桥梁HDR支座选型原则

公路桥梁HDR隔震支座选型原则
1支座选用原则
1.1支座验算时，正常使用状态下支座的剪切应变（一般为制动力、温度和混凝土收
γ。

缩徐变等引起的支座剪切应变）不宜超出表1中设计剪应变
γ，
1.2支座验算时，罕遇地震状态下支座的剪切应变不宜超出表1中容许剪应变
e
还应检算所选用支座的力学性能是否满足相应地震力作用下的使用要求，并综合考虑桥梁的结构形式、技术性能特点、施工工艺要求及造价等因素。

表1. HDR固定型支座的剪应变性能要求
γ的注：剪切位移=剪应变×支座有效橡胶层总厚度（Σtr），附表中列出了固定型支座对应容许剪应变
e
γ的水平等效刚度K h和等效阻尼比ξ。

容许剪切位移X，对应试验剪应变
s
1.3本系列支座根据适应转角θ、橡胶设计剪切模量G值大小的不同，分别进行了区别设计，工程技术人员应当根据每座桥梁的实际情况进行选型，以期能提供更为优异的减隔震效果。

1.3.1支座适应转角θ：
支座选型时应检查墩、台顶支座部位的转角大小是否满足转角要求。

1.3.2橡胶设计剪切模量G：
同样竖向承载力大小的支座，其水平刚度随G值增加而相应增大，但适应变形的能力随G值增加却相应降低，因此，工程技术人员在选型时，应当根据每座桥梁的具体情况或要求进行选取，以优化结构受力及使用性能。

1.4HDR系列高阻尼隔震橡胶支座的常规选型流程为：
确定支座结构型式（Ⅰ型、Ⅱ型）→橡胶剪切模量G（G8、G10）→支座适应转角θ（0.006rad、0.008rad）→支座本体形状（圆形、矩形）→设计竖向承载力→设计剪切位移量→校核计算或优化设计→（反复）。

1.5根据桥梁所在地区的抗震设防烈度和场地类型，表2中列出了通常情况下固定型支座选型，供工程技术人员参考。

表2 HDR固定型支座剪切模量和支座类型推荐选用表
（续）
注：
1. Cs表示场地系数，G表示支座设计剪切模量，“类型”表示HDR系列高阻尼隔震橡胶支座结构类型。

2. 9度设计地震烈度区的桥梁若采用隔震设计，推荐选用支座设计剪切模量为G10或G12的HDR(Ⅰ)型支座，但需根据实际桥梁设计参数进行计算、验证。

1.6支座选型时，应当考虑其与桥梁结构的配套适应性，并应满足实际桥梁结构的空间位置要求；此外，预埋钢板、套筒和锚杆等配套附属件的设计选取应当安全、适用、经济、合理，应避免与结构受力钢筋相干扰或冲突，如有必要应当进行定制优化设计。

2减隔震计算
HDR系列高阻尼隔震橡胶支座，不仅保持了叠层橡胶支座的良好力学性能，同时具有较高的阻尼比，在地震中通过高阻尼橡胶在水平方向的大位移剪切变形及滞回耗能吸收地震能量，隔离桥梁上、下部结构的地震运动，延长结构自振周期，减小地震作用力，从而实现减隔震功能。

HDR隔震原理如图1所示，HDR支座水平剪切性能曲线如图2所示。

图1 HDR隔震原理示意
图2 HDR支座水平剪切性能曲线示意
桥梁结构的抗震分析应根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）相关条文的要求进行，通常可以采用反应谱法、动力时程法和功率谱法等。

在减隔震设计阶段，对于复杂桥型、采用比较特殊减隔震装置的桥梁、结构动力特性比较复杂的桥梁，均建议采用非线性动力时程分析方法。

本产品依据国内外先进规范要求，推荐采用非线性动力时程分析方法。

减隔震桥梁的计算模型应正确反映减隔震装置（HDR系列高阻尼隔震橡胶支座）的力学特性。

当采用反应谱分析方法时，本系列支座的力学特性可按等效水平刚度和等效阻尼比进行模拟，支座的等效水平刚度和等效阻尼比见后附图表所列参数；当采用非线性动力时程分析方法时，本系列支座的力学性能可按等效双线性恢复力模型模拟，其固定型支座和滑动型支座的恢复力模型如图3、图4所示。

图3 固定型支座双线性恢复力模型图4 滑动型支座双线性恢复力模型
3其它注意事项
3.1鉴于预制简支空心板桥跨径较小，且简支结构抗震性能有别于连续结构，其抗震要求较连续结构及中、大跨径相对低，即便地震来临，尚能在较短时间内进行修复。

因此，本着“安全、适用、经济、合理”的原则，本项目此类桥梁宜采用延性抗震体系，即适当
加强墩柱尺寸或配筋，同时加强塑性铰区域的箍筋配置和细部构造设计，并做好相关抗震设防措施，包括档块、抗震锚栓及伸缩缝的设计等。

3.2由于减隔震设计的理念是“以柔克刚”，通过阻尼支座滞回耗能（固定型）和摩擦隔震（滑动型）来大幅降低地震力，故对支座的位移量要求相对较高，尤其是对滑动支座，因此在梁端设置HDR滑动型高阻尼隔震橡胶支座时，支座中心线距离梁端的距离需进行相应的调整，具体调整如下：
对于部颁预制连续箱梁：原部颁通用图中，20m、25m、30m纵桥向支座中心线距梁端的距离现统一调整为37.5cm/cosθ；35m、40m原设计即为37.5cm，故维持原设计不变。

对于部颁预制连续T梁：本支座通用图所适用的部颁预制T梁尺寸构造要求详见下表3，经核实后方可使用。

由于预制T梁版本较多，技术人员选用时应核对支座承载力是否满足项目上所用预制T梁的竖向反力要求，如不满足应修改支座型号及相关图纸。

如果项目所用的预制T梁马蹄宽与表3中不一致，为方便施工，建议把支座预埋钢板横向宽度与实际马蹄宽一致，并相应修改推荐垫石横向尺寸。

表3 预制T梁尺寸构造要求
3.3使用本图支座时，应注意核查本支座配套梁底预埋钢板中心外露值是否满足调平的要求，并据此确定是否需增设梁底楔形块或其他相关措施。

无论设不设梁底楔形块，梁底均应设置钢筋网抗压。

3.4本套支座构造通用图对于部颁预制连续箱梁：跨径为20m、25m、30m、35m、40m梁分别给出了0、5、10、15、20、25、30、35、40、45度斜交角，如果有其它斜交角，应修改相关图纸。

3.5本套支座构造通用图对于部颁预制连续T梁：跨径为25m、30m、35m梁分别
给出了0、5、10、15、20、25、30度斜交角，跨径为40m梁分别给出了0、5、10、15度斜交角，跨径为50m梁给出了0度斜交角，如果有其它斜交角，应修改相关图纸。

3.6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，需检算次边墩处固定型支座的位移量是否满足位移需求，并根据此确定次边墩是否需调整成滑动型支座或进行定制设计；若跨数为1跨或2跨时，全联支座宜全部采用固定支座。

3.7考虑到地震作用的不可测性及其它不良影响（如梁体纵、横向位移增大导致伸缩缝破坏等），建议做好抗震设防的配套构造处理措施，同时将伸缩缝的位移量提高1.2~1.35，以增强桥梁结构对地震反应的适应能力。

3.8为确保隔震支座与主梁、墩台连接可靠，且方便支座后期养护和更换，设计采用锚栓连接方式，为避免锚杆与盖梁骨架钢筋干扰，设计推荐的垫石高度较高，建议设计人员按推荐支撑总高取值。

设计人员也可根据项目情况确定支撑总高，但应核查锚杆是否与盖梁骨架钢筋干扰。

3.9对现浇连续箱梁，由于其上部恒载自重相对较大，在地震作用下，单个桥墩承受的地震力相对也更大，以前通常是设置盆式橡胶支座并采用延性抗震设计方法进行，但由于固定支座的设置，地震作用下，绝大部分的地震力将由固定支座所在的墩柱承受，而活动支座承受较小的地震力，结构受力不均，桥墩高差不大时通常墩柱尺寸和配筋相同，此举将有可能埋下极为严重的安全隐患，故对此类桥梁，更宜采用减隔震设计方法，即：设置减隔震装置，以期使全桥桥墩共同抗震。

3.10对于隔震支座，主要是验算支座位移是否满足正常使用和地震下的要求，具体验算方法详见第1.1和第1.2条。

对于常规的墩柱而言，预制梁HDR支座布置建议如下：
1、简支或两跨时，中墩和过渡墩均采用固定支座；
2、联长≤200m，三跨~六跨时，中墩采用固定支座，过渡墩采用滑动支座；
3、联长>200m时，六跨以上时，首先可参照第2条考虑，但需检算次边墩处固定型支座的位移量是否满足位移需求，并根据此确定次边墩是否需调整成滑动型支座或进行定制设计；
4、支座安装图中含性能参数、设计位移、容许位移、极限位移等数据，对于一些特殊桥梁，建议工程技术人员核算支座布置对应的位移是否满足设计要求；
5、支座布置时，应核对墩柱、垫石尺寸是否满足支座下钢板及螺栓的构造要求。

3.11对于隔震支座，主要是验算支座位移是否满足正常使用和地震下的要求，具体
验算方法详见第1.1和第1.2条。

对于常规的圆形墩柱而言，现浇箱梁HDR支座布置建议如下：
1、简支或两跨时，中墩和过渡墩均采用圆形固定支座；
2、联长≤100m时，中墩和过渡墩均采用圆形固定支座；
3、100m<联长≤200m，三跨~六跨时，中墩采用圆形固定支座，过渡墩采用矩形滑动支座；
4、联长>200m时，六跨以上时，首先可参照第3条考虑，但需检算次边墩处固定型支座的位移量是否满足位移需求，并根据此确定次边墩是否需调整成滑动型支座或进行定制设计；
5、支座安装图中含性能参数、设计位移、容许位移、极限位移等数据，对于一些特殊桥梁，建议工程技术人员核算支座布置对应的位移是否满足设计要求；
6、支座布置时，应核对墩柱、垫石尺寸是否满足支座下钢板及螺栓的构造要求。

3.12预埋钢板、套筒、锚杆和锚固螺栓属于支座预埋件，图中已示预埋件重量，设计及预算时应单独计量。

3.13设计通常采用调整预制梁长或现浇中横梁厚度来满足总梁长的要求，当采用后者时应注意核查现浇中横梁顺桥向尺寸是否满足支座构造要求。