城市抗震体系概要.ppt

桥梁减隔震装置应具备3个基本功能: 正常使用功能:即正常使用条件下的竖向和水平向的强度和刚度可以保障桥梁正常工作; 周期延长功能:即在地震作用下可通过延长结构基本周期，可避开地震能量集中的频率范围，从而减小结构的地震响应; 能量耗散功能:即通过能量耗散来减小地震作用下结构的响应。 桥梁减、隔震支座 减隔震装置的构造宜尽可能简单、性能可靠。 隔震体系装置（位移相关装置） 1.铅芯橡胶支座 2.高阻尼橡胶支座 3.摩擦摆式减隔震支座 减震体系装置（速度相关装置） 1.金属阻尼器 2.摩擦阻尼器 3.黏性材料（液压）阻尼器 高阻尼、铅芯减隔震装置 高阻尼橡胶支座结构形式和一般板式橡胶支座相同，采用高阻尼橡胶制造，通常阻尼比可以达到10-15%。 铅芯橡胶支座是在一般板式橡胶支座的基础上，在支座中心放入铅棒，以改善橡胶支座的阻尼性能的一种抗震支座。其初始刚度和阻尼比可以通过铅芯的直径来调整，通常阻尼比可以达到15-20%。橡胶支座承受结构物的重量及水平力，使铅芯产生滞后阻尼的塑性变形，并通过橡胶提供水平恢复力。 高阻尼、铅芯减隔震装置 高阻尼、铅芯减隔震装置 b、钢制阻尼减隔震装置 由软钢制成的钢板耗能器滞回特性稳定，低周疲劳性能好，且对环境和温度的适应性能强和长期性能稳定的优点 存在问题： 支座结构复杂、面积庞大，致使桥梁墩台尺寸增大，施工安置麻烦，允许墩梁相对位移有限 单向活动支座无法实现多向减震 地震作用下支座破坏后存在残余位移，修复更换困难 摩擦摆式减隔震装置 摩擦摆隔震装置在1985年由美国的Zayas等人提出，同年摩擦摆支座（FPB）由美国EPS公司发明。摩擦摆支座隔震消能原理是利用滑动面的设计延长结构的振动周期,以大幅度减少结构因地震作用而引起的放大效应，通过支座的滑动面与滑块之间的摩擦来达到消耗地震能量。此外，其特有的圆弧滑动面具有自动复位功能，可以有效地限制隔震支座的位移，使其震后恢复原位。摩擦摆支座造价低、施工简单、承载能力高,除有一般平面滑动隔震系统的特点外，还具有良好的稳定性、复位功能和抗平扭能力。 摩擦摆式减隔震装置 该隔震装置的作用原理是桥面支承在可滑动的球形曲面上，当桥面与桥墩发生相对位移时，它就像钟摆一样运动。因此任何一个水平运动都会产生一个重力的竖向提升，如忽略摩擦力，该体系的运动方程近似于一个质量相等的钟摆运动，钟摆长度为球面的曲率半径。如果摆锤式减隔、震支座承受的荷载为W，水平位移为D，摩擦系数为μ，R为滑动曲面的曲率半径 则其水平力为： 水平刚度为： 隔震结构的周期为： 摆锤式减隔、震支座的等效刚度为： 等效阻尼比为： 摩擦摆式减隔震装置 摩擦摆式减隔震装置国内外应用 摩擦摆式减隔震装置国内外应用 摩擦摆式减隔震装置国内外应用 摩擦摆式减隔震装置国内外应用 可用减隔震装置体系 摩擦摆支座体系√ 粘滞性阻尼器体系√ 粘弹性阻尼器体系（造价过高，效果不明显） 熔断式阻尼器体系（造价略高，国内未有先例） 摩擦摆支座+粘滞性阻尼器体系√ 全漂浮+阻尼器体系（稳定系数过低） 可用支座布置形式 d、液体粘滞阻尼器——以速度作为控制条件  F = C Vα e、粘弹性阻尼器Both Damping and Structural Stiffness F = Keff U + Cúα f、熔断阻尼器 加州里奇蒙德大桥熔断阻尼器 g、限位阻尼器——以位移为控制条件 带限位阻尼器的模型 h、) 桥梁减隔震-摩擦摆支座（FPI支座） FPI是将滑动支座和钟摆的概念相结合构成一种新的隔震装置。支座可以在任何方向滑动，其尺寸主要由最大设计位移控制。 PTFE支承材料 关节式摩擦滑块 镀铬钢球形曲面 土耳其BoluViaduct高架桥采用536个摩擦摆支座，加州福尔松的美洲河桥采用48个摩擦摆支座，密西西比河上I-40大桥采用摩擦摆支座。旧金山大桥采用摩擦摆支座+阻尼器。 国内曲江大桥采用摩擦摆支座，苏通大桥采用摩擦摆支座+阻尼器。 1、土耳其Bolu高架桥 跨欧洲的土耳其BoluViaduct 高速公路高架桥梁， 在1999年7.2级Duzce 地震中，原设计使用的钢屈服耗能装置和盆式橡胶支座在地震中严重破坏。 美国土木工程学会专门派代表团进行考察鉴定，并协助重新设计，最终采用536个摩擦摆支座对震后桥梁进行加固。 旧金山海湾地区的Benicia-Martinez 桥在1989 年Lom