Фрикционные опоры маятникового типа

Основные принципы

Увеличение периода собственных колебаний: опоры на маятниковых подшипниках используют принцип маятника, увеличивая период собственных колебаний конструкции за счет качания. Когда на здание воздействует сейсмическая сила, маятник качается вслед за сейсмическими волнами. Поскольку масса маятника относительно велика, а путь его движения достаточно длинный, его собственный период колебаний обычно больше, чем период собственных колебаний здания, как правило, более чем в 2 раза больше собственного периода моста и обычно находится в диапазоне от 2 до 6 секунд.

Диссапация энергии трения: когда происходит землетрясение, сейсмическая сила, воздействующая на здание, передается на маятник через соединительные элементы, вызывая его скольжение. Между маятником и фрикционным материалом возникает сила трения, преобразующая сейсмическую энергию в тепловую энергию трения, тем самым уменьшая воздействие землетрясения на здание.

Состав конструкции

Опора: фиксируется на земле, служит для поддержки и фиксации всего устройства.

Соединительные элементы: отвечают за соединение маятника со зданием, обеспечивая эффективную передачу сейсмической силы на маятник во время землетрясения.

Маятник: является основным компонентом, который потребляет сейсмическую энергию за счет трения при скольжении по сферической поверхности, а также увеличивает период собственных колебаний конструкции за счет качания.

Фрикционный материал: ключевой фактор, определяющий характеристики опоры; должен обладать хорошими фрикционными свойствами и долговечностью.

Классификация по типам

Классификация по кривизне: может быть разделена на конструкции с простым и составным маятником. Конструкция с простым маятником характеризуется значительной разницей в кривизне верхней и нижней шаровых опорных пластин, обычно в качестве проектного базиса используется больший радиус кривизны; составной маятник имеет близкие или равные кривизны пластин. Конструкция с простым маятником имеет больший размер на конце с большей кривизной, что затрудняет установку и снижает высоту; конструкция с составным маятником имеет примерно одинаковые размеры сверху и снизу, что упрощает установку и увеличивает высоту.

Классификация по способу колебаний: может быть разделена на конструкции с одиночной и двойной криволинейной поверхностью. К конструкции с одиночной криволинейной поверхностью относятся, например, опоры с тремя скользящими поверхностями Hengshui Baoli, при землетрясении отсекающее кольцо разрушается, и нижний маятник приводит в движение мост; конструкция с двойной криволинейной поверхностью представляет собой вращение нижнего маятника относительно верхнего и подходит для проектных требований с большими перемещениями.

Преимущества

Высокая несущая способность: выдерживает значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки, может удовлетворять потребности в опорах для крупных зданий, мостов и других конструкций; в настоящее время максимальная расчетная несущая способность достигает 180 МН.

Высокая долговечность: используемые материалы и конструктивные решения обеспечивают длительный срок службы, обычно 60-80 лет, а также сохранение неизменных механических свойств системы виброизоляции в процессе эксплуатации.

Отсутствие повреждений при больших деформациях: при землетрясении допускает большие деформации без повреждений, эффективно защищая надземные конструкции.

Высокая способность к возврату в исходное положение: после землетрясения за счет собственного веса и силы трения конструкция автоматически возвращается в исходное положение, что снижает объем и стоимость ремонтных работ после землетрясения.

Область применения

Высотные здания: эффективно снижают разрушения высотных зданий во время землетрясений, повышают сейсмостойкость зданий и обеспечивают безопасность людей и имущества.

Мостостроение: широко используется в мостостроении, особенно для мостов большой протяженности и мостов, расположенных в зонах сильных землетрясений; позволяет увеличить период собственных колебаний мостов, рассеивать сейсмическую энергию и предотвращать такие катастрофы, как обрушение мостов.

Крупные резервуары для хранения нефти: обеспечивают безопасность крупных резервуаров для хранения нефти во время землетрясений, уменьшают колебания и повреждения резервуаров и предотвращают такие аварии, как утечка нефти.