橋梁轉(zhuǎn)體施工與基礎(chǔ)隔震集成裝置的設(shè)計要點(diǎn)

趙蘭蘭 中國五洲工程設(shè)計集團(tuán)有限公司

一、集成裝置構(gòu)造及功能

橋梁轉(zhuǎn)體施工與基礎(chǔ)隔震集成裝置[3]，主要包括摩擦擺隔震支座（FPB）、凹槽滑道和限位箍三部分，采用多個摩擦擺隔震支座，中心布置一個摩擦擺隔震支座，在中心的四周環(huán)狀布置若干個相同的摩擦擺隔震支座。詳細(xì)構(gòu)造見[3]，基本構(gòu)造如圖1 所示。

轉(zhuǎn)體過程中，以中心摩擦擺的中心為轉(zhuǎn)軸，中心摩擦擺滑塊和下支座板之間的面為滑動面，四周環(huán)狀布置摩擦擺的上支座板和凹槽滑道之間為滑動面；利用限位箍將環(huán)狀布置摩擦擺固定在各自初始位置，利用凹槽滑道限制環(huán)狀布置摩擦擺在轉(zhuǎn)體過程中可能的徑向位移，以實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體完成后將限位箍拆除，并將環(huán)狀布置摩擦擺的上支座板和凹槽滑道固定連接，完成橋梁轉(zhuǎn)體施工的功能。在橋梁使用過程中，摩擦擺支座為該橋梁的隔震裝置。

圖1 集成裝置基本構(gòu)造圖

二、多摩擦擺曲率協(xié)調(diào)設(shè)計

由于中心摩擦擺支座與周圍布置的摩擦擺支座尺寸大小不同，為了實(shí)現(xiàn)對隔震系統(tǒng)的周期的控制設(shè)計，各摩擦擺滑塊的下表面的曲率半徑也即下支座板凹腔的曲率半徑R應(yīng)一致。

為了實(shí)現(xiàn)在擺動過程中多個摩擦擺同步擺動，且受力分布基本不變，須滿足各摩擦擺的上支座板在擺動過程中上升的高度一致。

設(shè)滑塊的高度為a，滑塊上表面的曲率半徑也即關(guān)節(jié)的曲率半徑為R1，滑塊下表面的曲率半徑也即下支座板的凹腔的曲率半徑為R，則如圖2，擺動的角度為，擺動過程中上支座板上升的高度，其中R'=R+R1–a。由于本節(jié)上文所述各摩擦擺滑塊的下表面的曲率半徑也即下支座板凹腔的曲率半徑R 相同，所以擺動角度相同，因此若想上支座板上升的高度h 相同，則須各摩擦擺的R1–a 相同。

三、摩擦系數(shù)設(shè)計

1.在橋梁轉(zhuǎn)體施工階段，因限位箍的限制作用，四周環(huán)狀布置摩擦擺支座的擺動滑動面和關(guān)節(jié)滑動面均相對不滑動，但中心摩擦擺除擺動滑動面可正常轉(zhuǎn)動外，關(guān)節(jié)滑動面沒有限制，因此做如下考慮：設(shè)計時使關(guān)節(jié)滑動面的摩擦系數(shù)比擺動滑動面的大，使得無過大偏載轉(zhuǎn)動時，在中心摩擦擺支座中，擺動滑動面處發(fā)生轉(zhuǎn)動，而關(guān)節(jié)處的滑動面處在靜摩擦狀態(tài)，相對不動。

圖2 曲率半徑和滑塊高度協(xié)調(diào)設(shè)計圖

2.由于集成裝置中的中心摩擦擺的擺動滑動面有兩種作用：在轉(zhuǎn)體施工過程中起滑動轉(zhuǎn)體作用，在成橋使用階段起擺動隔震作用，所以中心摩擦擺的摩擦系數(shù)應(yīng)綜合考慮這兩種功能?；A(chǔ)隔震摩擦擺的動摩擦系數(shù)μ 與隔震系統(tǒng)的初始剛度和阻尼有關(guān)，EPS生產(chǎn)摩擦擺隔震裝置[4,5]的動摩擦系數(shù)一般為0.03～0.2。又考慮在轉(zhuǎn)體施工中滑動面的摩擦力太大則需要較大牽引力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，一般動摩擦系數(shù)設(shè)計為0.05 左右。綜合考慮，中心摩擦擺的擺動滑動面動摩擦系數(shù)可為0.03～0.06。為方便對隔震系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)控制的設(shè)計，集成裝置中周邊布置摩擦擺和中心摩擦擺的擺動滑動面的摩擦系數(shù)μ 最好相同。

四、小結(jié)

1.針對橋梁轉(zhuǎn)體施工和基礎(chǔ)隔震集成裝置的基本構(gòu)造及實(shí)現(xiàn)其功能的各階段構(gòu)造變化進(jìn)行了介紹；

2.根據(jù)橋梁使用階段基礎(chǔ)隔震功能及隔震的控制設(shè)計的需要，提出各摩擦擺支座滑塊下表面的曲率半徑也即下支座板凹腔的曲率半徑R 應(yīng)一致，并且各摩擦擺的R1–a 應(yīng)相同（其中，R1 為滑塊上表面的曲率半徑也即關(guān)節(jié)的曲率半徑，a 為滑塊的高度）；

3.關(guān)于集成裝置中摩擦系數(shù)有兩個設(shè)計要點(diǎn)：其一為關(guān)節(jié)滑動面的摩擦系數(shù)應(yīng)比擺動滑動面的大；其二為集成裝置中周邊布置摩擦擺和中心摩擦擺的擺動滑動面的動摩擦系數(shù)μ 最好相同，取值優(yōu)選為0.03～0.06。