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減隔震球型支座的開發(fā)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(shù)先進發(fā)達國家開始系統(tǒng)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震的考驗,減隔震支座的抗震性能優(yōu)越。優(yōu)質材料的采用提高了設計面壓,減小了支座的尺寸,減輕了重量,降低了工程造價。
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。
球型支座非線性有限元分析1.1支座基本結構球型支座由上支座板(含不銹鋼板)、球冠襯板、下支座板、平面聚四氟乙烯板、球面聚四氟乙烯板和防塵結構,以及輔助部件(如轉動套,錨固螺栓)等組成。球型支座基本結構如圖1所示。注:1—上支座板;2—下支座板;3—球冠襯板;4—平面聚四氟乙烯板;5—球面聚四氟乙烯板圖1球型支座基本結構示意梁端的豎向荷載是由上部結構(橋跨等)、上支座板、平面聚四氟乙烯板、球冠襯板、球面聚四氟乙烯板、下支座板傳遞到橋墩上。1.2支座有限元模型建立為了方便建模,提高計算效率,不考慮支座中對計算結果幾乎沒有影響的結構,如防塵結構和輔助部件。鋼鉸支座型系列抗震拉壓支座與其它系列支座相比,不僅抗震減振結構合理,性能更加可靠,而且在支座表面采用耐海洋大氣,抗紫外線防腐處理,確保并延長了支座的使用壽命。根據(jù)之前的研究結果,在支座有限元計算中,需要加入上部結構(橋跨)和下部結構(墩臺),這樣可以使計算結果更加準確,更加貼合實際;橋跨和墩臺模型尺寸,依據(jù)之前研究結果確定。由于球型支座結構和荷載的對稱性,取支座的軸向1/2截面采用平面軸對稱模型進行有限元建模和計算,單元選擇Plane82
普通的雙球(曲)面支座存在不可避免的缺陷:
? 正常工況均采用同一組摩擦副,設計參數(shù)混淆,不能同時較好地滿足
兩種工況下的需求。
? 在正常工況下,橋梁發(fā)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;
? 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。