超高阻尼隔震橡胶支座在地震烈度区桥梁上的应用研究

杜晓明李龙涛姚尧

中建五局第三建设有限公司

摘要：桥梁由上部结构、下部结构、支座系统和附属设施四个基本组成部分。支座作为连接上部结构和下部结构的纽带，它能将桥梁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，因而需要足够的性能指标要求；但由于它在桥梁工程造价中所占比例很小，往往未引起工程技术人员的重视。随着桥梁建设事业的发展，各种桥式大跨度桥梁不断涌现。因而，对桥梁支座的承载能力及隔震能力、适应位移和转角能力的要求不断提高，需要开发和研究与之相适应的各种新型桥梁支座，超高阻尼隔震橡胶支座采用高阻尼橡胶制成的阻尼比大于20%的隔震橡胶支座，通过支座在水平方向的大位移剪切变形及滞回耗能，同时利用结构地震响应的性质，通过延长结构的周期和提高阻尼值达到减轻地震作用的目的。

关键词支座超高阻尼阻尼比高阻尼橡胶

桥梁支座必须具有足够的承载能力，以保证安全可靠地传递支座反力（垂直力和水平力）。其次支座对桥梁变形（位移和转角）的约束应尽可能地小，以适应梁体自由伸缩和转动的需要。此外桥梁支座应便于安装、养护和维修，并在必要时进行更换。

基本原理

超高阻尼隔震橡胶支座具备基本的承载力要求以外，依靠橡胶的弹性在支座发生剪切变形转角等工况时能够自由复位，另外依靠隔震装置延长桥梁的自振周期，增加结构阻尼特性，从而降低桥梁结构在地震中的加速度反应；同时可以将地震力均匀地分布到各个桥墩上，避免了地震力集中在某一个桥墩上，保证了桥梁的安全。

超高阻尼隔震橡胶支座采用超高阻尼薄橡胶材料与薄钢板交替叠合，经高温、高压硫化而成的一种橡胶支座，具备良好的阻尼性能。超高阻尼隔震橡胶支座既可以保持叠层橡胶支座所具有的良好力学性能，超高阻尼橡胶支座依靠橡胶大分子链段的内摩擦及链段的协同作用，吸收大量的振动能量，同时具有更高的阻尼值，阻尼比大于20%，具有优良的隔震、耗能、抗冲击破坏能力。

该系列产品适用于9度（0.40g）及以下地震烈度区的各类公路及市政桥梁。其所具有的特点如下：

①水平变位能力强，可有效吸收地震能量；②水平刚度适中，满足地震和常规位移需求；③材料阻尼效果好，具有良好的耗能能力；④改善受力，经济环保，降低工程总造价；⑤安装及检修更换方便，运营维护成本较低；

超高阻尼隔震橡胶支座—支座与墩、梁之间采用套筒连接，支座顶面及底面不设预埋钢板，上、下内连接钢板和套筒之间采用锚固螺栓连接，本体有矩形和圆形两种类型，矩形支座结构示意图如图1，圆形支座结构示意图如图2.

图1矩形支座结构示意图

图2圆形支座结构示意图

表1板式橡胶支座与隔震橡胶支座结构及性能对比表

安装时，支座顶面一般不设坡度。与钢箱梁连接时，支座顶部的上调平钢板采用楔形板，与钢箱梁可以采用螺栓连接，也可以采用焊接连接，螺栓连接对钢箱梁加工时的预留孔位置及按照精度要求极高，稍有差别就会造成螺栓孔与螺栓位置错位，然而箱室内侧空间狭小，想要在箱式内再进行孔位调整，难度极大；而焊接将支座连接钢板和上预埋钢板先进行焊接，再将上预埋钢板与钢箱梁焊接，施工方便，在后期更换支座时，也只需要将焊缝刨掉即可拖出支座进行更换。与现浇梁连接时，在上预埋钢板上部预留一定的混凝土楔形块，在安装现浇梁底模的时候，在支座上预埋钢板上部埋设楔形混凝土块钢筋，安装楔形块模板，在浇筑现浇梁混凝土时一并浇筑，安装相对简单。超高阻尼隔震橡胶支座有个特别的安装优势就是支座在四个方向以及上下没有区别，只需要按照平面位置将其安装即可，避免了类似其他支座有方向安装错误的情况。

结语

超高阻尼隔震橡胶支座在力学性能和现场安装都有一定优势，适应建筑行业发展的需求，在地震中可以有效地吸收地震能量、减轻地震响应，还可以节省造价，从某种意义上来说，这是现阶段解决实际结构抗震问题的唯一途径。

参考文献

[1]《桥梁支座》（1994版）庄军生

[2]JT/T928—2014《桥梁超高阻尼隔震橡胶支座》

[3]《HDR系列高阻尼隔震橡胶支座设计指南》中国交通建设2012年5月

[4]《超高阻尼隔震橡胶支座安装指导及维护手册》欧维姆2019