板→组装入模→模压硫化→卸模→中孔灌铅→测试→装联结板→检查→刷保护层→标志→出厂。
3 隔震橡胶支座的安装
3.1 下埋板的安装
利用起重设备将预埋板吊运至设计部位;在可调螺栓对应的位置放置垫块。根据所放轴线及控制线, 调整下埋板位置, 偏差须≯5 mm;调节可调螺栓, 使下埋板位于同一水平面, 并且埋板水平度≯3‰, 水平度利用高精度水平尺在双向同时进行检查;用Φ≮14 mm的短钢筋将下埋板锚筋与基础竖向主筋焊接固定;在埋板固定牢固后, 旋转可调螺栓, 取出垫块。将螺栓连接孔用胶带贴严实, 防止混凝土进入。混凝土浇筑完毕, 立即校核下埋板的水平度, 如不满足要求需立即进行调整。
3.2 安装橡胶支座及上埋板
混凝土浇筑48 h后, 用起重设备将橡胶支座本体吊到固定位置, 按照厂吊点 (连接板上预留的吊装螺孔) 安装吊具, 严禁使用连接螺孔起吊, 以免对连接螺孔造成损伤;用高强螺栓将连接板牢固地与上、下预埋板连接, 高强螺栓应对称拧紧, 拧紧过程分为初拧、复拧、终拧3个阶段, 并在同一天完成。
4 经济效益分析
4.1 短期效益分析
据统计, 公共类建筑物设防烈度每提高1度, 将增加造价20%左右, 使用隔震技术将节约这部分投资。购置隔震装置的费用加上安装费用占总投资的5%左右。抗震规范规定, 采用隔震设计可以降低烈度, 主体结构所承受的地震作用将减小, 抗震等级也可能降低, 这样结构构件的截面尺寸、构件的配筋等也将减少, 即混凝土和钢筋用量均随之减少, 降低了结构的造价。同时, 在采用隔震支座降低烈度后, 建筑物的层数和高度可能增加, 带来直接的经济效益。
据统计, 非公共建筑在9度区采用隔震设计工程造价明显降低;8度区工程造价略有降低或持平, 但结构的可靠度明显提高;在6度、7度区采用隔震设计, 工程造价略有增加或持平, 但结构的可靠度显著提高。
4.2 长远效益分析
从长远的角度分析, 即考虑未来该建筑可能遭遇较大地震的情况。传统的建筑遭遇地震时, 其经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两方面。直接经济损失是指地震后建筑物损坏需加固维修和重建的费用, 间接经济损失是指由地震造成的建筑物、设备和电力等损坏导致的不能正常工作和生产所带来的经济损失。地震所带来的直接经济损失是显而易见的, 而间接经济损失也是非常巨大的, 地震发生后的间接经济损失往往大于其直接经济损失。采用隔震技术后, 建筑物在遭遇较大地震时, 建筑及室内设备不损坏或轻微损坏, 仍可继续工作, 从根本上避免或降低了直接经济损失, 同时有效地降低了间接经济损失。隔震建筑具有传统抗震建筑无法比拟的经济效益。
5 隔震橡胶支座的发展前景
5.1 结构设计理论成熟
橡胶支座的结构设计已经有一套完整的计算理论, 专业人员能够根据橡胶支座的设计承载力、竖向刚度、水平刚度、阻尼比等力学性能的要求, 通过理论计算, 确定橡胶支座的有效承载直径、钢板厚度、橡胶板厚度、层数、支座高度等指标参数。
5.2 生产工艺技术稳定
目前, 我国已经能够生产不同物理性能和力学性能要求的工程橡胶, 有成熟的生产工艺和胶料配方, 能够满足工程使用的要求。
5.3 构造简单, 施工方便
橡胶支座是由薄钢板与薄橡胶板叠合模压硫化而成, 具有支承、复位、阻尼等功能, 结构简单。安装时只要按竖向标高和平面位置与上下构件连接, 便能进行施工安装, 十分方便。
5.4 应用范围广泛
隔振技术对多层和低层建筑物比较合适, 在高层建筑中也有应用。橡胶支座可安装在不同标高的位置上, 并且遇到不均匀沉降时, 橡胶支座仍能正常工作。
6 结语
建筑隔震橡胶支座是集支承、复位、阻尼等功能于一身的新型隔震装置, 橡胶材料的物理性能、支座的力学性能等均能达到工程要求, 在竖向与水平地震作用下保持稳定。支座设计理论成熟, 安装操作方便, 是一种有效的隔震措施, 具有良好的经济效益和社会效益。但是, 目前这种技术在我国的应用还具有一定的局限性, 其原因主要是隔震垫价格较高, 人们对这种技术认识不够以及我国建筑的使用寿命较短, 隔震垫的综合效益得不到体现。相信随着人们对隔震技术认识的不断提高, 橡胶隔震支座将对我国的建筑业带来深远的影响, 其应用前景一片光明。
参考文献
[1]GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
[2]王东平, 张燕, 李永刚.建筑隔震橡胶支座的原理及工艺研究[J].中国橡胶, 2009, 25 (3) :31-35.
大吨位铅芯隔震橡胶支座安装技术 篇4
桥梁支座是连接桥梁3上0下m+结6构0m的+重7要0m构+件8 0, m将+桥40梁m上部结构的反力和变形 (位移和转角) 可靠地传递给桥梁下部结构。其力33学性能和可靠性对桥梁的3正0常m+承6载0m和+安70全m性+有80着m重+4大0的m影响。随着科技的发展, 为了保证桥梁支座的正常使用寿7命, 除了支座加3.工上采取先进的工艺外, 支座安装技术对支座的7使用寿命也起着决定性的作用。
大同市御河大桥为三塔无背索斜拉桥, 主桥跨径布置30m+60m+70m+80m+40m连续箱梁, 梁与墩间设置支座, 即梁墩铰接。大同市御河大桥位于地震烈度为7度的强地震1区, 根据新3版《公路桥梁抗振设计细则》, 主桥主墩设计为大吨位1铅35芯0隔0震橡胶支座。铅芯隔震橡胶支座由铅20芯0棒0m、m橡胶2层2、20内m部m3钢5板00和上下3.连接钢板组成, 如图1所示。本桥设计单个最大承受荷载支座为3500t, 其3结1构2m尺m寸为2000mm×6.225202000mmm×m3 122m2m2, 0重mm量达26.5t。其结构图如3图1 22 m所m示。6.52
1 支座安装技术要求
支座安装顶面标高误差不大于2mm, 4个角点高差不大于2mm;支座顺、横桥中心线必须与桥梁顺、横轴线平行;支座的上下钢板必须要与预埋钢板密贴。支座安装不得不得出现个别支点单独受力或者支点脱空现象。支座灌浆必须饱满, 应采取措施保证支座下钢板不出现脱空。
2 支座安装的准备工作
2.1 安装前支座检查
支座进场后应仔细检查配件清单、检验报告、支座产品合格证及支座安装养护细则。安装前对支座上、下板的水平情况, 十字线对中及螺栓紧固情况进行仔细检查。
2.2 凿毛及清理预留孔
本桥支座预留孔采取预埋PVC管的方式成孔, 所以在安装前需要将PVC管凿除干净, 并在孔壁上凿毛处理, 增加灌浆料与孔壁的粘结。对垫石上表面凿毛后, 清理孔内及垫石上的浮浆, 如果预留孔内有水, 需用棉纱蘸干。
2.3轴线放线
在支座垫石测量放线, 将对P应V支C座中心线的轴线用墨线弹出。墨线超出支座下板宽度10cm左PPV右VC C, 便于安装支座后还可以进行轴线对中检查。PVC
3 支座定位
支座定位就是将支座的中心线与支座理论安装轴线相重合, 调整支座标高, 满足设计要求后在支座四周用三角钢楔块超垫, 使其位置固定, 便于后续支座灌浆施工。
3.1支座螺栓安装
支座吊装前, 安装支座上下锚固螺栓。本支座上下各16个螺栓, 每个螺栓分上下两部分, 中间靠螺栓套筒连接。设计为螺栓上下各进入套筒一半位置, 使其受力均匀, 所以锚固螺栓时应特别注意。如图3所示:10cm35
安装前需要在上下螺栓上对应套筒一半长度的地方用油漆画线, 做好标志。将螺栓拧到画线位置则停止, 如果螺栓拧不到指定位置, 则需要取出清洁丝口或将丝口车一遍重新安装。安装好的螺栓应与面板紧密连接, 不得有松动或空隙现象。
3.2 支座吊装
支座在安装过程中均应平稳起吊或者滑移, 吊点设在下板, 使用钢丝绳穿过下板, 利用四肢吊法起吊, 不得直接吊在个别螺栓上。4.2
3.3 支座位置及标高调整
支座吊装至垫石顶面, 先调整其平面位置, 然后再调整标高。在支座四周设置可调丝杆, 调节丝杆长度, 使支座下底板中心线与垫石轴线重合。但对于支座标高, 因为支座高度有限, 无法安装千斤顶, 所以调整相对困难, 调整方法是:首先在施工垫石的时候在垫石顶部对应支座4个角点预埋4根Φ22的螺栓, 螺栓的顶口标高略低于支座底板高度3mm左右。安装支座时在螺栓顶装上一个螺帽, 使螺栓进入螺帽高度的一半左右, 即这时的螺帽顶口基本达到支座安装的设计标高。将支座吊装在螺帽上时基本满足设计要求。测量标高, 通过调整螺帽的高度, 可以精确达到支座的标高。通过实践证明, 南三环御河大桥主桥支座通过这种方法安装, 其标高精度可以达到0.1mm的误差。当支座的平面位置和标高均满足规范要求后, 用钢楔将支座的四周超垫, 固定支座的位置。
4 支座灌浆
支座灌浆是支座安装的最后一个工序, 也是最关键的施工步骤, 支座灌浆质量的高低直接影响支座使用寿命。支座灌浆不饱满, 出现脱空现象, 将直接导致支座一开始就出于不良工作状态甚至破坏, 主要表现为支座出现较大的剪切变形、橡胶体开裂、支座上下面板与橡胶体脱离等问题, 在国内的很多桥梁中都曾出现类似的问题。笔者认为, 1要00安m装m好支座需要从以下各方面做好:
4.1 灌浆料的选择4
为了满足施工要求, 选择高性能1m的专用支座灌浆料, 其具有以下特点:
1) 良好的流动性:经过测试, 灌浆料在搅拌均匀后其流动度可以达到300mm以上, 并且在超薄缝隙其流动性能依然良好, 可以实现微重力下灌浆;
2) 具有微膨胀性能:灌浆砂浆的微膨胀性能, 可以是灌浆料达到强度后无收缩, 使浆体与与支座的下面板充分结合, 避免出现脱空现象;
3) 早强性能:良好的早强性能, 8小时的抗压强度大于20MPa;
4) 高强性能:具有很高的抗压和抗折强度;
5) 良好的施工性能:支座安装出于夏季施工, 灌浆料可以在夏季高温情况下施工;
6) 弹性模量高, 实测弹性模量达30Gpa, 完全满足支座安装的要求。
4.2 施工准备4
1) 为使砂浆搅拌均匀, 使用20mm正反电锤改造成搅拌工具。在钢筋的前端焊接十字型, 替换电5c锤m前面的钻头。因为本支座安装所需灌浆料数量较大, 需要准备两台搅拌工具;
2) 容量1为0 025mL m搅拌桶准备四个, 即搅拌和灌注可以同时进行, 形成流水作业, 减少灌注时间;4
3) 安装漏斗:漏斗1采m用锌铁皮制作, 上口的直径为35cm, 高度为30cm, 下端连接Φ100mm的消防5水管, 并在漏斗下安装三角架, 用于支撑漏斗, 如图4所示。三角架的高度高度为1m这样即可方便进料, 又可以给灌浆料提供一定的压力, 使流动性能更好。
4) 安装模板:模板的长宽尺寸大于支座下钢板5cm, 高度与下钢板上口齐平。应灌浆料流动性非常好, 需要将模板底口先用水泥浆将缝隙填充, 防止漏浆。为方便进料管插入支座中间, 在模板的一向做一个向外的凸槽, 如图5所示。
5) 需要准备的其他工具:磅秤、水桶、喷雾器 (用于湿润垫6石顶面) 、土工布 (养护) 。
5.3 施工步骤
1) 根据支座与垫石间的高度和预埋螺栓空的大小, 计算灌浆料的体积5, .3确定用量。这是应该特别注意, 备料时应该在理论量的1.5倍左右, 以防发生意外;
2) 安装进料管, 调整漏斗的高度, 将进料管末端插到支座的正中间, 如图6。用喷雾器将支座底板、垫石和漏斗湿润, 注意不要形成积水;5
3) 拌1.浆5的理论配合比为水:料=133:100, 即水灰比为0.13。将拌和水称量倒入搅拌桶内, 然后一边搅拌一边加入灌浆料, 全部加入完毕后搅拌5min左右即可;6
4) 将拌好的灌浆料停至3min, 这样是为了使浆体一个更充分
的反应, 然后开始灌浆;20
5) 对于这种大型的支座, 可以先将支座孔直接注满, 而不通过漏斗和进料管, 这样可以缩短灌注时间且不影响灌注13质量。当支座孔内1填0满0后, 开始从漏斗进0.料1 3;
6) 当浆体从支座四周溢出并将支座下钢板顶齐平时, 慢慢将进料拔出。拔出的过程中应保持管内有料, 不会带入空气。然后用薄钢片切除凸槽5砂浆。
7) 浇筑完成后约5mi3n, 清理支座板上的砂浆, 收平, 然后盖上土工布洒水养护;5
8) 一般8h后, 强度达到20Mpa可拆除模板。
支座灌浆过程8一定要保持连续性, 一20般Mp整a个灌浆过程为30min以内。如果灌注过程出现意外导致支座灌浆不饱满或者只灌注一半的情况下, 应及时将支座吊起, 凿除灌浆料, 重新安装支座。
6 结论
南三环御河大桥主桥支座的安装, 采用了优质的灌浆料, 施工工艺选择合理, 支座安装由专人负责, 施工质量优良, 为类似支座安装提供了一个较好的经验, 值得在桥梁施工中推广。
摘要：本文介绍了大同市南三环御河大桥3500吨铅芯橡胶支座的安装技术。从灌浆料的选择、灌注前的准备、灌注过程及支座安装过程中注意事项作了详细的说明。
关键词：铅芯橡胶支座,大吨位,安装
参考文献
[1]段大裕.大吨位球形支座安装技术.桥梁建设, 2004.
橡胶隔震垫 篇5
依本工程为例简要说明对建筑隔震橡胶支座的认识及安装。本工程结构形式为剪力墙结构, 建筑总高度为55. 2 m, 地下2 层, 地上18 层, 基础为筏板基础, 建筑抗震设防类别为丙类, 抗震设防烈度为7 度第二组, 基本地震加速度值为0. 15g。剪力墙抗震等级三级, 框架抗震等级三级, 抗震构造措施为二级, 应用的隔震橡胶支座有490 型、600 型及800 型三种型号, 本工程在- 1 层与1 层之间设置隔震层, 通过在隔震层安装隔震橡胶支座, 把建筑物分成了上部结构与下部结构, 利用隔震橡胶支座的柔性特点, 耗散地震的能量, 提高建筑的安全性, 本工程中各楼号共设有隔震橡胶支座99 个, 抗拔器26 个。
1 建筑隔震橡胶支座的认识
建筑隔震橡胶支座隔震的基本原理是通过在隔震层安装橡胶隔震支座, 使整个建筑物的自振周期延长, 利用橡胶隔震支座的柔性特性, 在地震时起到一个减震、缓冲作用, 并吸收、耗散地震的能量, 以此阻止、减轻地震能量向建筑物的上部结构传递, 从而减小上部结构被地震破坏, 达到保护建筑物的目的。橡胶隔震支座具有很高的竖向承载特性, 能够稳定支承建筑物;它还具有较大的水平变形能力和弹性复位特性, 地震后可使建筑物自动恢复原位。
2 建筑隔震橡胶支座的安装
建筑隔震橡胶支座上下各有一块连接钢板, 在上支墩与下支墩混凝土中提前预埋好预埋钢板, 待下支墩的混凝土强度达到设计及规范要求时, 用高强螺栓将连接钢板与预埋钢板连接。建筑隔震橡胶支座安装示意图见图1。
隔震橡胶支座的安装质量, 直接影响到隔震建筑的安全性。在安装过程中容易出现诸多问题, 例如使隔震橡胶支座上、下预埋板位移;上、下支墩模板尺寸偏差并位移等。而造成这种情况的原因大体是未采取合适的控制措施;下料尺寸有偏差;安装方法不得当;过程监控不到位等。根据现场工程的实际情况, 针对这些原因, 制定一定的措施来保证隔震橡胶支座的安装质量。
2.1完善管理制度
建立健全各项管理制度, 对施工管理人员、对项目部成员严格要求, 质量责任制明确并且细划, 责任到人, 奖罚制度分明, 落实到位, 提高人员的工作效率和工作积极性。对上岗工人要进行技术培训, 要求工人在严格按照规范规程操作, 要对施工工艺了如指掌。
2. 2 过程控制的各项措施
1) 现场操作人员使用水平尺及时来控制平整度, 用专用工具对材料进行下料, 并严格控制。
2) 进场材料严格把关, 有明显缺陷的模板以及超过允许偏差的预埋件均不得进入现场, 现场操作时进行现场技术交底, 操作人员认真选材料。
3) 安装方法得当。
a. 采用焊接支架的方法, 效果更明显, 操作人员提前将所需材料吊装就位, 并熟悉安装位置。根据图纸设计要求下预埋板的完成面标高, 劳务班组去现场找钢筋废料头来焊接支架, 四个柱角的竖向钢筋高度比混凝土完成面高出5 cm ~ 10 cm, 将水平钢筋焊接于竖向钢筋上, 支架水平钢筋的标高定为混凝土的完成面标高即为预埋板的标高。将下预埋板放置于焊接的支架内, 在支架的水平钢筋上找到预埋板的安装轴线, 拉线标识, 在预埋板上找出中心, 将下预埋板抬至线的位置, 焊工简单固定, 按位置安放预埋件 ( 见图2, 图3) 。
b. 隔震橡胶支座的安装标高也是很关键的, 项目管理人员抄平进行标高复测, 并将标高引至焊接的支架上, 用来量测预埋板的标高, 结合水平尺调整、控制平整度, 最后进行精确校正, 固定牢固并浇筑下支墩的混凝土 ( 见图4, 图5) 。
c. 下支墩的混凝土浇筑完毕后, 待混凝土强度达到设计强度的85% 以后, 才能安装隔震橡胶支座, 安装时下部连接板与下预埋板应用高强螺栓连接, 螺栓连接不能用锤或其他钝物敲打强行穿入, 并且, 下雨天不允许进行作业。
4) 短柱模板的下料尺寸准确。
配制木工专用圆盘锯进行下料、设专职管理人员进行监督检查落实。统一使用圆盘锯进行短柱模板的下料。由专人负责指导, 材料员配合, 施工员提计划采购圆盘锯。并由施工班组指派专人进行模板的选择, 并由专人采用圆盘锯进行下料, 在现场进行统一加工制造, 保证下料尺寸的准确。
5) 运用焊接支架的安装方法现场安装, 做好样板后给管理人员及施工班组长进行交底, 并配备专职质量员进行过程监督和检查, 时刻盯守施工现场, 遇到问题及时解决。
2. 3 安装要点
1) 根据CECS 126: 2001 叠层橡胶支座隔震技术规程要求进行安装, 对支墩的水平度、支座的水平度准确测量。
2) 隔震橡胶支座中心的平面位置、标高应与设计的位置、标高偏差在规定范围内。
3) 安装橡胶支座时所使用的工具必须是专用的工具。
隔震橡胶支座安装效果见图6, 图7。
3 建筑隔震橡胶支座的保护与维护
1) 项目管理人员进行讨论、研究、制定有针对性的成品保护措施, 在施工过程中, 从一开始起, 每安装完一个建筑隔震橡胶支座, 就用切割好的竹胶板在上、下支墩间的隔震层部分的四面钉好, 以此来对橡胶支座作一个临时性的成品保护。
2) 建筑隔震橡胶支座全部安装完后, 施工单位就应与建设单位、设计单位等各方监理单位共同验收检查隔震橡胶支座安装质量, 并对以后的检查和维护作出专项计划, 派专人负责检查、维护橡胶支座, 并作专项记录。
3) 对隔震橡胶支座的检查着重于检查它的外观是否变形; 螺丝是否松动; 防腐保护层是否脱落; 是否有限制上部结构的障碍物; 还应有定期对隔震支座的位置、标高的测量, 将每次的检查结果作好记录, 如果需要修理、加固等, 必须在有经验的、专业的工程技术人员的指导下进行。
4) 在施工过程中, 安排专人进行跟踪检查, 跟踪维护。
4 结语
由于地震的预报仍然是世界性难题, 因此, 世界各国都将关注重点放在了怎样提高建筑物的抗震性能上, 基础隔震技术的应用使得人们对地震的研究进入了一个崭新的、快速的发展阶段。2008 年5 月12 日的四川汶川地震的发生无不是我们惨痛的教训, 目前, 我国人民也在积极的进行着建筑隔震的探索, 结合我国具体人文、地理、环境的实际情况, 对隔震技术进行了多个方面、多个层次、多个环节的研究, 逐步取得了丰富的研究成果。2001 年, 由中国建筑科学研究院申报、中国工程建设标准化协会批准通过了编号为CECS 126: 2001 的《叠层橡胶支座隔震技术规程》, 随着实践的不断深入以及不断的总结, 尤其是结合不断涌现的新技术、新材料、新工艺, 相信我国的隔震技术在施工中的应用必将获得更大的发展。
摘要：阐明了建筑隔震橡胶支座隔震的基本原理, 针对隔震橡胶支座安装中存在的问题, 从管理制度、安装过程等方面, 提出了相应的安装质量控制措施, 并对隔震橡胶支座的维护方法进行了总结, 提高了建筑物的抗震性能。
橡胶隔震垫 篇6
1 叠层橡胶支座构造和工作原理
叠层橡胶支座是由薄橡胶片和夹层薄钢板相互交错分层叠合后经高温硫化粘结而成。如图1是叠层橡胶支座构造示意图, 叠层橡胶支座受压时, 橡胶会向外侧变形, 但是由于受到内部钢板的约束, 以及考虑到橡胶材料的非压缩性 (泊松比约为0.5) 受压变形非常小, 当橡胶支座受到剪力作用时, 由于内部钢板不约束橡胶层的剪切变形, 叠层橡胶支座可以产生较大的水平变形而不失稳, 从而具有较高的竖向刚度和较好的水平变形能力[1、2]。
决定他的形状的主要参数有直径D、单层橡胶厚度tr、橡胶层数n。由这些参数可以求出第一形状系数S1和第二形状系数S2, 其公式为[1]:
其中S1主要与竖向刚度和转动刚度有关, 它表征橡胶支座中钢板对橡胶层变形的约束程度。S1值越大, 橡胶支座的受压承载力越大, 竖向刚度也越大。S2主要与屈曲荷载和水平刚度有关, 它表征橡胶支座受压体的宽高比, 即反映橡胶受压时的稳定性。S2越大, 橡胶支座越粗矮, 受压稳定性越好, 受压失稳临界荷载就越大。但是, S2越大, 橡胶支座的水平刚度也越大, 水平极限变形能力将越小。所以, S2既不能太小, 也不能太大。根据目前的研究成果和应用经验, 一般要求S1≥15, S2=3~6。在此条件下, 叠层橡胶支座的极限压应力一般可达95~120MPa[3、4]。
2 叠层橡胶支座结构布置实例
图2为某24层巨型框架结构体系的结构布置方案, 结构总高度为110.4m。巨型框架由巨型柱和巨型梁组成, 巨型柱为六个钢筋混凝土筒体, 对称布置在建筑物周边, 承担作用于结构上的水平侧向力和竖向荷载, 并将其传至基础;巨型梁是由一层楼高的巨型实心工字形钢筋混凝土大梁和上下楼板形成的一个巨型箱形结构, 主要承受次框架的荷重, 与六个角筒形成巨型框架结构体系的主框架;每巨框层上设置一个8层钢筋混凝土次框架;在次框架与主框架之间增设钢筋混凝土柱, 使次框架与主框架分离, 为避免主、次框架发生碰撞, 在主框架与次框架间设置了防震缝, 在主框架与次框架之间设置叠层橡胶支座, 结构的主要构件的尺寸和材料见表1。经验算, 钢筋混凝土筒体和次框架柱轴压比均可以满足抗震设计规范对轴压比限值的要求。钢筋混凝土的密度统一为2700kg/m3, 弹性模量按混凝土EI等效弹性模量取值, 泊松比为0.2。竖向载荷只考虑自重。水平载荷只考虑地震作用。
3 叠层橡胶支座施工工艺[1]
3.1 预埋件施工前的准备
⑴对成品预埋件的检查。生产厂家的预埋件到场后进行检查及核对, 及时发现潜在质量问题。
⑵预埋件及隔震垫安装器具的准备。主要仪器及工具:全站仪、经纬仪、水准仪、50m卷尺、自调整电子水平尺、放线器具、扭力扳手、其他常用工程器械。
3.2 一次浇筑前对柱头的平面位置的控制
在底板及柱头钢筋绑扎完成后, 使用全站仪计算出各个柱头的坐标, 对预埋件的位置标出坐标并逐一对各预埋件柱头位置做出放样, 做出永久点, 标出定位线, 供放线和安装时使用。
3.3 底梁及柱头的一次浇筑
准备工作做好后进行底梁及柱头的一次浇筑。在浇筑过程中注意以下问题:
⑴柱头位置配置辅助钢筋加强支撑及定位。
⑵混凝土浇捣过程中, 泵管布置位置避免在预埋柱头附近。
⑶在柱头位置的振捣采用对称振捣, 减小附加应力。
⑷振捣过程中振捣棒离辅助定位钢筋10cm以上。
⑸振捣过程中注意观测柱头外模板的位置情况, 如振捣过程中出现明显位置偏移应停止并做出相关调整。
3.4 二次浇筑前对预埋件位置及标高的最终调整及整体固定
⑴使用全站仪结合前期测量结果对所有预埋件的平面位置进行测量并调整平面位置。
⑵使用水准仪结合前期测量结果对所有预埋件的标高进行测量, 调整预埋件标高至要求高度。
⑶使用电子水平尺逐一调整每个预埋件的水平度, 水平度一旦调整好, 复测平面位置及标高, 三项符合要求后即以辅助钢筋点焊预埋件与主筋固定其位置。
3.5 柱头的二次浇筑
在柱头位置的振捣采用对称振捣, 减小附加应力。
⑴振捣过程中振捣棒离辅助定位钢筋10cm以上。
⑵在浇筑最后阶段 (即接近预埋板的混凝土部分) 注意预埋板下的排气, 减少预埋板与混凝土之间的空气。
⑶浇筑完成后及时清理预埋板表面的残余混凝土, 保持预埋件上表面的清洁, 为安装隔震支座做好准备。
⑷经过足够的混凝土养护。
3.6 隔震支座的安装
隔震支座作为隔震结构的重要部件, 为保证隔震结构的安全性, 其应严格按照国家标准GB 20688.3-2006橡胶支座第3部分:建筑隔震橡胶支座标准进行检测。每种类型和规格的隔震支座产品, 其抽样检验比例不应小于总数的20%, 且每种规格不应少于4个;抽样检验合格率须达到100%。检测合格的支座才能运到工地使用。
⑴确定混凝土达到设计强度的85%。
⑵检查预埋件套筒螺栓孔, 确定螺栓可以顺利拧入, 如发现不能顺利拧入的螺栓孔使用丝锥修复 (丝锥由生产厂提供) 。
⑶现场吊装隔震器到各个墩柱上。
⑷使用设计预紧力的1/3力矩值预紧螺栓 (在上部底梁浇筑成型并达到强度后再使用设计预紧力预紧) 。
⑸隔震支座安装后测量其水平确定达到安装要求。
3.7 上部预埋件的安装
⑴上部预埋件吊装到隔震器上部。
⑵预紧螺栓 (预紧力步骤同下部) 。
⑶检测相关位置。
3.8 上部梁及底板施工注意问题
上部钢筋轧制过程中注意不要影响到隔震器的位置 (由于隔震器初始刚度不大, 应避免在隔震器上施加扭转及水平力矩) 。上部模板制作过程也要避免因外力使得隔震器产生变形。
3.9 隔震器连接螺栓的预紧
隔震层上下梁及底板的养护强度完全达标后再按照930N/m的力矩进行预紧。
4 构造措施
⑴穿越隔震层的楼梯在隔震层水平处设水平缝, 缝高 (竖向隔离空隙) 20mm。
⑵隔震层以上的上部结构与周边任何固定物均应有隔离空隙。竖向隔离空隙为20mm, 水平隔离空隙为1.2倍罕遇地震时隔震支座最大水平位移 (建议水平空隙500mm) 。不得有任何固定物对上部结构的水平移动形成阻挡。
⑶所有竖向隔离空隙形成的水平缝均填充柔性粘结胶料, 以防鼠虫等爬入或沙尘、风雨飘入。
5 结束语
叠层橡胶支座是一种有效的隔震支座, 把这种支座应用于普通框架结构和巨型框架中有良好的隔震效果。叠层橡胶支座在巨型框架减震结构体系中, 减震效果有效、可靠并可行。
摘要：本文阐述了叠层橡胶支座构造和工作原理, 并以结构布置实例为背景, 介绍了叠层橡胶安装工艺、构造措施, 通过设置隔震层, 从而保证上部结构在地震时处于弹性状态。
关键词：叠层橡胶支座,安装工艺,隔震
参考文献
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[3]刘海卿、李忠献.应用SMA-橡胶复合支座的建筑结构隔震.自然灾害学报, 2006年第3期.
橡胶隔震垫 篇7
近年来,我国铁路发展迅速,其中高架桥梁占总桥梁的比重达到了一半以上。在遭遇地震灾害时,高架桥梁结构安全性等问题亟待解决[1,2]。隔震桥梁作为一种新型抗震技术,国内外研究者对其进行了深入的研究,并取得了大量成果[3,4,5]。桥梁隔震技术中,研究得最多的隔震支座是铅芯橡胶支座和摩擦摆式支座,阎贵平[6]和张贞阁[7]进行了LRB支座铁路桥梁减隔震性能研究,进行了LRB支座动力参数对桥梁动力响应规律的研究,摩擦摆式支座在国外桥梁隔震设计中得到了广泛的应用[8,9]。
本研究以一个实际的简支铁路桥梁工程建立一个高桥墩的高架简支铁路隔震桥梁全桥有限元分析模型,该工程中使用的支座是普通的盆式支座。根据该实际工程,另外设计了铅芯橡胶支座。研究中选用三条地震波,分别对使用铅芯橡胶支座、盆式支座的全桥有限元模型进行弹塑性时程分析,通过桥墩墩底弯矩剪力、弯矩、曲率的数据研究了隔震前后桥梁减震率,验证了使用隔震支座能够提高桥墩的安全性以及提高桥墩的抗震能力等。
1 工程概况
某简支铁路桥梁实际工程中,选取一段5跨等高等跨的简支梁桥段,每个桥墩的形状尺寸配筋都相同,桥墩顶部对称布置四个支座。桥墩墩高为22.5m,墩身截面为实心矩形且长和宽分别为6.8m和2.8m,同时墩身高为18.5m,墩身的形状与配筋如图1,桥墩墩顶为长和宽为7.6m和3m的实心矩形且高度为3m,桥墩墩底为实心矩形长和宽为7.6m和4.2m且高度为1m,其中承台高度为2.5m长和宽是11.3m和8.7m的实心矩形。桥梁的跨度为32.7m,简支箱梁长为32.6m,简支梁之间的缝宽为10cm,主梁为单箱单室预应力箱梁,箱梁截面尺寸和形状如图1。
2 桥梁的分析模型的建立
桥墩墩身为现浇混凝土C35,弹性模量取3.15×104MPa。主梁为预应力混凝土C50,弹性模量取3.45×104MPa。其余混凝土都为C40,弹性模量取3.25×104MPa。混凝土的泊松比都为ν=0.2,密度取2450kg/m3。该桥梁处于抗震设防烈度8度(0.3g),场地特征周期0.45s,场地类别为III类。该桥梁采用ABAQUS大型通用有限元软件进行建模计算分析。桥墩墩身纤维截面需用ABAQUS中的用户子程序定义材料,摩擦摆式支座、铅芯橡胶隔震支座、盆式支座均采用CONN3D2连接单元模拟,其他构件采用铁木辛克梁B31单元模拟。在进行计算分析时在梁面加入184k N/m的二期恒荷载,桥墩墩底固结。对于桥梁盆式支座,在水平向的刚度取用一个大值。
2.1 铅芯橡胶隔震支座的设计与模拟
铅芯橡胶隔震支座由于其优越的隔震耗能性能,在建筑与公路桥梁上得到广泛的应用,并经过了各种地震的考验。
(1)铅芯橡胶隔震支座的设计。铅芯橡胶支座的设计流程通常为确定橡胶支座的剪切模量,支座本体形状,设计竖向承载力,设计剪切位移量,校核计算或优化设计,若不满足要求,重复上述步骤。
根据该工程的实际情况,支座的直径应该在500~900mm内选择、设计竖向承载力为5000k N、设计剪切位移量为210mm。橡胶的剪切模量为1MPa,面压为10MPa,铅芯剪应力为8.5MPa。
校核中应该满足的项目以及相应的范围如表1所示。铅芯橡胶支座选用直径800mm,支座总高为195mm,加入的4个直径为80mm的铅芯,单层橡胶厚度15mm,加劲钢板厚度5mm,封钢板厚20mm,该设计支座的校准值都满足要求,如表2所示。根据上述数据可以计算出该支座的动力参数,如表2所示。
(2)铅芯橡胶隔震支座的计算分析模型。由于在普通板式橡胶支座中加入了铅芯,从而使该支座在屈服力之前具有较大的水平刚度,屈服力之后具有较小水平刚度,同时考虑该支座的滞回特性,如图2所示。该支座的计算分析模型选用双线性模型,如图3所示。该支座跟摩擦摆式隔震支座一样,在ABAQUS软件中采用CONND3D2连接单元进行模拟。
2.2 桥墩的模拟
桥墩的模拟是采用ABAQUS软件中的用户子程序。该用户子程序既可以考虑桥墩中的混凝土也可以考虑桥墩中的钢筋。桥墩中混凝土和钢筋都是选用用户子程序中的纤维模型,桥墩使用纤维模型进行模拟对桥墩进行非线性时程分析能取得很好的效果。
(1)桥墩中钢筋的纤维模型。在ABAQUS有限元软件中的纤维梁单元模型是使用用户子程序定义的材料。该桥墩中钢筋纤维模型采用的滞回模型为再加载刚度按Clough本构退化的随动硬化单轴本构模型。钢筋往复加载时的单轴应力应变关系如图4所示,
(2)桥墩中混凝土的纤维模型。桥墩混凝土纤维模型采用考虑抗拉强度的混凝土骨架曲线的混凝土模型。此模型的特点是:受拉骨架线为全曲线;受拉卸载时指向原点;受压骨架线为全曲线;卸载刚度随历史最大压应变的增大而减小,且不小于达到极限压应变时的卸载刚度。混凝土往复加载时的单轴应力应变关系如图5所示。ABAQUS的全桥空间分析模型如图6。
3 简支桥梁动力特性
了解桥梁的自振特性是对桥梁进行动力分析的重要前提,对铅芯橡胶隔震支座桥梁、盆式支座桥梁进行模态分析,得出该桥梁的自振周期及振型,桥梁的前十阶自振周期如表3所示。桥梁采用铅芯橡胶支座与盆式支座的振型图分别如图7和图8所示。
由表3可知,普通盆式支座桥梁的自振周期为0.6641s,铅芯橡胶隔震支座与摩擦摆式隔震支座桥梁的自振周期分别为1.5638s、1.3984s,使用隔震支座后桥梁的自振周期变长。普通盆式支座桥梁的前六阶自振周期非常接近,第七阶至第十阶振型的自振周期也非常接近,第六阶至第七阶振型自振周期有一个跳跃。隔震支座第二阶至第六阶振型自振周期非常接近,第六阶至第七阶振型自振周期有一个跳跃。
由图7图8可知,隔震支座桥梁的振型是以横漂移和纵漂移为主,桥墩既有纵弯也有横弯。盆式支座桥梁的振型主要是主梁的向下向上弯曲,桥墩都是纵弯。隔震支座桥梁第一阶振型是纵漂,二到五阶振型是横飘,纵漂时桥墩是纵弯,横飘时桥墩是横弯。对于隔震支座桥梁由于第一阶振型是纵飘,所以该隔震桥梁纵桥向刚度比横桥向低,所以在抗震设计时应该重点考虑纵桥向的地震响应。
4 地震响应分析
4.1 地震波的选取
结构的地震响应,同时取决于结构本身的动力特性以及输入地震波的特性,因此选择合理的地震波是进行动力时程分析的基础。根据我国的《铁路桥梁抗震设计规范》,应当选择两条以上与设计反应谱相容的地震波,并通过设计反应谱拟合一条以上的人工波,通过选取得地震波对隔震桥梁进行非线性时程分析。根据上述要求选取天津波、EICentro波以及一条人工波。三条地震波的加速度时程如图9所示。
4.2 桥墩墩底剪力
顺桥向地震力作用下,各墩顺桥向墩底剪力峰值分别如图10所示。由图10可知,顺桥向输入三条地震波作用下盆式支座的墩底剪力峰值都比隔震支座的大。同条地震波作用下,各墩的隔震效果不同,总的来说边墩的隔震效果较差。地震波的种类不同,各墩隔震相应抗震的墩底剪力的减小幅度也不同。人工波的隔震效果最好。隔震支座种类也有影响,天津波作用时橡胶支座的隔震效果比较好,EICentro波和人工波作用时的隔震效果比较好。在进行桥梁隔震设计时,应通过选择合适的隔震支座参数延长隔震桥梁的前几阶模态自振周期,使之避开地震动卓越周期,从而可明显改善桥梁的地震安全性。
4.3 桥墩墩底曲率
桥梁在不同地震波、不同地震强度作用下,3#桥墩墩底曲率峰值与隔震率如表4所示。由表4知,中震的人工波作用下铅芯橡胶支座的墩底曲率峰值比盆式支座减少0.0051(1/m),能极大地降低桥墩墩底的塑性变形的曲率。采用隔震支座后的桥梁能够极大的减少墩底的塑性变形。
4.4 桥墩墩底弯矩
考虑顺桥向地震动作用下,桥梁的地震响应。桥墩墩底因为在地震力作用下易出现塑性变形,因此分析不同地震波作用下桥墩墩底的弯矩峰值是很有必要的。三条地震波不同地震强度的作用下各桥墩墩底的弯矩峰值与隔震率如表5所示。
在表5中,对比抗震与隔震桥梁,采用隔震的桥梁弯矩峰值都要比抗震的桥梁小。中震时采用铅芯橡胶支座的隔震率最高达61.6%。罕遇地震时的隔震率都比中震时低,原因是在罕遇地震是桥墩墩底出现了塑性变形,采用铅芯橡胶支座的隔震率最高为44.1%。
5 结论
为了研究该简支桥梁在不同抗震措施下的地震响应,通过ABAQUS软件建立有限元模型,进行了仿真分析。得出了以下结论:①隔震的桥梁比抗震的桥梁在墩底剪力、墩底弯矩、墩底曲率都有大幅度降低。②中震时采用铅芯橡胶支座的墩底弯矩峰值隔震率达61.6%。③隔震后的简支桥梁能大大减小桥墩的地震响应,起到保护桥墩的作用。
摘要：以某简支铁路桥梁为工程背景,基于该桥梁的工程背景设计了四铅芯橡胶隔震支座,研究了该简支桥梁结构的地震响应以及进行了隔震性能的研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS对该工程中五跨简支铁路桥梁建立三维有限元分析模型,分析模型中桥梁支座由普通的盆式支座、基于该工程设计的铅芯橡胶支座,对这两种支座的隔震与非隔震简支桥梁的地震响应进行系统的对比研究,以评价该简支铁路桥梁的隔震性能。研究结果表明,与采用普通盆式橡胶支座的简支铁路桥梁相比,隔震后桥梁结构自振周期延长,桥墩墩底弯矩峰值、剪力峰值、曲率峰值均显著减小。
关键词：简支桥梁,隔震,铅芯橡胶支座,盆式支座
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