-摩擦振り子軸受（FPB）の動作原理と構造組成の詳細な分析

摩擦振り子ベアリング (FPB) は構造が単純に見えますが、すべてのコンポーネントと設計の詳細は機械原理に従って正確に設計されています。その構造と作動メカニズムを理解することで、なぜそれが免震の最適解の一つとみなされるのかを十分に理解することができます。

標準の摩擦振り子ベアリングは 4 つの主要なコンポーネントで構成されており、これらが連携して免震、エネルギー散逸、自動再センタリングを実現します。

• 上部ベアリングプレート

上部耐力プレートは、梁、床スラブ、橋脚などの上部構造にしっかりと接続されており、そのベースには精密に機械加工された凹面球面が付いています。{0}振動運動のメイントラックとして機能し、垂直方向の荷重伝達と水平方向の誘導を行います。

• スライディングブロック（球面キャップライナー）

上部と下部のベアリング プレートの間に配置されたスライディング ブロックは、コアの可動コンポーネントです。その表面には、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) などの低摩擦および耐摩耗性の素材が埋め込まれており、球面ステンレス鋼の表面と摩擦対を形成します。-これにより、摩擦によってエネルギーを分散しながら、スムーズな滑りが保証されます。

• 下部ベアリングプレート

基礎または橋脚に固定された下部支承プレートは、平らなまたは一致する凹状の球面の上面を備えています。安定したベースを提供し、スイング範囲を制限し、ベアリングの全体的な安定性を維持します。

• シールおよび制限アセンブリ

このアセンブリには防塵シール、リミット ピン、ガイド キー、その他の部品が含まれています。-埃や湿気が摺動面に侵入するのを防ぎ、磨耗を防ぎます。リミットピンは通常の使用条件下での変位を制御し、地震時には自動的にロックを解除して十分な揺動スペースを確保します。

摩擦振り子ベアリングは、外部電力を必要とせずに完全に物理法則に基づいて動作します。これらは地震時に自動的に作動し、地震発生後に自発的に再調整されるため、プロセス全体を通じて高い効率と信頼性が保証されます。

(1) 開始と分離：地震エネルギーの伝達を遮断する

水平地震力がスライディングブロックと球面の間の静摩擦閾値を超えると、ベアリングの剛結合が破壊されます。上部構造と基礎との間で相対滑りが発生し、上部構造への地震エネルギーの伝達経路を完全に遮断し、直接的な地震の影響を防ぎます。

(2) 振動とエネルギー散逸：地震エネルギーの変換と消費

スライド ブロックは凹面の球面に沿って振り子のような動きを行い、上部構造をわずかに持ち上げて、地震の運動エネルギーを重力位置エネルギーに変換します。{0}}一方、滑り界面での継続的な摩擦により抵抗が発生し、残りの地震エネルギーが熱に変わり、構造振動の振幅が大幅に減少します。

(3) 重力再センタリング: 地震後に自動的にリセット

地震が止むと、上部構造に作用する重力によりスライディングブロックが球面に沿った中心位置に引き戻され、残留変位がほぼゼロの無動力自動復帰が実現します。これにより、その後の使用に影響を与えることなく、構造が元の位置に戻ることが保証されます。

• 球面曲率半径

曲率半径によって隔離期間が決まります。半径が大きいほど隔離期間が長くなり、サイトの卓越地震期間を回避し、共振を防ぐのに役立ちます。

• 摩擦係数

活性化力とエネルギー散逸効率を制御し、通常の範囲は 0.03 ～ 0.12 です。これにより、小規模な地震や風荷重に対する構造の安定性と、大地震時のエネルギー散逸能力のバランスが保たれます。

• 究極の変位

まれな地震時の最大振幅に対応するように設計されており、極端な条件下でもベアリングが抜けたり破損したりしません。