中小跨径桥梁组合橡胶减震支座
成果类型:: 新技术
发布时间: 2023-07-07 13:08:54
历次地震震害调查发现,中小跨径桥梁大量采用的板式橡胶支座由于其水平剪切刚度过大,水平变形能力及耗能能力过低,无法适应地震中更大的位移需求;支座滑动后产生过大墩梁相对位移导致落梁震害、梁体移位、支座和挡块破坏。为此项目团队提出了一种组合橡胶减震支座,在现有的板式橡胶支座基础上,内部设置可调节的滑动摩擦面,实现在不改变支座竖向承载前提下,通过组合设计降低水平剪切刚度,既能有效延长结构周期,又能提高支座的位移适应能力以及整体抗滑能力,同时叠层橡胶为支座提供可靠的复位力。组合橡胶减震支座具有完全替代板式橡胶支座的潜质,还能用于桥梁加固,在中小跨径桥梁中具有显著的竞争优势和良好的应用前景。
研究团队在技术成熟、应用广泛的板式橡胶支座和滑动橡胶支座的基础上,将两者有机融合形成组合橡胶减震支座。通过设置多个摩擦层,外侧的叠层橡胶可有效的保障摩擦层滑动的均匀性,在往复水平力作用下有效摩擦耗能,降低结构地震响应;通过调整滑动区的尺寸来适应不同温度、抗震需求。在正常使用阶段,叠层区和滑动区共同承载压力和水平力,能够有效保证竖向承载能力和水平刚度;而在地震作用下,通过内部滑动摩擦来引入屈服的概念,降低了支座的刚度并提高了耗能能力和位移能力。该支座的设计思想、结构形式为国内外首次提出,多次试验结果证明了该支座性能稳定。
桥梁组合橡胶减震支座理念先进,技术成熟,性能稳定,社会价值巨大。其工程实际应用能够有效提高桥梁减隔震设计分析水平,降低地震下的风险,极大地提高整个交通系统的安全性,实现经济和社会效益双赢。造价与板式橡胶支座接近,是铅芯支座和高阻尼支座造价的50%-70%,因此可以作为中小跨径桥梁的优选方案,竞争力大,现有的板式橡胶支座桥梁也可以将支座替换成组合橡胶支座进行抗震加固,应用前景广泛。目前已在西昭高速公路、宜攀高速公路、浦南运河桥、南澳联络线高速公路等工程中进行应用。
项目研究团队包括教授1人、副高职称一人、博士后一人,中级职称一人,在校博硕士研究生15余人。主要开展桥梁震害分析、破坏模式、大跨桥梁空间非线性抗地震理论及计算方法、桥梁延性抗震、桥梁抗震加固与评估技术、桥梁减、隔震技术等方面研究,完成了国内多座大型桥梁工程、城市高架与立交桥工程的抗震研究工作,并与各大设计院、生产企业保持长期的合作关系,为组合橡胶减震支座的研发、试验、推广应用奠定了深厚的理论和技术基础。目前已获2个发明专利、7个实用新型专利的授权,专利布局完善,被评选为同济大学2021年度“十大最具转化潜力科技成果”。
桥梁的减、隔震技术作为一项重要的抗震技术措施,可以在解决传统抗震思路弊端的同时显著提升桥梁结构抗震性,将地震对桥梁的损害降到最低,因此其在桥梁结构设计中的应用具有重要价值。桥梁的减隔震技术主要是通过科学以及合理的设计措施而使其结构体系能够达到一定的隔震或者减震的作用,以确保其结构具有良好的抗震性能。通过延长结构自振周期,减小结构位移量,合理的刚度值设计来达到桥梁有效减震。
本项目通过组合橡胶减震达到桥梁更稳定,成本相较市面常用技术更低,效果更好的情况。
本项目初步意向交易方式为技术许可的形式,具体方式可面议。主要应用与桥梁建设,替代常用板式橡胶支座,用于桥梁加固等方面。同时也希望能够进行深度合作,协同开发,把该项技术应用于更广泛的行业中。