FPQZ系列摩擦摆球型支座选型指南.pdf

公路、城市桥梁工程建设 桥梁减隔震系列产品 FPQZ 系列摩擦摆球型支座 选 型 指 南FPQZ 系列摩擦摆球型支座 选 型 指 南中交第二公路勘察设计研究院有限公司中交第二公路勘察设计研究院有限公司 CCCC Second Highway Consultants Co., Ltd. 2013 年 4 月 2013 年 4 月 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 目 录 1. 概述01 2. 设计依据01 3. 产品结构01 4. 支座减隔震原理03 5. 支座型号05 6. 主要技术性能05 7. 支座隔震参数选取07 8. 支座布置原则09 9. 支座安装尺寸11 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41 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 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 1选 型 指 南 选 型 指 南 1. 概述 FPQZ 系列摩擦摆球型支座是按照国家标准桥梁球型支座(GB/T 17955-2009)，同时参照并满足欧洲标准Anti-seismic devices （EN15129-2009） 、 Structural bearings Part 7：Spherical and cylindrical PTFE bearings （EN 1337-7：2005）及其他相关行业规范研发的桥梁减隔震系列产品，通过了省部级科技成果鉴定（鄂科鉴字【2013】第04073023 号） ，适用于公路、城市的各类型桥梁，尤其是震区桥梁。 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。 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 2? 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； ? 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。 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 材 料 上支座板 Q345B / ZG270-500 不锈钢板 1Cr18Ni9Ti/0Cr17Ni12Mo2 耐磨板 改性超高分子量聚乙烯 球冠组件 Q345B / ZG270-500 球面耐磨板 改性超高分子量聚乙烯 下支座板 Q345B / ZG270-500 限位装置 Q345B，40CrMo，10.9 级 锚棒，锚栓 45#/35#,12.9 级 中 4. F仅与周期 以大中交第二公路FPQZ 系列摩FPQZ 系列与摆长半径期由球面半径单摆周期 如图 4.3 地大大降低桥梁路勘察设计研究摩擦摆球型列摩擦摆球R 有关，与径 R 决定。期公 图 4地震加速度反梁结构地震T2=究院有限公司型支座减隔型支座是利与质量块 m 式： 图4.2 桥梁结反应谱所示震响应，这就图 4.gR司 3隔震原理利用单摆原m 大小无关（5 4.1 单摆运结构利用摩擦示，只要将桥就是桥梁结.3 地震加速 理设计开发，因此桥梁） 运动模型 擦摆支座减桥梁自振周结构安装 FP速度反应谱 FPQZ 系列摩发的，如图梁结构安装减隔震模型 周期延长至PQZ 支座减 谱 摩擦摆球型支4.1 所示，装摩擦摆支座 3s、4s 或更减隔震原理。支座选型指南单摆周期座后的自振 更长，就可。 期振可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 4FPQZ 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： 水平力为：VdRV+=F 屈服后刚度：RV=K 振动周期为：+=dRg112T 等效刚度为：+=dRV1Ke 等效阻尼比为: 112eff+=Rd 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； 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 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 55. 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，两者间的关系如下：gRT2= 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本系列支座根据设计需求，半径 R 分为 7 个等级： 球面半径（m） 2.3 3 4 5 6 7.5 9 周期（s） 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 考虑桥梁工程实际需求及产品自身构造特殊，根据本系列支座的竖向力分成四档，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 2.3 3 4 5 6 7.5 9 型号 100010000 1250020000 2250040000 4500060000 上表中的、 、 、 隔震等级分别与 公路桥梁抗震细则（JTG/T B02-1-2008）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-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。 FPQZ-DX、 FPQZ-SX 系列支座在热胀冷缩时， 高度变化h 可以由下面公式计算得出： 式中：R 指本系列支座的球面半径，d 指桥梁热胀冷缩时产生实际位移量。 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 （rad） 本系列支座设计转角不小于0.02rad。 6.5 温度适用范围 本系列支座温度使用范围：-40+60。 22dRRh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 76.6 摩擦系数 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，供桥梁设计人员初步设计时参考使用。 FPQZ系列摩擦摆球型支座的隔震参数表由加速度反应谱的Tg及最大谱值Smax共同决定。其中 Tg 根据公路桥梁抗震细则中的表 5.2.3 取值(表 7.1)，对于特殊工程做了地质安评，以安评报告为准。 表 7.1 反应谱特征周期 区划图上的特征周期（s） 场地类型划分 0.35 0.25 0.35 0.45 0.65 0.40 0.30 0.40 0.55 0.75 0.45 0.35 0.45 0.65 0.90 根据公路桥梁抗震细则设计加速度反应谱最大值为： S? 2.25C?CSC?A 式中：Ci为抗震重要系数；Cs为场地系数；Cd为阻尼调整系数，取值 1.0； A 为水平向设计基本地震加速度峰值。 图 7.1 水平设计加速度反应谱 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 8表 7.2 抗震重要系数 Ci 桥梁分类 E1 地震作用 E2 地震作用 A 类 1.0 1.7 B