Karayolu Köprüsü Uygulamaları için Küresel Sismik İzolasyon Mesnetleri

I, Tanım, Kapsam ve Standartlar

1.1, Tanım
A küresel yatakg, çok yönlü dönüşlere ve bazı tasarımlarda sınırlı öteleme hareketlerine uyum sağlarken, bir köprü üst yapısı ile altyapı arasında yükleri iletmek üzere tasarlanmış yapısal bir cihazdır (yüksek yüklü çok-döner mesnet, yani HLMB). Yatak, herhangi bir yatay eksen etrafında düzgün açısal dönüşe olanak tanıyan, dışbükey küresel bir yüzeyle birleştirilmiş içbükey küresel bir yüzeyden oluşur.
Köprü mühendisliğinde küresel mesnetler şu amaçlarla kullanılır:
- Dikey yükleri, yatay kuvvetleri ve boyuna veya enine yer değiştirmeleri tasarım gereksinimlerine göre aktarın.
- Trafik yüklerinin, termal genleşme ve daralmanın, sismik hareketlerin, sürünmenin ve köprü yapısının büzülmesinin neden olduğu dönüşlere izin verin.
- Düşük-sürtünmeli kayan malzemelerin (ör. PTFE) ve korozyona{{5}dirençli paslanmaz çelik birleşme yüzeylerinin kullanımı yoluyla minimum sürtünmeyle-yüksek yük taşıma kapasitesi sağlayın.
Bu mesnetler genellikle GB/T 17955 (Çin), AASHTO LRFD Köprü Tasarım Spesifikasyonları (ABD) ve EN 1337-7 (Avrupa) gibi ilgili ulusal ve uluslararası standartlara uygun olarak üretilir ve uzun-açıklıklı ve ağır yük köprü uygulamalarında performans güvenilirliği, güvenlik ve dayanıklılık sağlar.

1.2, Kapsam
Bu makalede teknik özellikler, tasarım parametreleri, üretim gereksinimleri, testler, kurulum ve bakım anlatılmaktadır.Küresel Sismik İzolasyon Mesnetleri (SSIB)Köprü uygulamaları için tasarlanmıştır ve hem Çin hem de uluslararası kurallara uygundur.
1.3, Geçerli Standartlar:
Bölge|Standart Kod|Başlık|Kapsam
Çin|GB/T 17955-2009 |Küresel RulmanlarKöprüler için|Köprü küresel mesnetleri için tasarım, üretim ve test gereksinimleri.
Çin|GB/T 32836-2016 |Çelik Yapılar için Küresel Rulmanlar| Çelik yapı uygulamaları için ek gereksinimler.
Çin|JTG/T 2231-01-2020|Otoyol Köprüsü Rulmanlarının Özellikleri|Karayolu köprüsü mesnetlerine yönelik performans ve kalite gereksinimleri.
Avrupa|EN 1337-7 |Yapısal Rulmanlar– Bölüm 7: Küresel Rulmanlar|Malzeme, geometri, sürtünme ve test gereksinimleri.
Avrupa|EN 15129:2018 |Anti-Sismik Cihazlar| Yapısal uygulamalar için sismik izolasyon tasarımı.
ABD|AASHTO LRFD Köprü Tasarım Özellikleri (2023) Bölüm 14|Rulmanlar ve Genleşme Cihazları|Tasarım metodolojisiküresel rulmanlar.
İngiltere|BS 5400 Bölüm 9 |Köprü Rulmanları| Tasarım ve kurulum gereksinimleri.

II. Ürün Açıklaması

2.1, İşlev:
Küresel sismik izolasyon mesnetleriSismik enerjiyi dağıtmak için kontrollü kaymaya izin verirken köprü üst yapısı ile altyapı arasında dönel bir arayüz sağlar.

2.2, Ana Bileşenler:

1. Üst İçbükey Plaka – Hassas-işlenmiş içbükey yüzeye sahip yüksek-mukavemetli karbon çeliği (Q345 veya ASTM A709 Sınıf 50).
2. Küresel Kayar Eleman – Bağlı PTFE veya UHMWPE katmanlı paslanmaz çelik (AISI 304/316).
3. Alt Dışbükey Plaka – Eğriliğe uyum sağlar, dikey yükü aktarır.
4. Kısıtlama Sistemi – Tek yönlü hareket kontrolü için isteğe bağlı kılavuz çubuklar veya sınırlayıcılar.
5. Sismik Enerji Dağıtım Elemanı – İsteğe bağlı yüksek sönümleme katmanları.

2.3, Türler ve Sınıflandırmalar
Farklı fonksiyonel gereksinimlere göre küresel rulmanlar aşağıdaki tiplere ayrılabilir:

1,Sabit Küresel Rulmanlar
Sabit küresel mesnetler yatay yer değiştirmeye izin vermez ancak serbestçe dönebilir. Dönmeye izin verirken yatay hareketi kısıtlaması gereken yapısal parçalar için uygundurlar.
2,Tek Yönlü Kayar Küresel Rulmanlar
Tek yönlü kayan küresel mesnetler, tek yönde kaymaya izin verir. Belirli köprülerde boylamasına yer değiştirmenin ayarlanması gibi özel yer değiştirme gereksinimleri olan yapılara uygulanabilirler.
3, Çok Yönlü Kayar Küresel Rulmanlar
Çok yönlü kayan küresel mesnetler herhangi bir yatay yönde kayabilir. Karmaşık yük koşullarıyla başa çıkmak için depreme- eğilimli alanlar veya uzun-açıklıklı köprüler için uygundurlar.
4, Sismik Küresel Rulmanlar
Sismik küresel mesnetler genellikle deprem sırasında ilave enerji dağıtma kapasitesi sağlayabilen ve yapıların sismik performansını artırabilen sönümleme cihazlarıyla donatılmıştır.

2.4,Uygulama AlanlarıKüresel Rulmanlar
Mükemmel performanslarından dolayı küresel rulmanlar aşağıdaki alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır:

1, Uzun-açıklıklı Köprüler
Kablo-askılı köprüler, asma köprüler ve kemer köprüler gibi uzun-açıklıklı köprülerde, küresel mesnetler sıcaklık değişimlerinin, araç yüklerinin veya rüzgar yüklerinin neden olduğu yer değiştirmelere ve dönmelere etkili bir şekilde uyum sağlayabilir.
2, Yüksek-Binalar
Yüksek-binalar rüzgar yükleri veya sismik etkiler altında sallanacaktır. Küresel mesnetler yapısal gerilimi azaltabilir ve binaların stabilitesini ve güvenliğini artırabilir.
3, Stadyumlar ve Geniş-açıklıklı Uzay Yapıları
Spor salonları ve kongre merkezleri gibi geniş-açıklığa sahip yapılarda, küresel mesnetler karmaşık yüklere uyum sağlayabilir ve yapıların sağlamlığını ve dayanıklılığını sağlayabilir.
4, Nükleer Santraller ve Temel Altyapı
Nükleer enerji santralleri ve büyük barajlar gibi önemli altyapılarda küresel mesnetler, yapısal güvenliği sağlamak için güvenilir destek ve sismik direnç sağlayabilir.

2.5, Küresel Rulmanların Avantajları ve Zorlukları
1, Avantajları:
• Yüksek-yük taşıma kapasitesi: Birkaç bin tonluk yüklere dayanabilir.
• Çok yönlü yer değiştirme uyarlanabilirliği: Hem dönüşe hem de yatay yer değiştirmeye aynı anda uyum sağlama yeteneği.
• Güçlü dayanıklılık: Uzun hizmet ömrü sağlayan{0}yüksek performanslı malzemelerden yapılmıştır.
• Mükemmel sismik performans: Depreme- yatkın bölgelerde yaygın olarak kullanılır.

2, Zorluklar:
• Üretim hassasiyeti için yüksek gereksinimler: Küresel yüzey işleme ve kayan malzemelerin eşleştirilmesi için-yüksek hassasiyetli işlemlere ihtiyaç vardır.
• Göreceli olarak yüksek bakım maliyetleri: Uzun süreli kullanımdan sonra kayar malzemelerin veya sızdırmazlık cihazlarının-değiştirilmesi gerekebilir.
• Karmaşık tasarım: Özel mühendislik ihtiyaçlarına göre özelleştirilmiş tasarım gereklidir.

III. Araştırma ve Geliştirme

3.1 Teknik Özellikler
Tasarım Parametreleri (tipik üretim aralığı):
Dikey Yük Kapasitesi: 1.000 – 50.000 kN
Yatay Yer Değiştirme Kapasitesi: ±50 ila ±250 mm
Dönme Kapasitesi: 0,03 rad'a eşit veya daha büyük (~1,7 derece)
Sürtünme Katsayısı (μ): 0,03 – 0,06 (statik), 0,02 – 0,05 (dinamik)
Sönümleme Oranı (HDR tipi): %8 – 25
Servis Sıcaklık Aralığı: -40 derece ila +60 derece (özel +70 dereceye kadar)
Hizmet Ömrü: 50 yıldan fazla veya eşit
Sismik Performans: 0,3g tasarım ivmesinden büyük veya ona eşit

3.2, Patent

IV. Malzemeler

V. İmalat ve Kalite Kontrol

Yüzey Pürüzlülüğü (kayma yüzeyi): Ra 0,2 μm'den küçük veya ona eşit
Düzlük Toleransı: 1.000 mm'de 0,5 mm'ye eşit veya daha az
Sertlik (kayma plakası): HB 220'den büyük veya ona eşit
PTFE Bağ Dayanımı: 3 MPa kesme kuvvetine eşit veya daha büyük
Tüm rulmanlar boyutsal doğruluk, yük-deformasyon eğrisi, tasarım yükü altında sürtünme katsayısı ve görsel kusurlar açısından fabrikada-%100 test edilmiştir.

VI. Performans Doğrulaması, Test Etme ve Kalite Güvencesi

6.1 Genel Gereksinimler
Tüm küresel sismik izolasyon mesnetleri, Çin ve uluslararası standartlara uygun olarak tip testlerine, rutin testlere ve kabul testlerine tabi tutulacaktır.
6.2 Testlerin Sınıflandırılması
Tip Testleri – Tasarım uyumluluğunu kanıtlayın (her yeni tasarım için bir kez)
Rutin Testler – Üretim kalitesini doğrulayın (her parti)
Kabul Testleri – Teslimattan önce nihai ürün onayı (%100 rulmanlar)
6.3 Özel Testler ve Gereksinimler
Dikey Yük Testi – Artık deformasyon 0,3 mm'den az veya buna eşit, görünür hasar yok.
Yatay Yer Değiştirme Testi – Sürtünme katsayısı μ 0,06'dan küçük veya eşit, 50 döngüden sonra yüzeyde hasar yok.
Dönme Kapasitesi Testi – 0,03–0,05 rad dönüşüne eşit veya daha büyük olan düzgün hareket.
Aşınma ve Yorulma Testi – Döngülerden sonra %1'e eşit veya daha az PTFE kalınlık kaybı.
Sismik Simülasyon Testi – Sönümleme oranı tasarımın ±%2'si dahilinde, yer değiştirme açıklık dahilinde.
Sıcaklık Testleri – Sürtünme değişimi Oda sıcaklığından ±%15'e eşit veya daha az.
Korozyon Direnci Testi – 500 saatlik tuz spreyinden sonra kaplama hatası yok.
6.4 Fabrika Kalite Kontrol Prosedürleri
Gelen Malzeme Denetimi – Ultrasonik çelik kontrolü, PTFE yoğunluğu ve gücü.
-Süreç Kalite Kontrolünde – Plaka işleme toleransı ±0,2 mm, kaynak denetimi.
Son Muayene – Boyut kontrolü, işaretleme doğrulaması.
6.5 Dokümantasyon ve İzlenebilirlik
Malzeme Test Sertifikalarını, Fabrika Üretim Kontrol kayıtlarını ve Uygunluk Sertifikalarını saklayın.
6.6 Kabul Kriterleri Özeti
Dikey Deformasyon 0,3 mm'den az veya ona eşit, Sürtünme 0,06'dan az veya ona eşit, PTFE Aşınması %1'den az veya ona eşit, Dönme 0,03 rad'den büyük veya ona eşit.
6.7, Tip testi ve raporlar.

6.7.1, Test ekipmanı

6.7.2, Test raporları

VII. Kurulum Yönergeleri

Hazırlık – Yatak yuvası toleransını ve cıvata konumlarını kontrol edin.
Kurulum Adımları – Üst yapıyı kaldırın, yatağı konumlandırın, sabitleyin, kontrol edin, krikoları serbest bırakın.
Açıklık – Korun 50 mm'den büyük veya buna eşit sismik boşluk.

VIII. Bakım Programı

6 ay: Görsel kontrol
2 yıl: İşlevsel kontrol
5 yıl: Ayrıntılı inceleme
25 yıl: Revizyon

IX. Paketleme ve Depolama

Neme dayanıklı- ambalajda paketleyin, havalandırılan bir alanda saklayın, en fazla 3 kat istifleyin.

X. Tipik Boyutlar Tablosu

O1CN015bVJRF1mFFGMSUdxa2219352594924-0-cib

10.1, Karayolu Köprüleri için QZ Küresel mesnetlerin özellikleri.
10.2, Karayolu Köprüleri için LQZ Küresel mesnetlere yönelik özellikler

XI. Başvuru durumları

XII, Küresel Rulmanların Gelecekteki Gelişim Trendleri

Mühendislik teknolojisinin gelişmesiyle birlikte,küresel rulmanlarsürekli yenilik yapıyorlar ve gelecekte aşağıdaki eğilimler ortaya çıkabilir:

1, Akıllı Rulmanlar:
Sensör teknolojisiyle entegre olarak, akıllı erken uyarı ve bakımı gerçekleştirmek için rulmanların gerilimini, yer değiştirmesini ve aşınmasını gerçek zamanlı olarak izleyebilirler.
2,Yeni Malzemelerin Uygulanması
Grafen-güçlendirilmiş kompozitler ve kendi kendini-yağlayan malzemeler gibi malzemeler, küresel yatakların dayanıklılığını ve kayma performansını iyileştirebilir.
3, Yeşil ve Çevre Koruma Tasarımı
Geri dönüştürülebilir malzemelerin veya{0}düşük sürtünmeli çevre koruma kaplamalarının kullanılması çevre üzerindeki etkiyi azaltabilir.
4, 3D Baskı Teknolojisi
Karmaşık şekillere sahip rulmanlar üretmek için 3D baskı teknolojisinin kullanılması, üretim verimliliğini ve kişiselleştirme yeteneklerini geliştirebilir.