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摩擦擺隔震支座發(fā)展的原因及參數(shù)選取原則

摩擦擺隔震支座類型繁多，總體而言可分為上部滑動(dòng)式和下部滑動(dòng)式兩種。其工作原理大致相同：中間層滑塊由高強(qiáng)抗壓材料構(gòu)成，滑塊的圓弧形滑動(dòng)面在下部結(jié)構(gòu)發(fā)生地震位移的時(shí)候，由于上部結(jié)構(gòu)的重力及底板滑動(dòng)面的圓弧形設(shè)計(jì)，總能產(chǎn)生向心的回復(fù)力，同時(shí)在整個(gè)地震位移過(guò)程中滑塊和滑動(dòng)面之間通過(guò)摩擦耗散能量。另一方面由于滑塊的轉(zhuǎn)動(dòng)面與上蓋板的關(guān)節(jié)接觸方式，上部結(jié)構(gòu)總能保持水平狀態(tài)。

由于中間層滑塊抗壓強(qiáng)度限制，我國(guó)目前摩擦擺隔震支座僅在公路橋梁的中小跨徑的連續(xù)梁體系中使用，常采用兩種支座形式，柱面摩擦擺隔震支座和球面摩擦擺隔震支座。柱面支座單方向(橫橋向>具有回復(fù)能力，與之垂直方向(縱橋向)僅有摩擦耗能能力，一般位于過(guò)渡或中間墩上；球面支座各個(gè)方向均具回復(fù)能力，一般置于固定墩上。摩擦擺隔震支座實(shí)用中存在以下關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，限制了其在橋梁抗震領(lǐng)域中的使用。

1)在動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題：

為確保車輛荷載下減隔震橋梁的穩(wěn)定，摩擦擺隔震支座須設(shè)置抗震銷，但突發(fā)地震下抗震銷何時(shí)剪斷、突然剪斷時(shí)墩柱、樁基的性能目標(biāo)能否得到滿足，缺乏一種計(jì)算手段。

2)摩擦系數(shù)的問(wèn)題：

摩擦擺隔震支座的摩擦系數(shù)不僅與接觸面的材料特性有關(guān)，還與接觸面的壓強(qiáng)、滑動(dòng)速度等有關(guān)。實(shí)際支座在橋梁體系中的摩擦系數(shù)，一般只能通過(guò)測(cè)量材料在一定壓強(qiáng)和一定滑動(dòng)速度下的摩擦系數(shù)來(lái)確定。因而雖然摩擦系數(shù)對(duì)于橋梁減隔震性能影響很大，但要 控制支座的摩擦幾乎不太可能。

摩擦擺隔震支座設(shè)計(jì)參數(shù)的選取原則

運(yùn)用上文提及的兩種計(jì)算模型進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程反應(yīng)分析時(shí)，摩擦擺隔震支座的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為滑動(dòng)摩擦系數(shù)p和支座的滑動(dòng)面半徑月。本文就其在規(guī)則連續(xù)梁橋中的選取原則及需考慮的因素給出下述建議

1)摩擦擺隔震支座的滑動(dòng)面半徑R或屈后剛度K和摩擦系數(shù)對(duì)墩柱內(nèi)力影響都較大。屈后剛度和摩擦系數(shù)越小墩柱剪力、彎矩越小，而墩梁相對(duì)位移越大，因而要得到好的減震效果必須進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)比選分析。

2)支座的合理滑動(dòng)面半徑的選取時(shí)應(yīng)注意：

小滑動(dòng)面半徑由支座材料接觸面壓強(qiáng)，及支座的體積確定，實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們可以通過(guò)如下方式確定支座滑動(dòng)面半徑下限。

3)支座的摩擦系數(shù)，比較容易控制的是動(dòng)摩擦系數(shù)，一般情況主要由接觸面的材料性質(zhì)來(lái)控制，例如對(duì)于國(guó)內(nèi)目前可用的分片聚四氟乙烯板材(填充或不填充硅脂)其動(dòng)摩擦系數(shù)可控范圍為0.06—0.12。對(duì)涂硅脂的聚四氟乙烯板材還應(yīng)考慮不同溫度下摩擦系數(shù)變異時(shí)地震響應(yīng)的影響。

4)考慮設(shè)計(jì)施工中的種種誤差，支座的屈服力和屈服剛度的由支座墩位控制可能會(huì)有15％左右的變異。所以對(duì)支座的屈后剛度和摩擦系數(shù)的選取應(yīng)有一定的調(diào)整空間。

5)在可選范圍內(nèi)選擇多組支座參數(shù)后，應(yīng)當(dāng)采用上文提到的計(jì)算模型，在恒載初內(nèi)力的條件下進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程反應(yīng)分析對(duì)減隔震效果進(jìn)行比較，從而確定合理的支座設(shè)計(jì)參數(shù)。