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自從九運會廣州體育館使用減震支座以來,已在40多個工程中使用過,如北京五環路杏石口紅山橋(跨度62米)段。天津海河大橋、北京國家大劇院、奧運五棵松體育文化中心、北京首都機場三期工程等。彈性元件的設計也是減震制作設計的難點,其中兩個主要參數:支座剛度和減振位移值。疲勞壽命,防腐措施等。鄉鎮企業不具備此設計能力和生產合格產品的能力。往往不設計,隨便拿個彈簧即使用,殊不知和汽車彈簧的參數相差十倍以上。

現有鋼支座存在的問題:“轉動中心不能協調問題”


 

瞬時轉動中心的求取,需進行復雜的數學運算。由計算機程序完成。如不協調,支座將轉不動,內力值與計算結果不符。

六、支座的工程實踐:

① 首都四機位機庫:35000kN支座。

② 上海虹橋機場、浦東機場。

③ 廣州九運會體育館。

④ 360米跨轉體施工廣州丫髻沙大橋。

⑤ 628米跨度南京長江二橋(支座位移量為1300mm)。

⑥ 深圳市民中心。

⑦ 天津海河大橋  

⑧ 北京五環路杏石口立交橋 

⑨ 國家大劇院等共100多個國家重點工程。

南京長江二橋,跨度628米,承載力10000kN.要求大地震時橋梁轉變為漂浮體系。其他橋梁結構如:北京工程;天津海河大橋,承載18000kN、抗拔力雙曲面減震支座、奧運五環等20余工程;

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七、橡膠支座存在的問題——不能釋放彎矩。

 

結構變形前,橡膠支座受力均勻,反力合力中心在中間,當橋梁變形后,支座受力不均勻,(如上圖)支座反力合力移位,形成反力矩M=N·e;該力矩和主動力矩M大小相等,方向相反。故該主動力矩并未釋放(主要因為反力沿公法線方向作用。)而鋼支座的反力合力,無論梁體變形前后,永遠通過球心。不會產生彎矩。故而彎矩得到釋放。

八、現代國外支座簡要點評

歐洲、日本橡膠支座應用較廣。但對于橡膠支座的理論問題研究不多、不夠深入,對工程中出現的問題也未研究。工程開發只注重產業化。忽視了理論和工藝研究。生產力發展到今天,任何產品的理論研究需走在前面,以指導產品開發。這就是科學和技術的關系。科學是規律,技術是應用、產品。產品開發不能違反客觀科學規律。

1、德國產品——抗震、抗拔球形鋼支座:




2、日本各類支座——橡膠支座、鋼支座。

日本鉛芯橡膠支座—免震支座(消能支座,用于大樓、橋梁 )

 目前有許多問題值得研究。存在問題看上表(橡膠支座與鋼支座性能對比表)。主要問題有:

1、可以轉動但不能釋放彎矩。

2、剛度小,引起構造為橡膠與鋼板相間,故水平剛度更小。跑位后不能自動復位。對下部結構支承平面的水平度要求極高。否則,在自重和振動下,自重下即跑位,且復位困難。

3、老化迅速,據化工研究所提供的資料稱:一般不超過十年即老化。單因素的加速老化試驗已證明不可靠,與自然老化相差甚遠。

4、免震鉛芯橡膠支座的耗能效果似有夸大。經我所多年試驗研究其效果有限。華中理工大學唐家祥教授推出的鉛芯支座應進一步檢查落實。(注意:結構吸收的能量,還是支座本身吸收的能量,二者因質量相差甚遠,故吸收的能量也相差甚遠。不能偷換概念。實驗條件如何,也應分辨清楚,實驗時的質量極為有限。不能代表實際工程的情況)。





鉛芯主要使用鉛的常溫重結晶性能,變性后將變形能立即轉化為熱能釋放。質量很小的鉛芯,怎能吸收如此大的能量。應計算支座與結構的質量關系。(即支座所占的比例)。然后再考錄耗能系數。

日本人告訴中國人可將地震能量消耗40%以上。但經我所實驗(只是支座吸收能量的15-20%,而不是整個地震能量的40%,。我所實驗了約十種以上材料、軟鉛、硬鉛…等——日本人的商業道德值得推敲——-不敢恭維。)

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