20121020-LRB铅芯隔震橡胶支座设计指南

桥梁标准构件系列产品LRB 系列铅芯隔震橡胶支座设计指南2012 年08 月〖LRB 系列铅芯隔震橡胶支座〗设计指南目录1. 桥梁减隔震技术概述 (1)1.1 减隔震技术基本原理 (1)1.2 减隔震支座发展及现状 (1)2. 支座结构设计 (2)2.1 设计依据 (2)2.2 支座分类 (3)2.3 支座型号 (3)2.4 支座结构 (3)2.5 产品特点 (4)3. 支座技术性能 (4)3.1 规格系列 (4)3.2 剪切模量 (5)3.3 水平等效刚度 (5)3.4 等效阻尼比 (5)3.5 设计剪切位移 (5)3.6 温度适用范围 (5)4. 支座布置原则 (5)5. 支座选用原则 (6)6. 减隔震计算 (7)7. 支座安装、更换、养护及尺寸 (8)7.1 支座安装工艺细则 (8)7.2 支座更换工艺 (14)7.3 支座的养护与维修 (14)7.4 支座安装尺寸 (16)LRB 系列铅芯隔震橡胶支座1. 桥梁减隔震技术概述1.1 减隔震技术基本原理我国是一个强震多发国家，地震发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡多、灾害严重，特别是近年发生的四川汶川特大地震、青海玉树大地震等地震灾害，给我们带来了惨痛的教训。

与此同时，桥梁作为生命线系统工程中的重要组成部分，一旦损毁、中断便等于切断了地震区的生命线，同时，遭受破坏的大型桥梁修复往往非常困难，严重影响交通的抢通及恢复，从而影响救灾工作的开展，继而引发更大的次生灾害。

受到这些地震灾害的教训以后，基于桥梁抗震设计的结构控制技术开始在我国桥梁工程界得到日益重视，国内相关部门积极开展了桥梁减隔震设计及研究工作。

对于地震作用，传统结构设计采用的对策是“抗震”，即主要考虑如何为结构提供抵抗地震作用的能力。

一般来说，通过正确的“抗震”设计可以保证结构的安全，防止结构整体破坏或倒塌，然而，结构构件的损伤却无法避免。

在某些情况下，靠结构自身来抵抗地震作用显得非常困难，需要付出很大的代价。

因此，我们必须寻求更为有效的抗震手段，如基于减隔震装置的结构控制技术等。

结构控制技术的应用，不仅可以提高结构的抗震性能，还可以节省造价，从某种意义上来说，这是解决实际结构抗震问题的唯一有效途径。

对于桥梁或建筑结构，目前发展相对成熟、实际应用较为广泛的是减隔震技术。

减隔震技术是一种简便、经济、先进、有效的工程抗震手段。

图 1 加速度反应谱图 2 位移反应谱通过地震时的加速度反应谱（图1）与位移反应谱（图2）可以清楚地反映出不同阻尼下，加速度和位移随着地震周期的变化规律，当延长结构周期，增加结构阻尼可有效降低地震时的加速度和位移响应。

减隔震设计就是利用结构地震响应的这种性质，通过延长结构周期和提高阻尼达到减轻地震作用的目的。

1.2 减隔震支座发展及现状为了减小地震引起桥梁结构的破坏，各国学者对桥梁结构的减震、隔震进行了广泛、深入的研究，并取得了大量的研究成果。

研究成果表明：对于桥梁结构比较容易实现和有效的减隔震方法主要是采用减隔震支座。

在日本、美国、新西兰等国家的许多桥梁都安装了减隔震支座，并取得了较好的减隔震效果。

由于橡胶支座能通过剪切变形使上、下部地震运动隔离，且具有构造简单、加工制造容易、用钢量少、成本低廉、安装方便等优点，因而成为最常用的一种隔震支座。

目前，国内常用的橡胶类隔震支座主要有天然橡胶支座、高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座。

铅芯橡胶支座是在一般板式橡胶支座基础上，在支座中心放入铅芯，以改善橡胶支座的阻尼性能的一种减隔震支座，其具有减隔震效果显著、适用范围广等特点，目前，铅芯橡胶支座已在我国广泛应用。

2. 支座结构设计〖LRB 系列铅芯隔震橡胶支座〗是按照现行交通运输行业标准《公路桥梁铅芯隔震橡胶支座》（JT/T 822-2011）、国家标准《橡胶支座第 2 部分：桥梁隔震橡胶支座》（GB 20688.2-2006）以及相关行业规范，同时参照欧洲标准研制的减隔震类桥梁构件系列产品，适用于8 度及以下地震烈度区的各类公路及市政桥梁。

2.1 设计依据◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆GB 20688.2-2006 橡胶支座第2 部分：桥梁隔震橡胶支座GB/T 469-2005GB/T 528-2009GB/T 912-2008铅锭硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板和钢带GB/T 1682-1994 硫化橡胶低温脆性的测定单试样法GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB/T 3512-2001 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验GB/T 6031-1998 硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定(10～100IRHD)GB/T 7759-1996 硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定GB/T 7760-2003 硫化橡胶或热塑性橡胶与硬质板材粘合强度的测定90°剥离法GB/T 7762-2003 硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验法CJJ77-98CJJ 166-2011城市桥梁设计荷载标准城市桥梁抗震设计规范HG/T 2198-2011 硫化橡胶物理试验方法的一般要求JT/T 722-2008JT/T 822-2011JTG D60-2004公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件公路桥梁铅芯隔震橡胶支座公路桥涵设计通用规范◆◆◆JTG/T B02-01-2008 公路桥梁抗震设计细则EN 1337-3: 2005 Structural bearings - Part 3: Elastomeric bearings EN 15129: 2009Anti-seismic devices2.2 支座分类LRB 系列铅芯隔震橡胶支座按本体形状分为矩形铅芯隔震橡胶支座和圆形铅芯隔震橡胶支座。

2.3 支座型号□□Q □×□（□）×□G □橡胶剪切模量，单位为兆帕（MPa）支座本体高度h，单位为毫米（mm）支座本体平面外形尺寸，矩形a×b（a为宽度，b为长度），圆形d（d为直径），单位为毫米（mm）铅芯数量支座本体外形，分为矩形（J）和圆形（Y）示例：支座有四个铅芯，本体宽度为520mm，长度为620mm，高度为172mm，橡胶剪切模量为1.2MPa 的矩形铅芯隔震橡胶支座型号表示为：J4Q520×620×172G1.2。

支座有四个铅芯，本体直径为620mm，高度为229mm，橡胶剪切模量为1.0MPa 的圆形铅芯隔震橡胶支座型号表示为：Y4Q620×229G1.0。

2.4 支座结构铅芯隔震橡胶支座结构形式见图 3 和图4。

图3 矩形铅芯隔震橡胶支座结构示意图图4 圆形铅芯隔震橡胶支座结构示意图LRB 系列铅芯隔震橡胶支座的竖向载荷传递过程是梁体→上预埋钢板→上连接钢板→上封板→橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构→下封板→下连接钢板→墩台。

LRB 系列铅芯隔震橡胶支座的地震水平载荷传递过程是墩台→下锚固组件→下连接钢板→剪切键、下封板→橡胶、铅芯、加劲钢板叠层结构→上封板、剪切键→上连接钢板→上预埋钢板→通过上锚固组件传递到梁体。

2.5 产品特点✧✧✧✧✧✧竖向刚度稳定，竖向承载效果好；水平刚度适中，满足地震和常规位移需求；铅芯阻尼效果好，具有良好的耗能能力；本体采用天然橡胶，温度适应范围较广；铅芯面积可调，方便支座阻尼比调整；安装及检修更换方便，运营维护成本较低。

3. 支座技术性能3.1 规格系列◆圆形铅芯隔震橡胶支座分为22 类：d420 ，d470 ，d520 ，d570 ，d620 ，d670 ，d720 ，d770 ，d820 ，d870 ，d920 ，d970 ，d1020，d1070，d1120，d1170，d1220，d1270，d1320，d1370，d1420，d1470。

◆矩形铅芯隔震橡胶支座分为25 类：300×420 ，350×350 ，350×520 ，420×420 ，470×570 ，520×520 ，520×620 ，570×570 ，570×670 ，620×620 ，670×670 ，720×720 ，770×770 ，820×820 ，870×870 ，920×920 ，970×970 ，1020×1020 ，1070×1070 ，1120×1120 ，1170×1170 ，1220×1220 ，1270×1270 ，1320×1320，1370×1370。

3.2 剪切模量本系列支座设计剪切模量为0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。

3.3 水平等效刚度175%剪应变时矩形铅芯隔震橡胶支座最大水平等效刚度为9.7kN/mm，最小水平等效刚度为1.3kN/mm，圆形铅芯隔震橡胶支座最大水平等效刚度为10.4kN/mm，最小水平等效刚度为1.1kN/mm。

各个规格系列水平等效刚度详见支座规格尺寸的设计参数表。

3.4 等效阻尼比175%剪应变时矩形铅芯隔震橡胶支座最大等效阻尼比为22.7%，最小等效阻尼比为14.4%，圆形铅芯隔震橡胶支座最大等效阻尼比为20%，最小等效阻尼比为13.5%。

各个规格系列等效阻尼比详见支座规格尺寸的设计参数表。

3.5 设计剪切位移本系列支座的设计剪应变如表 1 所示。

表 1 LRB 系列铅芯隔震橡胶支座的设计剪应变参数常规剪应变γ0试验剪应变γs极限剪应变γu注：剪切位移=剪应变×支座有效橡胶层总厚度。

剪应变0.71.753.03.6 温度适用范围本系列支座的环境温度范围为-25℃~+60℃。

注：若项目有特殊需求，本系列支座以上各技术性能参数均可进行定制设计。

4. 支座布置原则本系列支座布置时，应根据桥梁结构形式、跨径、联长及桥梁宽度等参数确定其原则。

1．主要桥型的支座布置方式示意见图5～图8，供设计时参考：◆ 简支梁（示意）图5 简支T梁支座布置示例图例：表示固定型支座表示滑动型支座图6 简支箱梁支座布置示例◆ 连续梁（示意）图7 连续T梁支座布置示例图8 连续箱梁支座布置示例2．支座布置时应检算支座的设计位移量是否满足桥梁因制动力、温度和混凝土收缩徐变等共同作用及地震力引起的位移需求。

3．连续梁单联长度不宜超过200m，跨数不宜超过6 跨。

若需要超过6 跨时，应检算次边墩处支座的位移量是否满足位移需求，再根据计算情况增设滑动型支座或进行定制设计。