摩擦摆支座的设计和应用体现了其在抗震领域的重要作用。它不仅在房屋建筑中得到应用,还被广泛应用于桥梁、大型储油罐等结构上。以桥梁为例,摩擦摆支座是桥梁构件减隔震领域的三款主要产品之一,与橡胶支座和钢阻尼支座并列。相比其他支座,摩擦摆支座因其较大的承载力和复位功能,在中大吨位桥梁中得到了广泛应用。例如,设计最大承载力达到180MN的摩擦摆支座已应用于实际工程中。
摩擦摆支座是一种结构支承装置,一般由钢板、摩擦材料和支承面板等组成。在建筑结构中,摩擦摆支座扮演了很重要的角色,主要有以下几个作用:
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耐久性高:球面滑动面采用高耐磨材料制成,具有较长的使用寿命和良好的耐久性。
对于桥梁支座,摩阻系数是衡量其滑动性能的关键指标,标准值应≤0.03。每 2 年进行一次摩阻系数检测,能够及时发现摩阻系数的异常变化,如因硅脂干涸、滑移面磨损等原因导致摩阻系数增大,可及时采取相应的维护措施,如补注硅脂、修复滑移面等,确保支座的滑动性能正常 。
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建筑支座与不锈钢板位置要视安装时温度而定,若不锈钢板有足够长度,则任何季节可按不锈钢板中心安置。建筑中有些支座为克服支座即要承受压力又要承受拉力。桥面的切缝、清槽按预留的槽口宽度用切缝机对路面的油面层进行切缝。桥面连续缝处,变形假缝的宽度和深度设置得不够规范,不够统一,这也不同程度地影响着连续缝的正常工作。
承载力验算:隔震层支墩、支柱及相连构件应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算
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隔震装置四项基本特性(确保减震效果):水平刚度低:使结构自振周期远离场地地震周期(通常延长至 2-3s),避免共振;竖向刚度高:承受上部结构竖向荷载,压缩变形≤橡胶厚度的 15%;大水平变形能力:剪切应变≥250%,适应强震下的水平位移;足够阻尼比:通过橡胶内摩擦或铅芯(LRB 支座)耗散地震能量,阻尼比≥5%。
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在连续梁桥的设计中,支座布置是一个至关重要的环节,它直接关系到桥梁结构的受力性能和稳定性。根据工程经验和相关规范要求,单联长度≤200m,跨数≤6 跨时,桥梁结构的受力状态相对较为理想,支座的布置也相对简单。当超过这一范围时,就需要对固定支座位移量进行严格验算。例如,某连续梁桥单联长度达到 220m,跨数为 7 跨,在设计过程中,通过有限元分析软件对不同工况下的固定支座位移量进行了详细计算,发现靠近滑动支座的固定支座在温度变化、混凝土收缩徐变以及车辆荷载等因素的综合作用下,位移量超出了普通支座的设计允许范围 。针对这一情况,经过结构工程师的反复论证和计算,决定在合适位置增设滑动支座,且滑动支座间距≤30m。通过增设滑动支座,有效地分担了固定支座的位移压力,使得桥梁结构在各种工况下的位移均能控制在安全范围内,保证了桥梁的正常使用和结构安全 。
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根据工程技术调查统计数据,目前在用桥梁中有相当比例的支座存在不同程度的病害问题。调查显示,约有20%的桥梁支座病害状况较为严重,急需进行更换或调整处理,否则将直接影响桥梁整体结构的安全性和耐久性。
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