减隔震技术在桥梁结构设计中的应用

减隔震技术在桥梁结构设计中的应用

发表时间：2019-12-17T15:31:46.460Z 来源：《基层建设》2019年第26期作者：魏迪

[导读] 摘要：随着社会经济的发展，我国的桥梁工程建设与日俱增，在桥梁结构设计的过程中，减隔震技术也得到了广泛的应用。

哈尔滨市市政工程设计院黑龙江省哈尔滨市 15000

摘要：随着社会经济的发展，我国的桥梁工程建设与日俱增，在桥梁结构设计的过程中，减隔震技术也得到了广泛的应用。本文在查阅大量资料的情况下，对减隔震技术的应用方法与实际应用效果进行了研究，并且提出了其中存在的不足之处，希望可以为桥梁事业日后的发展提供理论基础。

关键词：减隔震工艺；桥梁施工；有效方案；实际应用

引言

近年来，我国的地震灾害频发，在给社会造成巨大经济损失的同时，还会严重影响各类工程结构的稳定性，桥梁工程也不例外。为了提高桥梁本身的抗震性能，很多设计师在进行桥梁结构设计时都采用了减隔震技术，一定程度上保障了桥梁结构的整体性和稳定性。因此，研究分析减隔震技术在桥梁结构设计中的应用具有重要的现实意义。

1减隔震技术的概念

在桥梁结构设计过程中，减隔震技术的应用主要在于减震、隔震两个方面。前者主要是利用阻尼、耗能等装置的合理设计，来优化桥梁本身结构的动力学，确保地震发生时，桥梁可以利用自身的结构来对地震所产生的冲击力进行吸收缓冲。而后者则是利用特殊的结构设计，利用震动周期结构缓冲震动输入的能量，降低地震所产生的作用力，最终达到保护桥梁结构稳定性的目的。

2在桥梁构造中使用新型减隔震技术具有的优缺点

2.1在桥梁构造中使用减隔震技术具有的优势

桥梁已经成为交通系统中非常重要的部分，其不光可以促进社会的发展还能提升生产速度，而且桥梁的质量也会直接关系到人们的生活。若是地震导致了桥梁发生断裂，那么带来的损害不光是经济方面的，对于群众的生命财产安全而言也无法得到有效的保障。在当下我国桥梁设计的行业中，大部分的桥梁工程都是用了减隔震技术。但是并没有结合延性抗震的方式，所以形成了桥梁构造抗震性能始终无法处于最佳状态的情况。拿混凝钢筋土类型的桥梁构造来讲，使用延性抗震的方式会造成整体构造出现塑性情况，从而破坏了桥梁具有的良好特点。在整体的方面来讲，在桥梁构造设计中使用减隔震工艺具有以下优势：（1）首先，使用这种方法后可以对震动形成的惯性与载荷力进行有效的控制与协调，通过这种形式将桥墩与桥台的全部效果发挥出来，预防在某一环节出现破损的情况，从而增强桥梁构造质量。（2）其次，使用这种方法能够利用限位设备完成桥梁构造方面的建设，从而降低位移出现的概率，预防由于支撑宽度不足产生的坍塌现象。

2.2在桥梁构造中使用减隔震技术具有的缺点

（1）我国在桥梁构造施工中使用减隔技术的时间较短，所以存在经验不足的情况，尤其是在构造方案与细节等部分存在很多漏洞，而且这些细节具有一定的决定性作用，也是较为关键的因素。（2）在当下我国的实际情况是，减隔震技术还没有受到广泛的应用，国内使用或者了解此项技术的人员非常缺乏，在这种情况下，需要培养大量的专业人才与管理人员。

3减隔震技术在桥梁结构设计中的应用

3.1铅芯橡胶支座装置

铅芯橡胶支座装置主要是将多个铅芯放置在分层的橡胶支座当中，形成一个相对紧凑的减隔震设备。利用铅芯本身的刚度、橡胶支座的弹塑性，来有效延长桥梁结构的周期，达到消耗地震能量的目的。

3.2黏滞阻尼设备

在进行拆除临时桥与模式转换的过程中，由于阻尼设备的效果，其中存在较小的冲击力，而且桥体始终保持着良好的状态。形成这种局面的主要原因是，装置具有的摩擦力小于消耗值，在这种情况下若是桥梁构造产生形变，那么常规数据就无法达到设计标准，在温度发生变化时，摩擦力也会发生改变，所以此设备不会对桥梁构造质量形成威胁。

3.3高阻尼橡胶支座装置

高阻尼橡胶支座装置充分利用了石墨、塑料、纤维等阻尼性较高的材料，大幅度降低地震所产生的作用力。其优点是耗能效果高，可以明显吸收地震所产生的作用力，缺点是本身在耗能过程中会产生大量的热量。

3.4弹塑性钢挡块

采用普通的板式橡胶支座的中小跨公路桥，由于支座与上、下部结构产生相对位移，实际上起到了抗震作用，有效地减小了下部结构所承受的地震力。但需充分重视挡块强度设计，否则其在地震响应下非常容易破坏，甚至导致落梁。结合弹塑性钢挡块双线性恢复力模型可以看出，通过普通板式橡胶支座+弹塑性钢挡块的上、下部连接结构也可以通过结构整体的非线性变形，增大结构自振周期，减弱强地震作用下的结构整体的地震响应。并且，由于弹塑性钢挡块设计灵活，在强地震作用下，适当控制上、下部结构相对位移，可以兼顾桥墩延性设计和上、下部结构连接系统减隔震作用两方面。

3.5大震弹塑性时程分析

工程采用弹塑性时程分析法在大震情况下，对整个桥梁结构的位移响应情况进行对比分析。相比较板式橡胶支座，采用铅芯橡胶支座的桥梁可以有效消耗地震所产生的作用力，且本身结构的稳定性较强，在震后也无需对减隔震装置和桥墩进行更换维修。因此，最终工程选用了铅芯橡胶支座作为桥梁的减隔震装置。

4减隔震桥梁试验研究

隔震桥梁结构多采用振动台试验来研究隔震装置对桥梁地震力响应的影响及其隔震效果，并可以校核分析模型和计算结果的正确性等。Ｔｓｏｐｅｌａｓ等对采用ＦＰＳ的隔震桥梁和相应的非隔震桥梁进行了试验研究，证明ＦＰＳ可以明显提升桥梁的抗震性能，使得桥梁在各个激励工况都处于弹性。张俊平等以南疆铁路布谷孜大桥为工程背景，对分别采用传统支座、天然橡胶支座和滑板支座的桥梁隔震体系进行了振动台试验研究，分析了隔震构造、橡胶支座水平刚度、地震输入频谱特性和方向、地震烈度、桥墩高度和桥墩嵌固程度等因素对隔震效果的影响，同时揭示了隔震体系耗散地震能量输入的机理，并归纳了隔震桥梁的设计方法与设计流程。Ｉｅｍｕｒａ等对两

座公路隔震桥梁进行了一系列的振动台试验，考察了水平和竖向激励下滑动复位隔震系统的抗震性能，并采用非线性模型分析了原型桥梁，认为简化的模型试验可以较准确地预测原型桥梁结构的地震反应。Ｓａｈａｓｒａｂｕｄｈｅ等提出了半主动独立变刚度装置用于控制滑动隔震桥梁的地震反应，并通过试验和理论分析证明了该装置在近断层地震动作用下的有效性。Ｔｓａｉ等对采用滑动隔震支座的1／7.5缩尺桥梁模型进行了振动台测试，证明了该隔震系统的有效性。李忠献等采用振动台试验分析了邻梁间隙、邻梁质量比和支座特性对隔震简支梁桥碰撞反应的影响。韩强等通过振动台试验研究了不同烈度下及多维地震作用下隔震桥梁的地震反应，研究表明：地震动的幅度和频谱成分、场地类别、地震烈度、断层等因素对隔震桥梁体系的隔震效果有很大影响，多维输入与单向输入的地震反应存在一定的差异。

结语

总而言之，在经济快速发展的情况下，桥梁事业遇到了良好的发展时机并且得到了大力的发展。减隔震技术虽然是一种新型工艺，但此技术不仅可以全面应对桥梁施工中存在的缺陷，而且使用这种方法还能有效降低维护成本，从而将经济效益最大化。但在使用这种技术的过程中，有些细节方面还是需要注意的，例如提升施工人员的对该技术的认知程度、以及设计人员对减隔震技术进行不断地完善，只有将这种方法大力的应用在桥梁构造中，才能保障桥梁工程建设质量水平得到提升。

参考文献：

[1]喻必容.桥梁结构设计中减隔震技术的有效应用[J].中华建设，2019（5）.

[2]赵强华.减隔震技术在桥梁结构施工中的应用探究[J].工程建设与设计，2019（7）.

[3]张建森.桥梁结构设计中减隔震技术的应用探讨[J].住宅与房地产，2019（9）.

[4]李晓光.桥梁结构设计中减隔震技术应用研究[J].江苏科技信息，2018，35（24）：57-59