[发明专利]延性抗震体系专用高性能橡胶支座

说明书

本发明涉及延性抗震体系专用高性能橡胶支座，包括由多层加劲钢板和橡胶基复合材料叠层布置形成支座本体，支座本体上下层设置有支座板，上支座板和下支座板分别设置有锚固螺栓；满足在地震工况下支座剪切变形1的要求；支座上下钢板通过锚固螺栓与梁底和墩顶连接，满足支座在地震作用下不发生滑移。本发明通过支座在梁底之间设置套筒、锚杆连接，满足支座抗滑移稳定性的要求。采用加劲钢板和橡胶基复合材料叠层布置，有效的提高支座的水平刚度，能达到常规橡胶支座的1.3～2.0倍，满足支座延性抗震设计中作为能力保护构件的剪切变形要求。通过设置不同刚度的支座来分配各墩承担的地震水平力，切实提高桥梁抗震性能，节约工程造价。

技术领域

本发明涉及建筑工程及桥梁结构领域，具体涉及一种延性抗震体现专用高性能橡胶支座。

背景技术

支座作为桥梁传力的重要构件，是实现桥梁抗震设防目标的关键节点之一。预制桥梁横向一般由多片梁组成，需要的支座相应也比较多，在不宜采用多个盆式或球形支座的情况下，一般均采用橡胶支座。常用的橡胶类支座有普通板式橡胶支座、水平分散力支座、高阻尼橡胶支座、铅锌橡胶支座等。国内橡胶支座规格单一，设计采用与支座实际指标性能差别大。由于普通板式支座抗滑移、剪切变形能力的不足，除非增设辅助抗剪设施来提高水平承载能力，但该装置与支座的共同工作匹配、对桥梁正常使用状态的影响、景观等方面的影响都存在一些问题，因此可以弹性体系实现的只能采用延性体系，延性体系可以实现的只能采用减隔震体系，不能更合理的选择桥梁抗震体系，不但人为提高了实现桥梁抗震设防目标的难度。

国内外普通板式橡胶支座如图1所示，由加劲钢板和橡胶层组成，主要存在以下问题：(1)水平刚度规格少的缺点：普通板式橡胶支座，剪切模量1.0、1.2，虽然国内规格(厚度)有三种，但刚度差别不大；(2)支座与主梁，支座与桥墩之间无锚固螺栓，抗滑移能力不足。

采用橡胶类支座的桥梁结构主要有三种抗震体系：(1)弹性抗震体系；(2)延性抗震体系；(3)减隔震体系。

弹性抗震体系适用于抗震要求不高或无的地区，如0.05g及0.10g，0.15g场地条件较好地区。延性抗震体系在桥墩形成塑性铰耗散地震能量，支座为能力保护构件，适用于0.1～0.2g地区。减隔震体系通过减隔震装置(支座)消耗地震能量，适用于0.15g，0.2g场地条件较差地区及0.2g以上地区。

常规的公路桥梁板式橡胶支座的构成相对于其他支座构造比较简单，它是由薄钢板与橡胶片置于胎具中经过硫化、粘合而成，因为板式支座具有足够的竖向刚度。适用于6度、7度区(0.1g)的板梁及场地类型较好的小箱梁结构。

现有技术中常规板式橡胶支座主要存在以下问题：

(1)剪切变形不满足要求

常规普通板式橡胶支座剪切模量G＝1.0Mpa，规范要求：E1地震弹性设计，tanr≤1.0；E2地震延性设计，支座为能力保护构件，tanr≤1.0。在地震作用下，常规普通板式橡胶支座剪切变形大部分都已经超过了100％，甚至达到200％以上。

(2)抗滑移稳定性差

仅靠摩擦力抵抗地震水平力作用，支座未与主梁和桥墩进行有效连接，在较大水平地震力作用下发生滑移。

目前国内外对延性设计专用的橡胶类支座研究基本空白。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中的问题，研制了一种延性设计专用高性能板式橡胶支座，通过提高支座的剪切刚度满足规范要求的支座剪应变。

通过理论计算由图2“30m小箱梁支座剪切应变与墩高关系图”可知，墩柱越高，剪切应变满足规范限值需要的刚度越小；由图3“30m小箱梁支座剪切应变与支座刚度关系图”可知，随着支座刚度的增加，支座剪切应变减小。