大量采用鉛芯橡膠支座作為隔震裝置。但是試驗研究表明,鉛芯橡膠支座的橡膠在低溫條件下存在硬化現象,在溫度和交通荷載(低周疲勞)作用下支座中的鉛芯會發生疲勞剪切破壞,使支座的阻尼性能大幅下降。有試驗表明5000次水平小位移低周反復加載后,鉛芯橡膠支座的阻尼約下降25%。同時支座在生產和使用過程中,鉛將對環境造成無法彌補的污染。因此,近年來日本、美國、西歐等國研究采用高阻尼橡膠制造支座,用于減震、隔震支座,稱之為高阻尼橡膠支座,其阻尼比也可以做到0.15左右。
HDR高阻尼隔震橡膠支座由上下連接鋼板、高阻尼橡膠板和加勁鋼板組成,其結構形式和普通板式橡膠支座相同。其中連擊鋼板用于和梁體及墩臺連接。
HDR高阻尼隔震橡膠支座的設汁方法主要參考日本2004年的《道路橋支承便覽》標準。
1.高阻尼橡膠支座設計的基本參數
(1)垂直反力,恒載反力
(2)水平力,正常使用下的水平力。
(3)設計位移;正常使用下的水平位移,地震時控制的極限位移。
(4)設計轉角。
HDR高阻尼隔震橡膠支座應具備以下幾個特點:
(1)HDR高阻尼隔震橡膠支座作為隔震支座,必須具備承載能力、恢復力和配額阻尼(吸收能量)三位一體的功能。
(2)HDR高阻尼隔震橡膠支座的滯回特性(荷載-變形曲線)飽滿,對風振和對大、中、小地震都能發揮隔震效果;
(3)HDR高阻尼隔震橡膠支座本身發揮了隔震功能,不需要再配置其他裝置,因此維修管理成本低;
(4)HDR高阻尼隔震橡膠支座在大地震后,也不會產生殘余變形,而且特性變化很小,無需更換;
(5)HDR高阻尼隔震橡膠支座的彈性性能和阻尼特性對溫度的依賴性很小,適用于廣泛的領域;
(6)HDR高阻尼隔震橡膠支座的蠕變特性良好(采用了新開發的天然橡膠);
(7)HDR高阻尼隔震橡膠支座的表面被覆三元乙丙橡膠,保護內部橡膠不受臭氧、紫外光等的影響,具有更好的耐老化性能。
HDR高阻尼隔震橡膠支座的彈性剛度(等效剛度)依賴于公變形人小,變形小時剛度大,變形大時剛度小,呈非線性狀態。對于風荷載,高的初期剛度能取得制動功能。對于地震,因為大變形時剛度小,可以得到良好的隔震效果。而且,對于過大的變形,會引起橡膠硬化現象,使橡膠剛度增加,可以期望能有控制上部結構的過大變位的效果。