减隔震球型支座限位块地震剪断力检测-ag真人平台

减隔震球型支座限位块地震剪断力检测技术研究

减隔震球型支座作为现代建筑与桥梁工程中的关键抗震构件，其在地震作用下的性能直接影响结构安全。支座的限位块作为保险装置，设计在地震超越设防等级时按预定剪切力断裂，释放支座位移能力，保护主体结构。因此，限位块的地震剪断力检测是验证其功能可靠性的核心环节。

1. 检测项目与方法原理

限位块地震剪断力检测的核心目标是精确测定其发生剪切破坏时的临界载荷。主要检测方法包括：

1.1 拟静力单调加载剪切试验
此为主要检测方法。其原理是使用液压伺服作动系统，对支座限位块施加垂直于剪切面的单向位移或力，控制加载速率直至试件发生完全剪切破坏。通过同步采集的载荷传感器（力传感器）和位移传感器数据，绘制“载荷-位移”曲线。从该曲线上可确定：

• 初始滑移力：曲线首次出现非线性拐点对应的力值。

• 名义剪断力：通常取极限载荷的某一百分比（如100%）或根据标准定义的位移点对应的力值。

• 极限剪断力：试件所能承受的大载荷。

• 破坏模式：观察并记录限位块是脆性断裂还是伴有塑性变形。

1.2 拟动力循环加载试验
该方法更真实地模拟地震动作用。原理是对限位块在剪切方向进行低周往复循环加载，载荷或位移幅值逐级递增。通过分析滞回曲线，可以评估：

• 强度退化：在相同位移幅值的连续循环中，峰值载荷的衰减情况。

• 刚度退化：循环过程中刚度的变化规律。

• 累积耗能能力：滞回环包围的面积总和。

此方法能更全面地反映限位块在多次地震脉冲下的性能，但成本较高，常用于研究性或重要工程的附加验证。

1.3 理论计算与数值模拟辅助验证
在试验前，通常采用材料力学和弹塑性理论进行剪断力估算：
f_shear = τ * a
其中，f_shear为理论剪断力，τ为限位块材料的抗剪强度（可通过材料试验获得），a为剪切面的净面积。
同时，可采用有限元分析软件建立包含支座和限位块的精细化模型，通过非线性静力分析预测剪断过程和剪断力，与试验结果相互印证。

2. 检测范围与应用领域

减隔震球型支座限位块的剪断力检测需求广泛存在于各类采用隔震技术的工程结构中：

• 公路与铁路桥梁：检测需求为普遍。特别是位于高烈度地震区的跨江大桥、立交桥和高架桥，需确保支座限位块在e1（常遇地震）下保持弹性，在e2（罕遇地震）下适时剪断，保证梁体有足够的位移空间而不落梁。

• 建筑结构：包括医院、学校、指挥中心等重要公共建筑，以及高层、超高层建筑。限位块的可靠剪断是保证隔震层充分发挥作用，保护上部结构安全的关键。

• 核电设施、lng储罐等生命线工程：这些设施对抗震安全性要求极高，其支座的限位装置需经过极其严格的检测，确保剪断力的准确性及性能的稳定性。

• 既有结构加固与改造：对已建成的隔震结构进行性能评估或加固时，需要对原有或新更换支座的限位块进行检测，以验证其是否满足当前的抗震设防要求。

3. 检测标准与规范

检测工作必须严格遵循国内外相关标准规范，以确保结果的可比性和性。

• 中国标准：

  • gb 20688.2-2006《橡胶支座 第2部分：桥梁隔震橡胶支座》 及相关的修订和报批稿：对支座的整体力学性能测试提出了要求，限位块作为组成部分，其测试方法可参考其中的相关条款。

  • jg/t 118-2018《建筑隔震橡胶支座》：明确了建筑隔震支座及其附属部件的性能要求。

  • jtg/t 2231-01-2020《公路桥梁抗震设计规范》：对支座及限位装置的性能提出了原则性要求，是检测结果判定的重要依据。

  • 各行业或地方的产品标准和检测规程通常会对剪断力的具体测试方法、合格判据做出更详细的规定。

• 标准：

  • 美国aashto lrfd bridge design specifications：对桥梁隔震支座的测试和性能有明确规定。

  • 欧洲en 15129:2018 anti-seismic devices：这是欧洲关于抗震装置的核心标准，其中详细规定了阻尼器和支座等装置（包括保险装置）的型式测试和质量控制测试要求，对限位块的剪切试验有重要参考价值。

  • 日本《道路橋示方書·同解説》：日本的桥梁规范对隔震支座的性能试验要求非常细致，常被作为重要参考。

4. 检测仪器与设备功能

完成剪断力检测需要一套集成化的高性能检测系统。

• 核心加载设备：

  • 电液伺服结构试验系统：该系统是进行拟静力和拟动力试验的核心。主要由反力架、大型液压作动器、伺服阀和泵站组成。反力架提供强大的反力支撑；作动器在伺服阀控制下，能够精确地输出所需的载荷或位移；泵站提供稳定的高压液压油。

• 数据测量与采集系统：

  • 载荷传感器：直接串联在作动器与试件之间，用于实时、高精度地测量施加在限位块上的剪切力。

  • 位移传感器（lvdt或光电编码器）：布置在剪切面两侧，精确测量限位块与支座主体之间的相对位移，用于绘制载荷-位移曲线。

  • 高速数据采集仪：同步采集来自载荷和位移传感器的模拟或数字信号，并将其转换为数字数据记录于计算机中，采样频率需足够高以捕捉破坏瞬间的动态。

• 辅助设备：

  • 刚性加载夹具：专门设计的夹具用于将支座和限位块牢固地安装在反力架和作动器上，确保载荷传递路径准确，无附加弯矩。

  • 观测记录设备：高清工业相机或高速摄像机，用于记录限位块从变形到终断裂的全过程，辅助分析破坏机理。

综上所述，减隔震球型支座限位块的地震剪断力检测是一项综合性强的技术活动。它通过科学的试验方法、覆盖广泛的应用领域、严格的标准依据和精密的仪器设备，共同确保了隔震结构在地震作用下的后一道保险能够可靠生效，对保障工程抗震安全具有不可替代的重要意义。