山东临沂 双曲面球型减隔震支座的应用
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双曲面球型减隔震支座的应用

在球型滑动支座基础上改造的双曲面球型减隔震支座，具有构造简单、承载力大、耐久性好等优点，自从被开发以来，其在桥梁减隔震设计中已经得到了越来越多的应用。文章阐述了双曲面球型减隔震支座的工作原理和力学特性，选取了其较常使用的连续梁桥模型，从而为合理的支座参数选取提出建议。

工程结构的减隔震技术是指通过采用减隔震装置来尽可能地将结构或部件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开来，大大减少传递到上部结构的地震力和能量。使地震作用下大部分能量集中于减隔震装置，而降低下部结构所承受的惯性力和延性需求。以在桥梁抗震中采用减隔震支座为例，由于采用了这种新技术，一方面提高了桥梁结构的抗震性能，另一方面也降低了造价。甚至在有些情况下，采用这些减隔震技术是解决实际桥梁结构抗震问题的有效途径。

一、双曲面球型减隔震支座概述
双曲面球型减隔震支座是一种新开发的减隔震钢支座，由于其与橡胶类减隔震支座相比具有构造简单、承载力大、耐久性好等优点，自从被开发以来，其在桥梁减隔震设计中已经得到了越来越多的应用，特别是在一些跨径较大的桥梁中得到了较广泛的应用。双曲面球型减隔震支座的设计参数主要是滑动球面与转动球面的球心距以及滑动球面的摩擦系数，球心距和摩擦系数取值的不同，支座所达到的减隔震效果不同。为了得到较为理想的减隔震效果，需要研究支座设计参数对减隔震效果的影响，从而使工程设计人员在不同条件下选用该支座时能够取用较合理的支座设计参数，从而得到较为理想的减隔震效果。
二、桥梁减隔震支座的设计思想
减隔震支座设计的目的是使地震作用下大部分能量集中于减隔震支座，而降低下部结构所承受的惯性力和延性需求。减隔震支座设计需要将桥梁受到的地震作用进行集中，由减隔震支座承受大部分的能量冲击，从而减小桥梁下部结构的负荷。桥梁减隔震控制措施可以分为被动控制、主动控制、半主动控制、混合控制、智能控制等类别，其中被动控制没有外部能量输入，主动控制存在外部能量输入，后三种控制均有部分能量输入。
多质点体系在受到地震作用条件下的震动方程由结构质量、反应位移、阻尼、速度、刚度矩阵、加速度矩阵等因素组成，由此可见桥梁结构在受到地震作用条件下的震动反应与结构的刚度、质量等因素有关。主动控制借助外界能量来提供结构控制力，如果桥梁属于大跨度结构，需要的外界能量很大，在具体实施过程中存在一定的难度，通常采用被动控制来进行减隔震支座的设计。被动控制是借助消能元件等设施来吸收地震作用的能量，使桥梁下部结构承受的地震作用能量降低到可承受范围之内，以实现减振隔振的目的。
采用被动控制来设计减隔震支座的方法主要有两点，一点是对墩台与梁结合处设置铅芯叠层橡胶支座、高阻尼叠层橡胶支座等具有减隔震功能的桥梁支座或阻尼器，另一点是对梁体与防震块间隙处设置橡胶垫层，对梁体外侧做好防震落梁措施。和以往单纯的依赖增大配筋率等方法相比，采用上述设计思想与方法能够减少工程量，在保证减振隔振效果的同时还有显著的经济效益。