減隔震球鉸支座的開發研制起步較晚,二十世紀八十年代中期,新西蘭、日本、美國、德國等少數先進發達國家開始系統性研究減隔震支座,截至目前,新西蘭和日本研制的鉛芯板式橡膠支座較為成功,已廣泛應用于新西蘭、日本、美國、德國等多座橋梁及建筑結構工程,部分工程已經受過強烈地震的考驗,減隔震支座的抗震性能優越。
我國對隔震型支座的研究始于近幾年,還沒有形成成熟的系列化產品,僅部分用于建筑和橋梁結構,研制的步伐較國外相對滯后。在一些大型結構工程中,具有足夠大的承載能力的盆式支座和球形支座上具有良好效果。
減隔震設計方法是一種比較新的橋梁抗震設計方法,其在橋梁抗震中的應用在最近二十多年的時間里得到了廣泛的發展。所謂“減隔震”,包括兩層含義,一是減震,即利用耗能裝置消耗地震輸入的能量:二是隔震,即利用一些特殊裝置將地震能量的輸入路徑在某種程度上隔斷,以達到減小地震能量輸入,保護橋梁下部結構的目的。減隔震技術在橋梁結構中的應用往往是通過減、隔震支座來實現的。減隔震支座一般是通過橡膠的變形耗能,鋼構件的屈服耗能或者滑動摩擦耗能來達到減震的目的,同時通過地震作用下支座的變形使橋梁結構的周期延長來達到隔震目的。
普通的雙球(曲)面球鉸支座存在不可避免的缺陷:
1.正常工況和地震工況均采用同一組摩擦副,設計參數混淆,不能同時較好地滿足兩種工況下的需求。
2.在正常工況下,橋梁發生正常位移不但要克服支座摩擦副的摩擦阻力,同時也要克服梁體自重在支座球面上的分力,而且這個分力還比較大。因此,橋梁的正常位移受到較大影響;
3.球鉸支座豎向高度頻繁改變,對靜定結構的橋身產生次內力,長期作用對橋梁必將產生較大的疲勞損傷等影響;支座摩擦副長期受到偏載作用力,能否達到設計使用壽命是無法通過試驗取得驗證的。
分離式雙球面減、隔震球鉸支座是一種參考國外FPS摩擦擺支座,利用動、勢能轉化原理,將地震動能轉化為重力勢能,從而減弱地震對橋梁破壞的支座。
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