关于​摩擦摆减隔震支座产品介绍以及其在桥梁中的应用

摩擦摆减隔震支座是利用钟摆原理实现减隔震功能的支座，通过滑动界面摩擦消耗地震能量实现减震功能，通过球面摆动延长梁体运动周期实现隔震功能。摩擦摆隔震装置在1985年由美国的Zayas等人提出，同年摩擦摆支座（FPB）由美国EPS公司发明，见下图。

摩擦摆减隔震支座的特点如下：

（1）在地震来临时，摩擦摆减隔震支座剪力螺栓剪断，通过圆弧面之间的相对滑动，利用钟摆原理，重力做功，实现将地震动能转化为势能，实现了阻尼的功效；

（2）在桥梁正常运行时，摩擦摆减隔震支座具有与普通支座相同的功能；

（3）摩擦摆减隔震支座可有效延长结构自振周期，避免桥梁下部墩柱在地震作用下的塑性破坏；

（4）地震中摩擦摆支座的恢复力模型可简化成双线性滞回模型；

（5）摩擦摆减隔震支座具有震后在上部结构自重作用下可实现自恢复的优点；

摩擦摆减隔震支座的工作原理：

摩擦摆减隔震支座受到的地震作用较小时，依靠上部自重与桥梁之间的静摩擦力，来充分保障桥梁的稳定性，当受到的地震力较大时，支座按照一定的周期发生滑动，是桥梁上部结构受到的地震作用力不再向下部结构传递，因此，摩擦摆减隔震支座的周期其中，g表示重力g加速度；R为滑动面的半径。摩擦摆减隔震支座的隔震消能原理是通过设计滑动面使桥梁结构的震动周期得到延长，从而使桥梁结构受到地震作用影响而产生的放大效应得到大大减少，通过支座滑动面与滑块之间产生的摩擦，实现隔震消能的目的，而刚度和周期控制可以通过选择适合的滑动表面曲线半径来实现。同时，摩擦摆隔震的圆弧滑动面能够使摩擦摆减隔震支座的位移得到有效控制，从而能够在收到地震作用后恢复原位。以摩擦摆减隔震支座的减隔震作用原理为依据，可以按照荷载-位移滞回曲线模型来模拟其力学性能，见图2。

摩擦摆减隔震支座在一座市政桥梁中的应用及分析

乌鲁木齐市红光山现状路上跨喀什路桥梁，该桥位于直线上，与喀什路斜交，斜交角度为77°，斜桥正做，桥梁全宽12.5m，全长40m+60m+40m。上部结构采用预应力钢筋混凝土连续梁，横断面采用单箱双室，梁高采用二次抛物线变化曲线，桥墩支点处梁高3.6m，跨中及桥台支点处梁高2.0m。采用矩形双柱式桥墩，桥墩柱截面尺寸为2m×2m，钻孔灌注桩基础，见图3。

该桥相关技术标准如下：

（1）汽车荷载：城-B级，人群作用集度为4.0kN/m2；

（2）设计基准期：100a； 

（3）设计安全等级：一级；

（4）结构重要性系数：1.1； 

（5）环境类别：ll类；

（6）地震基本烈度为8度，地震动加速度峰值：0.2g，特征周期值为0.4s，抗震设防分类为丙类，抗震设计方法为A类。桥梁采用摩擦摆式减隔震支座，桥墩采用的 支座类型有JZQZ-15000/1500-SX-Z50/H40-e320- 42JZQZ-15000/1500-DX-Z50-e320-42sJZQZ15000/ 1500-GD-e320-4.2s；桥台支座JZQZ-4000/400- SX-Z50/H40-e320-4.2s，ZQZ-4000/400-DX-H40- e320-4.2s。 该桥桥型为连续梁桥，采用MIDAS建模时主梁采用变截面组的形式来模拟变截面主梁；桥面铺装等二期恒载以集中力的形式施加于主梁各结点。

随着市政桥梁及桥梁减隔震理论的发展，对高震区市政桥梁抗震性能的要求越来越高，摩擦板减隔震支座在桥梁正常运行时，具有与普通支座相同的功能，同时克服了纯摩擦隔震系统不能复位的缺点，使得滑块能够在特有的圆弧滑动面上进行类摆式滑动，对地震激励频率范围具有较高的稳定性和较低的敏感性，自我限位、复位能力，还有优良的隔震消能效果；其隔震周期只与隔震系统的圆弧半径有关，与上部结构的自身、运动的范围无关；并且系统的关联性相当好。在高震区市政桥梁中采用摩擦摆减隔震支座，有效延长了结构自振周期，采用减隔震设计，通过调整结构截面尺寸及配筋，保证下部结构在E1、E2地震作用下均处于弹性范围，保证了桥梁结构的安全、可靠，同时有效的降低了工程造价，且桥梁目前运营状况良好。

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