自从九运会广州体育馆使用减震支座以来,已在40多个工程中使用过,如北京五环路杏石口红山桥(跨度62米)段。天津海河大桥、北京国家大剧院、奥运五棵松体育文化中心、北京首都机场三期工程等。弹性元件的设计也是减震制作设计的难点,其中两个主要参数:支座刚度和减振位移值。疲劳寿命,防腐措施等。乡镇企业不具备此设计能力和生产合格产品的能力。往往不设计,随便拿个弹簧即使用,殊不知和汽车弹簧的参数相差十倍以上。
现有钢支座存在的问题:“转动中心不能协调问题”
瞬时转动中心的求取,需进行复杂的数学运算。由计算机程序完成。如不协调,支座将转不动,内力值与计算结果不符。
六、支座的工程实践:
① 首都四机位机库:35000kN支座。
② 上海虹桥机场、浦东机场。
③ 广州九运会体育馆。
④ 360米跨转体施工广州丫髻沙大桥。
⑤ 628米跨度南京长江二桥(支座位移量为1300mm)。
⑥ 深圳市民中心。
⑦ 天津海河大桥
⑧ 北京五环路杏石口立交桥
⑨ 国家大剧院等共100多个国家重点工程。
南京长江二桥,跨度628米,承载力10000kN.要求大地震时桥梁转变为漂浮体系。其他桥梁结构如:北京工程;天津海河大桥,承载18000kN、抗拔力双曲面减震支座、奥运五环等20余工程;
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七、橡胶支座存在的问题——不能释放弯矩。
结构变形前,橡胶支座受力均匀,反力合力中心在中间,当桥梁变形后,支座受力不均匀,(如上图)支座反力合力移位,形成反力矩M=N·e;该力矩和主动力矩M大小相等,方向相反。故该主动力矩并未释放(主要因为反力沿公法线方向作用。)而钢支座的反力合力,无论梁体变形前后,永远通过球心。不会产生弯矩。故而弯矩得到释放。
八、现代国外支座简要点评
欧洲、日本橡胶支座应用较广。但对于橡胶支座的理论问题研究不多、不够深入,对工程中出现的问题也未研究。工程开发只注重产业化。忽视了理论和工艺研究。生产力发展到今天,任何产品的理论研究需走在前面,以指导产品开发。这就是科学和技术的关系。科学是规律,技术是应用、产品。产品开发不能违反客观科学规律。
1、德国产品——抗震、抗拔球形钢支座:
2、日本各类支座——橡胶支座、钢支座。
日本铅芯橡胶支座—免震支座(消能支座,用于大楼、桥梁 )
目前有许多问题值得研究。存在问题看上表(橡胶支座与钢支座性能对比表)。主要问题有:
1、可以转动但不能释放弯矩。
2、刚度小,引起构造为橡胶与钢板相间,故水平刚度更小。跑位后不能自动复位。对下部结构支承平面的水平度要求极高。否则,在自重和振动下,自重下即跑位,且复位困难。
3、老化迅速,据化工研究所提供的资料称:一般不超过十年即老化。单因素的加速老化试验已证明不可靠,与自然老化相差甚远。
4、免震铅芯橡胶支座的耗能效果似有夸大。经我所多年试验研究其效果有限。华中理工大学唐家祥教授推出的铅芯支座应进一步检查落实。(注意:结构吸收的能量,还是支座本身吸收的能量,二者因质量相差甚远,故吸收的能量也相差甚远。不能偷换概念。实验条件如何,也应分辨清楚,实验时的质量极为有限。不能代表实际工程的情况)。
铅芯主要使用铅的常温重结晶性能,变性后将变形能立即转化为热能释放。质量很小的铅芯,怎能吸收如此大的能量。应计算支座与结构的质量关系。(即支座所占的比例)。然后再考录耗能系数。
日本人告诉中国人可将地震能量消耗40%以上。但经我所实验(只是支座吸收能量的15-20%,而不是整个地震能量的40%,。我所实验了约十种以上材料、软铅、硬铅…等——日本人的商业道德值得推敲——-不敢恭维。)
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