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臺灣減隔震橡膠支座設計

減隔震橡膠支座設計

1.減隔震原理

　　圖1為結構的加速度反應譜，從圖1可看出，延長結構的自振周期可以有效地減小結構的地震加速度反應，從而減小結構所受到的地震荷載。但是，隨著結構自振周期的延長，結構位移也同時增加，為了減小由于結構自振周期延長而增加的結構位移，可以采用增加結構阻尼的方法，由圖2可見，加大結構的阻尼，結構的位移能得到明顯的抑制。因此減震的機理是：

　　(1)增加結構的柔性以延長結構的自振周期，達到減小由于地震所產生的地震荷載;

　　(2)增加結構的阻尼或能量耗散以減小由于結構自振周期延長而增加的結構位移。

2.減隔震橡膠支座

　　我國橋梁橡膠支座的研究工作開始于20世紀60年代初，1965年在廣東肇慶的公路橋首次使用了板式橡膠支座，鐵路部門于1969年在安徽固鎮橋上使用了板式橡膠支座，目前板式支座在鐵路中、小跨度橋梁上廣泛使用。板式橡膠支座是由橡膠板與薄鋼板交替結合而成，由于薄鋼板對橡膠的橫向變形產生約束，使其具有非常大的豎向剛度;但在水平方向，薄鋼板不影響橡膠的剪切剛度，因而保持了橡膠固有的柔韌性。

　　研究結果表明：板式橡膠支座的力———位移滯洄曲線是狹長的，可以近似作線性處理。板式橡膠支座主要是靠增加結構柔性，延長結構周期來達到減震的效果，但其減小橋墩地震荷載的同時，也增加了梁體與墩臺之間的相對位移。鉛芯橡膠支座在一些多地震的國家中已廣泛應用于橋梁上。

　　自1978年至1992年新西蘭已有39座橋梁上采用了鉛芯橡膠支座，日本從1991年至1992年有10多座橋梁采用鉛芯橡膠支座，美國從1984年到1992年有20多座橋梁采用鉛芯橡膠支座，我國曾在首都機場新航站擴建道路工程的橋梁上采用鉛芯橡膠支座20多個。鉛芯橡膠支座是在普通橡膠支座中部豎直地灌入鉛芯而形成，利用鉛芯在地震動過程中的彈塑性性能來達到耗散地震能量的效果。由于鉛的屈服應力較低(約10MPa)，并在塑性變形條件下具有較好的疲勞特性，被認為是一種較好的阻尼器。

　　鉛芯橡膠支座具有較好的滯洄特性，其初始剪切剛度可以達到板式橡膠支座剛度的10倍以上，其屈服后的剛度接近于板式橡膠支座的剪切剛度，鉛芯橡膠支座的滯洄曲線近似呈現為雙線性行為，可用雙線性模型模擬。由于鉛芯橡膠支座構造比較簡單，能提供較大的阻尼，被認為是一種較好的減震支座。