桥梁减隔震装置分类及特点

成都济通路桥科技有限公司桥梁减隔震装置一、桥梁减隔震装置产品分类桥梁减隔震装置按大类可分为抗震支座、减隔震支座、阻尼器及减隔震伸缩装置。此外，桥梁设计中，将竖向力与水平力分离形成分离式支座，支座本体仅承受竖向力和转角，运营及地震水平力由水平力装置（水平力支座或阻尼器）承受，常见有的“普通钢支座+橡胶隔震支座”、“普通支座+阻尼器”、“普通支座+水平力支座”等。因其为两两组合，本文中不单独列出，各减隔震产品分类如图：1.1抗震支座抗震支座又分为抗震盆支及抗震球支两大类，剪切型抗震支座因剪断力一般设计较大，也归抗震支座一类，如图所示：(图中红星标志的为近年来新型产品，下同)成都济通路桥科技有限公司1.2减隔震支座减隔震支座分为橡胶隔震支座、摩擦摆支座、软钢阻尼支座、速度锁定支座、粘滞阻尼支座等，近期对减少振动方面的支座各厂均有所开发，将减振降噪型支座列入其中，如图所示：钢丝网支座是最近由同济大学开发的一种新型减隔震支座。十字型摩擦摆是由中规院等联合开发的一种新型摩擦摆支座，分离式摩擦摆支座是为了防止支座在正常运营过程中梁体抬高而新开发出来的一种摩擦摆，以洛阳双瑞、新筑股份、成都济通为代表。成都济通路桥科技有限公司1.3阻尼器阻尼器分为软钢阻尼器和油阻尼器两大类，桥梁上一般以三角板软钢阻尼器和卡榫软钢阻尼器应用较多，油阻尼器则一般为速度锁定器和粘滞阻尼器。如下图：SMA合金阻尼器及其与支座相结合应用目前在东南大学、重庆大学等多所大学均有研究，但因SMA材料价格太高、而支座吨位较大，目前很难有相应的SMA丝开发出来，目前尚处于微小模型模拟试验研究阶段。1.4减隔震伸缩装置以往，桥梁减隔震设计一般集中在支承等方面，而对于桥面部分关注较少，近年来，随着减隔震技术的发展，伸缩装置也开发出了少量减隔震伸缩装置，主要有剪切型和拉索型两大类，如减振降噪支座一般，伸缩装置也在该方面大力发展，将其列入其中，如图：成都济通路桥科技有限公司二、各类装置特点2.1抗震支座抗震支座，顾名思义，即硬抗。在减隔震设计早期阶段，为减少地震对桥梁的影响，在抗震支座基础上开发出了剪切型的抗震支座，即给定一定的地震力，使支座在此之前硬抗，而超过该值后侧变成活动支座，该类支座可以减小地震对桥梁的影响，但存在落梁的隐患。为改变此情况，同济大学在此基础上开发出了拉索支座，使支座位移达到一定值时，支座再次硬抗，从而解决了落梁的问题，同时具有一定的减震作用。各支座特点如下：支座形式图示结构特点缺点盆式支座球型支座剪力榫（水平力支座）普通剪切型支座在设计水平力达到之前硬抗，超过设计水平力后，剪力键剪断，成为活动支座结构简单，成本较低支座剪断后不能限位，容易落梁拉索支座在设计水平力达到之前硬抗，超过设计水平力后，剪力键剪断，成为活动支座达到设计位移后，拉索锁定，二次硬抗成本较高分级减震支座在设计水平力达到之前硬抗，超过设计水平力后，剪力键剪断，成为活动支座达到设计位移后，限位挡块锁定，二次硬抗成本较高剪切型硬抗型抗震支座结构简单，可靠属于硬抗型，对桥墩要求较高支座类型成都济通路桥科技有限公司2.2橡胶支座橡胶隔震支座主要有水平力分散支座、高阻尼/超高阻尼支座、铅芯支座等。近两年，同济大学开发了一种新型橡胶支座——钢丝网支座，改变了传统橡胶支座的受力模型，兼具有普通支座和高阻尼支座的特性。2.3摩擦摆支座经过多年的发展，摩擦摆支座百花齐放，先后出现在各种单摆支座，以及双摆、三摆支座等，单摆支座基于基本原理，又发展有双凹面、双曲面、柱面摆等多种形式。近年来，随着国内大位移支座的发展，普通单摆支座抬高的问题显得越来越突出，在此情况下，以洛阳双瑞、济通科技等为代表的国内厂家先后开发出了多种分离式摩擦摆结构，使支座在正常运行时梁体不产生抬高。各种摩擦摆结构特点如下：支座类型支座形式图示结构特点缺点滞回曲线水平力分散支座具有普通橡胶支座的优点，同时具有一定的阻尼比，约5%高阻尼支座具有普通橡胶支座的优点，同时具有较好的阻尼比，约12%-17%超高阻尼支座具有普通橡胶支座的优点，同时具有较高的阻尼比，约20%铅芯橡胶支座具有普通橡胶支座的优点，同时具有较高的阻尼比，约20%，同时具有较好的回复性橡胶具有一定的老化性，成本较高铅芯有一定的污染钢丝网橡胶支座具有普通橡胶支座的优点，同时具有较高的阻尼比及较大的位移橡胶具有一定的老化性可靠性暂不明确橡胶隔震支座橡胶具有一定的老化性，成本较高成都济通路桥科技有限公司支座形式图示结构特点缺点滞回曲线普通单摆结构简单，可靠两曲面相对布置，半径不同，一主转动，一主滑动双凹面单摆（济通）结构简单，可靠平面尺寸较普通大，高度较普通小，重心低，稳定性好两曲面相向布置半径不同，一主转动，一主滑动双曲面单摆（双瑞）结构简单，可靠两曲面相对布置，半径相同，转动与滑动同布支座平面尺寸相对较小制定JT/T927-2014《桥梁双曲面球型减隔震支座》双复合摆(新筑）三复合摆柱面摆只在单一方向具有摆的作用，一般适用于文物及精密器件减隔震等拉索摩擦摆（大通）结构较复杂，适合于减震与抗震结合的场合（即地震时，在设计位移内摩擦摆起减隔震作用，达到设计位移后拉索起抗震和防落梁作用）宝力JZQZ在设计位移之前，支座为普通球支，位移不产生抬高地震时达到设计位移后，剪力键剪断，摩擦摆起作用支座剪断后剪力钉滞留在滑道上，对支座产生影响震后修复不易震后不能复位双瑞KZQZ在设计位移之前，支座平动，位移不产生抬高地震时达到设计位移后，剪力键剪断，摩擦摆起作用支座剪断力计算困难，实际影响因素较多震后修复不易震后不能复位新筑TQGZ-B在设计位移之前，支座平动，位移不产生抬高地震时达到设计位移后，剪力键剪断，摩擦摆起作用剪力挡块采用铰接结构，剪断力计算准确，震后修复方便支座剪断力计算精确，实际影响因素少，但结构较复杂，成本高震后不能复位济通XBQZ在设计位移之前，支座平动，位移不产生抬高地震时达到设计位移后，剪力键剪断，摩擦摆起作用震后修复不易震后不能复位腾中FSQZ在设计位移之前，支座平动，位移不产生抬高地震时达到设计位移后，摩擦摆起作用震后修复不易震后不能复位分离型摩擦摆支座支座类型整体型支座位移时，梁体会抬高，不适用于位移量较大的桥梁结构较复杂，适合于建筑等大位移量场合成都济通路桥科技有限公司2.4阻尼器速度锁定器和粘滞阻尼器最先在桥梁上应用，由于其存在密封老化、漏油等不利因素，近年来，软钢阻尼器也在桥梁上得到了大量开发和应用，如宁波春晓大桥采用了三角钢阻尼器、上海大治河大桥采用了E钢阻尼器，昆明机场318国道跨沪昆铁路桥采用了减震卡榫等。近年来，新技术新材料的发展，磁流变、电流变阻尼器的研究方兴未艾，因受成本、材料等因素影响，目前在桥梁上应用不多，大多应用在汽车等小吨位装置上。各阻尼器特点如下：支座类型支座形式图示结构特点缺点滞回曲线三角板阻尼器利用软钢屈服消能，采用三角形断面，更换方便E钢阻尼器利用软钢屈服消能，采用E形断面，更换方便C钢阻尼器利用软钢屈服消能，采用C形断面，更换方便卡榫阻尼器利用软钢屈服消能，通过悬臂梁形式，获得较大的弹性位移和屈服位移，同时利用钢材强化特性防落梁，更换方便SMA阻尼器利用SMA的超塑性进行耗能，具有较好的回复性。一般利用SMA丝的拉伸变形进行设计1、SMA现阶段价格较高，约10000元/kg2、目前市场上大多为钢棒等，钢铰线较少，与支座不能有效的匹配粘滞阻尼器是通过将动能转化为热能的一个耗能体系，适用于悬索桥等易发热容易漏油速度阻尼器正常情况下可以自由伸缩，在发生地震或者较大制动力的情况下，才发生锁定，适用于简支和连续桥梁不适用于风振、车辆冲击等速度较低场合容易漏油磁流变阻尼器MR通过磁场变化控制阻尼力电流变阻尼器ER通过电压变化控制阻尼力油阻尼器均需电流，在桥梁等野外场合设备维护尚需进一步研究，对于桥梁等大吨位阻尼也需进一步研究，现阶段主要用于汽车等小阻尼装备震后复性能较差软钢阻尼器(桥梁）成都济通路桥科技有限公司2.5减隔震伸缩装置剪切型伸缩装置最早由德国毛勒、瑞士巴格巴等国际知名伸缩装置厂家研发，近年来，随着拉索支座的开发和发展，将拉索支座的理念延伸到伸缩装置，相继开发出了拉索型钢伸缩装置、拉索梳齿伸缩装置。如下：表中拉索梳齿伸缩装置在济通科技整体锚固伸缩装置基础上开发而成，具有减振降噪、抗震等功能。支座类型伸缩装置形式图示结构特点缺点剪切型伸缩装置支承箱未端设置有一个斜面，斜面间采用螺栓联接，当地震发生时，当位移量达到最小时，螺栓剪断，伸缩缝向上济出可保护伸缩装置不被损环，但梁体可能会发生碰撞拉索模数式伸缩装置在支承横梁与支承箱之间设置拉索，地震时，当位移量达到最大或最小时，拉索拉紧当位移达到极限时，拉索可将两侧梁体联为一体，从而起到共同抗震作用硬抗型，对伸缩缝两侧混凝土要求较高，可能会引起安装槽区混凝土破坏拉索梳齿伸缩装置在两相对锚板之间设置拉索，地震时，当位移量达到最大或最小时，拉索拉紧当位移达到极限时，拉索可将两侧梁体联为一体，从而起到共同抗震作用硬抗型，对伸缩缝两侧混凝土要求较高，可能会引起安装槽区混凝土破坏橡胶隔震支座