FPQZ系列摩擦摆球型支座选型指南

第4.1.8节中场地类别对应。
6.3 设计位移
FPQZ-GD 系列支座的位移量：地震时，限位环剪断，支座球面摆动所能达到的最
大值；
FPQZ-DX 系列支座的位移量：限位方向，地震时，限位装置剪断，支座球面摆动
所能达到的最大值；活动方向，无限位，热胀冷缩支座会摆动滑移，支座高度会发生较
小的变化，地震时，支座球面摆动所能达到的最大值；
FPQZ-DX型，该支座可用作纵向活动型或横向活动型，当用于纵向活动型时， 其在横桥向设有限位板，纵桥向可自由位移，地震时横桥向限位板剪断，支座双向减隔 震；
FPQZ-SX型，其在正常工况下可以任意方向活动，地震时双向减隔震； FPQZ-ZM型，通常用于跨度较大的连续梁的活动墩，其在纵向活动为柱面，因 此热胀冷缩支座高度不变化，地震时横向减隔震。
45#/35#,12.9 级
2
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
FPQZ 系列摩擦摆球型支座选型指南
4. FPQZ 系列摩擦摆球型支座减隔震原理 FPQZ 系列摩擦摆球型支座是利用单摆原理设计开发的，如图 4.1 所示，单摆周期
仅与摆长半径 R 有关，与质量块 m 大小无关，因此桥梁结构安装摩擦摆支座后的自振 周期由球面半径 R 决定。
固定型 (FPQZ-GD)
单向活动型( FPQZ -DX)
双向活动型 (FPQZ-SX)
柱面单向活动型 (FPQZ-ZM)
图 3.1 FPQZ 系列摩擦摆球型支座产品结构示意图
支座部件名称 上支座板 不锈钢板 耐磨板 球冠组件
球面耐磨板 下支座板 限位装置
锚棒，锚栓
材料 Q345B / ZG270-500 1Cr18Ni9Ti/0Cr17Ni12Mo2 改性超高分子量聚乙烯 Q345B / ZG270-500 改性超高分子量聚乙烯 Q345B / ZG270-500 Q345B，40CrMo，10.9 级
9.1 固定型摩擦摆球型支座安装尺寸…………………………………………11 9.2 单向型摩擦摆球型支座安装尺寸…………………………………………18 9.3 双向型摩擦摆球型支座安装尺寸…………………………………………25 9.4 柱面型摩擦摆球型支座安装尺寸…………………………………………32 10. 支座安装工艺……………………………………………………………………39 10.1 垫石构造要求……………………………………………………………39 10.2 灌浆工艺…………………………………………………………………40 10.3 现 浇 梁 支 座 安 装 工 艺 流 程 … … … … … … … … … … … … … … … … 4 1 10.4 预 制 梁 支 座 安 装 工 艺 流 程 … … … … … … … … … … … … … … … … … 42 11. 附属构件说明（预埋钢板、锚棒、锚栓等）…………………………………43 12. 科学技术成果鉴定证书…………………………………………………………44
FPQZ-ZM 系列支座的位移量：e150/200，前面的 150 为横桥向球面摆动位移量；后
面的 200 为纵向热胀冷缩的位移量，纵向位移不会引起高度变化。
设计位移分为 6 级：±100mm，±150mm，±200mm，±300mm，±400mm，±500mm。
6.4 设计转角 θ（rad） 本系列支座设计转角不小于±0.02rad。
单 摆 周 期 公 T = 2π R 式：（α≤±5°）
g
图 4.1 单摆运动模型
图 4.2 桥梁结构利用摩擦摆支座减隔震模型 如图 4.3 地震加速度反应谱所示，只要将桥梁自振周期延长至 3s、4s 或更长，就可 以大大降低桥梁结构地震响应，这就是桥梁结构安装 FPQZ 支座减隔震原理。
图 4.3 地震加速度反应谱
3
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
FPQZ 系列摩擦摆球型支座选型指南
FPQZ 系列摩擦摆球型支座除能有效延长桥梁结构周期、降低地震响应外，还可以 通过自身的摩擦耗散地震能量，进一步降低结构地震响应，其力学行为本构关系式如下：
F = V × d + μ ⋅V 水平力为： R
K =V 屈服后刚度： R
2. 设计依据 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008） 《桥梁球型支座》（GB/T 17955-2009） 《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011） 《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005） 《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005） 《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005） 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003） 《铁路工程抗震设计规范》（GB 50111-2006） 《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T 722-2008） 《Structural bearings》滑动元件部分（EN 1337-2：2005） 《Structural bearings》盆式支座部分（EN 1337-5：2005） 《Structural bearings》球型和圆柱型 PTFE 支座部分（EN 1337-7：2005） 《Anti-seismic devices》（EN15129-2009） ···
3. 产品结构 FPQZ系列摩擦摆球型支座分为固定型、单向型、双向型、柱面型，一般由上支
座板、不锈钢板、上耐磨板、球冠、下耐磨板、橡胶密封环、下支座板、限位装置及锚 固组件等组成。
1
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
FPQZ 系列摩擦摆球型支座选型指南
FPQZ-GD型，通常设置于固定墩，其在正常工况下为固定支座，地震时限位环 剪断，支座双向减隔震；
每一支座型号设计了四种球面半径，分别适用于不同桥梁工程场地类别。
半径 R
型号
2.3
1000~10000
Ⅰ
12500~20000
22500~40000
45000~60000
3
4
5
6 7.5 9
Ⅱ
ⅢⅣ
Ⅰ
ⅡⅢⅣ
ⅠⅡⅢ Ⅳ
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ
上表中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ隔震等级分别与《公路桥梁抗震细则》（JTG/T B02-1-2008）
程分析；但这个通常复杂，计算要花费大量时间。为此，我们通过反应谱的方法，计算
出不同烈度、不同特征周期的 FPQZ 系列摩擦摆球型支座的隔震参数表，详见表 7.5，
T = 2π
1 g × ⎜⎛ 1 + μ ⎟⎞
振动周期为：
⎝R d⎠
等效刚度为： K e
=V
× ⎜⎛ ⎝
1 R
+
μ d
⎟⎞ ⎠
等效阻尼比为:
β eff
= 2× π
1 d +1
μR
式中：V 为支座承受竖向载荷； R 为摆球面半径； d 为支座摆动位移； μ 为支座的摩擦系数。
FPQZ 系列摩擦摆球型支座的滞回曲线线形基本上是规则的平行四边形，水平力滞 回曲线的基本形状如图 4.4 所示。
图 4.4 摩擦摆球型支座的水平力滞回曲线
4
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
FPQZ 系列摩擦摆球型支座选型指南
5. 支座型号 FPQZ - 4000-DX-e100 - R3
球面半径（m）； 支座减隔震位移量（mm）； DX 表示单向活动型支座； SX 表示双向活动型支座； GD 表示固定型支座； ZM 表示柱面单向活动型支座 竖向承载力（kN） 摩擦摆球型支座类型代号。
本例表示竖向承载力为 4000kN，减隔震位移量为±100mm，球面半径为 3m，常温 单向活动型摩擦摆球型支座。
当为柱面单向活动型支座时，位移量由减隔震位移及单向活动位移两部分组成，表 示为 e100/50，即减隔震位移量为±100mm，单向活动位移量为±50mm。
该系列支座根据使用环境分普通型（一般大气环境）和耐腐蚀型（海洋大气环境与 重度污染大气环境），耐腐蚀支座型号后加注（NS）以做标识；如上述示例耐腐蚀型支 座表示为：FPQZ-4000-DX-e100-R3-NS。
支座厂家应根据桥梁设计防腐要求选择相应的防腐体系。
6. 主要技术性能 6.1 竖向承载力
本系列支座根据设计需求，竖向承载力分为 30 个等级： 1000kN、1500kN、2000kN、2500kN、3000kN、3500kN、4000kN、4500kN、5000kN、 6000kN、7000kN、8000kN、9000kN、10000kN、12500KN、15000kN、17500kN、20000kN、 22500kN、25000kN、27500kN、30000kN、32500kN、35000kN、37500kN、40000kN、 45000kN、50000kN、55000kN、60000kN。 根据工程需求，可以根据用户要求进行特殊规格的设计和制造。 6.2 球面半径 球面半径是 FPQZ 系列球型支座的关键减隔震参数，其决定了产品、桥梁自振周期，
6.5 温度适用范围 本系列支座温度使用范围：-40℃～+60℃。
6
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
FPQZ 系列摩擦摆球型支座选型指南
6.6 摩擦系数 μ 本系列支座设计摩擦系数为 0.03。
7. 支座隔震参数选取
FPQZ 系列摩擦摆球型支座的隔震参数包括：摩擦系数、隔震半径（或周期）、地震
位移量。为了准确的得到上述三个参数需要建立整桥有限元分析模型，并进行非线性时
FPQZ-SX 系列支座的位移量：纵、横桥向，无限位，热胀冷缩支座会摆动滑移，
支座高度会发生较小的变化，地震时，支座球面摆动所能达到的最大值。