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工作时,GYZF4圆形四氟板式橡胶支座在竖直荷载作用下,嵌入橡胶片之间的钢板将约束橡胶的侧向膨胀,从而使垂直变形相应减小,可大大提高支座的竖向刚度。此时,支座的竖向总变形将为各层薄橡胶片变形的总和。加劲钢板在阻止橡胶层侧向膨胀的同时,对支座的抗剪刚度几乎没有什么影响。支座的水平位移量仅与支座橡胶的净厚有关。
GYZF4圆形四氟板式橡胶支座即是利用加劲钢板的刚性来满足竖向的刚度要求及利用橡胶的柔性满足梁体水平位移的要求。同时,二者相互作用,相互制约,共同完成受力要求。
3.板式橡胶支座的设计方法
计算支座反力并初步拟定支座平面尺寸;
计算支座位移并确定支座总高;影响板式橡胶支座位移的因素主要包括:活载下梁体下缘的伸长、温度收缩、预应力混凝土梁的收缩和徐变、汽车制动力等。
计算GYZF4圆形四氟板式橡胶支座转角、检算支座不脱空条件;
验算支座抗滑稳定性、抗震稳定性等。
4.板式橡胶支座的标准
GYZF4圆形四氟板式橡胶支座的标准是通过选定参数,将各种型号的支座统一起来。普通板式橡胶支座标准的参数为支座设计承载力和支座产生的变位。以直径为200mm的圆形橡胶支座为例:支座设计承载力为393KN,厚度分别为33mm、44mm、55mm,各种不同的厚度对应不同的允许大位移,不计汽车制动力时,分别为11mm、15mm、19mm。在选用支座时,首先计算出支反力,乘以安全系数,选用相应的承载力范围的支座平面尺寸;然后计算出支座产生的变位,选用的支座的允许大位移应大于支座产生的变位,从而得到相应的支座厚度。
因此,设计人员只需要计算出GYZF4圆形四氟板式橡胶支座设计承载力和支座产生的变位这两个参数,即可选择所需的橡胶支座。
一、支座变位
板式橡胶支座的标准参数包括支座的变位,因为橡胶支座的水平剪切变形能力是有一定限值的。当GYZF4圆形四氟板式橡胶支座的水平剪切变形不断增大,其核心受压有效面积不断减小,其竖向承载力会有所降低。因此,橡胶支座的大水平变形能力是由两种破坏情况中的小值来确定,即橡胶支座在承受竖向荷载的同时,由水平剪应变引起橡胶层的断裂破坏;导致丧失承受竖向荷载能力而破坏来确定。
因此,计算出来的不同的变位值需选用不同厚度的支座,既保证承受竖向承载的能力,又保证橡胶层正常工作。
同样,GYZF4圆形四氟板式橡胶支座的标准也需要支座变位作为一个参数。在不同地震荷载作用下,不同的桥梁,质量及刚度均不同,支座产生的变位不同;对于跨径相同,墩高不同的桥梁,支座同样产生不同的变位;而且由第三章介绍可知,铅芯橡胶支座的耗能原理为产生比普通橡胶支座大的变位,使滞回环的面积增大,消耗地震能量,达到降低地震的作用,在同样地震荷载作用下,消耗地震能量的大小取决于支座产生变位的大小。同时,在地震作用下,隔震桥梁的非线性变形主要集中于铅芯橡胶支座中,由铅芯提供的阻尼又限制了过大变位的产生。即铅芯橡胶支座既产生很大的变位,又限制过大的变位。所以,支座变位是将各种不同情况桥梁统一起来的参数,又是铅芯橡胶支座设计及标准的一个重要参数。
GYZF4圆形四氟板式橡胶支座的选择就是在不同水准地震作用下,上部结构实际允许的大变形与地震力降低关系之间的协调。铅芯橡胶支座的设计是一个迭代过程,必须首先假定铅芯橡胶支座的有效设计变位uBe,进而得到铅芯的等价刚度及等价阻尼,才能用于其后的分析。但初始变形的假定值如何选取比较合适,一般文献均没有提及。
从目前关于隔震桥动力响应的分析可知,当隔震桥梁设计的比较合理的时候,一般隔震周期相对较长,且响应基本以隔震支座变形为主,桥墩变形所占比例较小。因此,依据范立础《桥梁减隔震设计》,根据GYZF4圆形四氟板式橡胶支座的初始刚度得到结构的基本周期,通过弹性反应谱得到隔震桥在弹性情况下的变位,并将此变位值作为隔震支座的初始变形,进行随后的反应谱分析,这样整个迭代过程收敛比较快。
