桥梁结构设计中减隔震技术应用分析

桥梁结构设计中减隔震技术应用分析

随着社会的不断进步，我国的交通事业得到了迅猛的发展，桥梁在其中就发挥着十分重要的作用。在桥梁的设计中，减隔震技术发挥着不容小觑的作用。该技术是桥梁抗震的重要条件，在地震发生时，其可以减少桥梁受到的损害，甚至可以避免桥梁受到损害。为此，就针对减隔震设计的原理、配备的设置以及在实际工程中的应用进行了相关的探讨。

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桥梁结构设计；减隔震技术；应用 TB

1减隔震技术的基本原理

减隔震技术是通过结构的基础位置隔离地震能量、阻断地震波的传播。在减隔震设计中，通过附加阻尼的方法进一步降低了地震地响应，阻尼并不是自然装置，而是施工人员人为的将其设置在桥梁结构的某些位置，同时，耗能构件在地震发生的时候，通过自身的结构可以将地震的能量进行吸收，从而让桥梁的结构在受到地震冲力的时候得到缓冲，使桥梁结构的稳定性与完整性得到更好的保持。

减隔震技术包括两大方面：减震技术和隔震技术。减震技术是指人为的将阻尼及耗能构件设置在桥梁的结构中，让耗能构件吸收地震波的能量；隔震技术是特殊的结构类型，其具有振动周期的特殊结构，与减震技术有很大的不同。在地震发生的时候，可以输出地震能量。两种技术相互配合，能够共同应对强大的地震波，保护桥梁免受伤害。

2减隔震装置技术的分类

2.1铅芯橡胶支座

铅芯橡胶支座是把一个或多个铅芯插入到分层的橡胶中，形成紧凑的减隔震装置，其在延长结构周期的同时把地震的能量消耗掉。铅芯具有良好的力学特性，能够与分层橡胶支座进行紧密的结合，同时良好的耐疲劳性与弹塑性使得其适合做减隔震材料。铅芯橡胶支座的诸多特性能够提供地震中所需要的耗能，同时能够很好的满足使用过程中的屈服强度和刚度，在桥梁结构的抗震设计中被广泛的应用。

2.2粘滞阻尼器

粘滞阻尼器是利用活塞运动前后的压力差异，使黏滞流体通过节流孔，在这一过程中会产生阻尼力和耗能。

粘滞阻尼器有着以下几个特征：第一，粘滞阻尼器没有显著的增加桥墩的受力。弹塑性阻尼装置和摩擦阻尼装置的屈服力或者摩擦力是常数值，在墩最大变形时这些值会同时达到，而粘滞阻尼器在应用的过程中，如果阻尼器的参数为1，由于速度与反力成比例，在桥墩达到最大变形值的时候，粘滞阻尼器的阻尼力是最小的，数值接近于零，当桥墩变形的速度达到最大的时候，桥墩的变化最小，其内力也是最小的；第二，粘滞阻尼器不会影响桥梁的正常使用。受稳定变化导致的变形作用，摩擦阻尼器与弹塑性阻尼器要自由变形必须先要克服装置中的屈服力与摩擦力，而粘滞阻尼器在变形的过程中，产生的抗力几乎为零。

2.3高阻尼橡胶支座

高阻尼橡胶支座采用石墨、添加纤维塑料或其他添加剂的高阻尼橡胶材料制成，高阻尼橡胶中的石墨细颗粒物或者是纤维塑料在摩擦的过程中生热耗散运动的能量，该种支座减震耗能性较突出。

2.4滑动摩擦型支座

在我国最常见的滑动摩擦型支座是聚四氟乙烯滑板支座，该支座的摩擦板采用的是聚四氟乙烯（PTFE），与不锈钢的摩擦系数仅为0.06，是中等吨位活动支座的首选。在地震发生的时候，受地震作用，当支撑在滑动摩擦型支座上的梁体受到的摩擦力小于惯性力时，支座与梁体间的滑动面就开始滑移，延长了桥梁结构的振动周期。

2.5金属阻尼器

技术阻尼器就是利用一些金属材料，如：铅、钢等弹塑性变形的性能来吸收地震地能量，低屈服点的钢材能够制成剪切型阻尼器或者是弯曲性阻尼器。

3减隔震技术在桥梁结构设计中的实际应用案例

日本宫川大桥的建设就应用了减隔震技术，该大桥建造于1991年，桥墩设计为墙式墩，主梁结构是钢板型，采用的是三跨连续的梁桥，其墩高为1km，采用的是铅芯橡胶支座。

宫川大桥在没有使用减隔震设计时，把所有支座都假定为铰接的情况下，其顺桥向的基本周期为0.3s，而采用铅芯橡胶支座的减隔震设计之后，该大桥的顺桥向基本周期提高为0.8s，该种支座减隔震装置的设计，在地震作用中，顺桥向的基本周期都有着显著的延长，地震传入到桥梁结构中的能量也在减弱。

对于像宫川大桥自身刚度比较大的梁式桥梁来说，会受到较大的地震荷载，

在其结构的设计中进行减隔震技术的应用，可以有效的降低桥梁整体结构受到的地震荷载，更能够对地震力进行有效的分配。

减隔震支座对于不同的震波、不同的场地，减震效果也是不同的，我们具体分析不同的情况。第一种情况，滑板橡胶支座能在多种类型的桥梁建筑中取得比较满意的减震效果，但是在使用的过程中要充分考虑产生高频脉冲地震波的情况，应用滑板橡胶支座要考虑支座长度不足导致的落梁情况；第二种情况，铅芯橡胶支座适用于大多数的场地类型，抗震的效果比较理想，但在施工场地比较软的情况下，铅芯橡胶支座的减隔震装置就不能获得理想的抗震效果；第三种情况，板式橡胶支座使用简便且经济实惠，但减震效果不如铅芯橡胶支座，且在基本周期偏大的时候，对桥梁结构的影响比较大。

4减隔震技术的适用条件

减隔震技术的应用还是有一定的条件限制的，并

不适用于所有的情况。例如在桥梁建设周期过长的情况下就不适合使用减隔震技术。基于此，在桥梁结构抗震理念设计之初，设计单位要做好提前的准备工作，确定好在桥梁的建设中是否使用减隔震技术。

以下几种情况是适宜使用减隔震技术应用的。

4.1角度方向

桥梁结构在设计及施工之前，施工的企业要针对不同的点预计地面运动的特点与规律，从不同的角度进行观察，符合桥梁结构施工要求的就可以运用减隔震技术。4.2地震波的角度

地震波如果属于高频波，并且能量很集中，就可以使用减隔震技术，这需要施工单位施工前做好提前勘探的工作。

4.3桥梁结构的角度

桥梁的结构规范并且没有梁墩过低或者是过高的情况，也可以使用减隔震技术，施工单位在进行桥梁的设计时就能够知晓是否适用减隔震技术。

5减隔震技术的缺点

5.1缺乏规范性

我国由于技术方面的限制，在减隔震装置的设置上缺乏规范性，尤其在一些细节的处理上，更是缺乏相关经验的支持，如果不能很好的解决其规范性的问题，很可能会降低减隔震装置的作用。

5.2适用的条件有限

不是所有的情况都适用减隔震技术，在进行桥梁设计之前要进行前期考察，具体分析实际的桥梁结构设计是否适用减隔震装置，如果在前期的准备工作中做得不够充分，很可能给桥梁未来的使用造成一定的局限性，也会增大桥梁潜在的危险性。

5.3缺乏考验

在当前设计出带有减隔震装置的桥梁没有经历过真正的地震检验，在性状优劣的问题上还需要进一步考证，只有正真经历过地震，才能了解减隔震技术的应用效果。

6对应的策略

针对减隔震技术在实际运用中存在的问题，相关的技术人员应该学习并了解地震发生的周期、强度等，确认减隔震技术的使用范围，国家也要出台相应的方针政策，规范桥梁建设的安全，尤其是在装有减隔震装置的桥梁，对其进行抗震效果的判断。要运用强大的计算机技术，进行实际情况的模拟，在进行充分的论证与实验后才能进行实践。

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