减隔震技术在桥梁结构设计中的应用研究

曹俊昌,吴健（江西赣北公路勘察设计院,江西 九江 332000）

减隔震技术在桥梁结构设计中的应用研究

曹俊昌,吴健
（江西赣北公路勘察设计院,江西 九江 332000）

通过对现代减隔震技术的深入研究，利用减隔震技术建设的桥梁具备较强的稳定及安全性。使用科学的力学计算方法，对桥梁结构进行具体分析，表明减隔震技术能够有效的降低桥梁因地震力受到的影响，从而提高桥梁的抗震性能。

桥梁结构；设计；减隔震技术；减隔震技术应用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.024

1　引言

桥梁建设对我国经济产生了最为直接的影响。为保障发挥桥梁的最大使用价值，必须要对其构成结构进行综合考虑和设计，在保证桥梁使用性能的同时，还要根据所在地理位置，充分提高其抗震性能，以避免自然灾害对其造成的损害，同时灾害发生时，最大限度地减轻对人们造成的伤害，避免造成严重的经济损失。本文将根据实际情况，探讨减隔震技术对桥梁质量的影响，并将此项技术切实使用到桥梁设计中。

2　减隔震技术简介

减隔震技术能够降低桥梁结构在受到外力时的损坏程度，有效保障桥梁结构的稳定性。桥梁施工以及设计人员在进行结构建设和设计时，使用减隔震技术可以有效防止外力对桥梁的破坏，巧妙地将桥体与外力隔开，把地震力对桥梁的影响降至最低，保护桥梁结构不会出现较大程度的损害。为了达到更好减隔震效果，通常会适当延长结构使用周期[1]，然而，在延长结构使用周期的同时，必然会使得桥梁产生较大的位移，给桥梁设计带来新的挑战，同时，也给设计人员增加了较大的技术难度。当桥梁受到外力破坏时，可以使减震设备预先进入塑性时期，先消耗部分能量，减轻外力作用对桥梁的影响，从而达到保护桥梁结构的效果，由此，充分体现了减隔震技术对保护桥梁显著作用。

3　减隔震设备的分类

目前，我国的减隔震设备主要分成以下两类：

1）减隔震设备一般是黏滞阻尼器，该部分结构会在桥梁受到外力作用时，充分吸收外力，以减轻外力对桥梁的损害，增强抗震性能，体现减隔震的优势。

2）减隔震设备是摆式滑动摩擦支座和铅芯橡胶隔震支座[2]。这两类设备，在原理上有部分差别，但是效果是相同的，都有效保护桥梁，且都能够加长结构周期，并且两种设备相互配合使用，效果更加，能大大提高保护效果，防止地震对桥梁结构的损害，提高桥梁的整体安全性。

4　桥梁减隔震技术的设备介绍

4.1分层橡胶支座

该种形式一般由橡胶薄皮和钢板交叉组成，一般形式为圆形或矩形。在实际设计过程中，需根据实际情况进行分层处理，保证上下两部分，不会形成明显的水平剪力[3]。分层橡胶支座会变形自身结构，以提供比较大的阻尼。然而，由于分层橡胶支座结构所提供的阻尼非常小，所以，在设计时还需加入一定的阻尼器来增加阻尼。

4.2滑动摩擦式支座

一般是由不锈钢和聚四氟乙烯构成，这种结构的摩擦系数非常小，其主要通过上下结构形式来吸收外力。但是，该种结构在受外力后不能够自行复位，而且稳定性极差，所以通常会和阻尼器共同使用，才能保证效果达到一定的标准[4]。

4.3刚阻尼器

主要工作原理是通过塑性变形来吸收外力，这种结构的优势在于成本非常低，其使用寿命比较长，抗震性能良好，在实际使用过程中，一般会和橡胶隔震座共同使用在桥梁建设中。

4.4铅芯橡胶支座

该种支座主要是在橡胶支座的中间部分，加注一定量高纯度的铅芯来提高其结构阻尼性能。由于高纯度铅芯具备较好的力学性能，屈服力较小，同时塑性非常好，其与橡胶座完美结合，可以增强抗震效果。遇到地震时，铅芯出现屈服的现象，刚度降低，从而有效地消耗地震能量，当外力较小时，高纯度钢芯能够保持初始的刚度，形变非常小。这种结构具有非常好的稳定性，能够吸收大部分地震的能力，样式如图1所示。

5　桥梁减隔震设计基本原则

桥梁设计必须，按照一定的设计规范进行设计，严格按照章程施工，才能提高抗震性能，降低地震对桥梁结构破坏程度，提高我国桥梁质量和安全性。其具体设计必须严格按照以下几项规定进行。

图1　铅芯橡胶支座

1）在开始设计之初，必须对施工地点进行重点勘察，在实践的基础上，才能做好整体规划，只有完全掌握了周围环境的情况，才能制定出合理的设计方案。尤其是桥梁中增加了减隔震技术，更需要进行考察和测量，以保证该地区，能够适合进行减隔震技术施工，保证减隔震技术能达到预期的效果。

2）如果在设计阶段，已经确定了使用减隔震技术，并且经过测算也能达到预定效果，那么就要考虑在施工时，充分发挥减隔震技术的功能，使减隔震技术能够有效抵抗地震的冲击，提高桥梁的抗震性能。在实际施工过程中，需根据工程所在地的实际情况，选择合理的减隔震施工设备，必须保证桥梁在建设完成后，具备良好的结构性抗震能力，同时力求设备结构最简单，且抗震性能要保证在这些设备所能承受的力学范围内。

3）完成了减隔震技术结构设计后，还需充分考虑到震后对其结构进行如何的修复和处理[5]。如果桥梁所在的地区发生了地震，那么地震发生时，桥梁减震结构会发生一定的位移，这必然会影响桥梁的使用性能。因此，在地震发生后，相关人员必须对桥梁进行反复的勘察和计算，必要时进行修补处理，以保证再次发生地震时还能具有抗震效果。

6　桥梁减隔震设计中需要注意的问题

加入减隔震设计的桥梁与普通桥梁结构上区别不大，都需要桥梁下部和地基贴合紧密，加入减隔震设备的桥梁与普通桥梁的区别之处，在于在桥梁下部加入隔震层，隔震层和地面结合，同时还要保证桥梁结构和隔震层平衡。具体设计过程中，必须要遵循以下几个方面原则。

为保证桥梁在整体美观，并且使隔震层能够起到很好的抗震性能，必须在建设隔震层时，和所处的地基进行很好的结合，并且保证施工时处在平衡位置，只有这样，才能保证整个桥梁处在非常稳定和安全的状态。

在进行桥梁设计时，水平刚度中心位置和隔震层上部结构的重心必须保持一致，避免二者之间出现比较大尺寸的偏差，保证桥梁具有非常好的稳定性，同时，还能从根本上提高桥梁的抗震性能。依据隔震装置竖向刚度来计算其竖向负载能力，使桥梁隔震装置在水平移动时，可以在一定的数值范围内变化，结构也比较灵活。这种形式能够完全抵抗自然灾害的损害，从而增强桥梁抵抗自然灾害的能力。

提高隔震层水平刚度时，必须提高竖向负载能力，使桥梁不会由于水平面的巨大压力造成结构发生严重损坏，也不会因为竖向力造成结构强度急剧减弱。当地震强度非常高时，还能具备良好的抗震效果，增强桥梁的稳定性，防止出现大范围的坍塌，造成无可挽回的巨大经济损失。提高隔震层的复位功能，使桥梁在经过了一次地震之后，可以自行进行复位，使得桥梁中的部分抗震结构能够自行恢复到初始状态，减轻地震对桥梁的损坏，还能避免余震带来的危害。但是，仅仅通过桥梁的自我修复，还是远远不够的，震后还是需要安排有关技术人员对其进行修补。

除此之外，在实际设计过程中，还有很多细节需要注意，尽量避免对桥梁质量造成影响。

7　结语

在现代桥梁设计和建设过程中，减隔震技术起到了良好防破坏作用，被广泛应用在桥梁建设中，该技术可切实提高桥梁质量和使用安全，为我国的经济快速发展提供坚实的基础。

【1】刘鹏飞.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析[J].城市建筑，2014(6)：127-129.

【2】贺海宽.探析反应谱法在桥梁减隔震设计中的应用[J].门窗，2014 (1)：210-211.

【3】陈松.浅析桥梁减隔震支座及分析方法[J].科技资讯，2013(34)：314.

【4】庄军生.关于桥梁减隔震支座的若干问题[J].预应力技术，2012 (5)：43-45.

【5】刘延芳,叶爱君.减隔震技术在桥梁结构中的应用[J].世界地震工程，2008(2)：152-154.

Study on the Application of Seismic Isolation Technology in the Design of Bridge Structure

CAO Jun-chang,WU Jian
(JiangxiGanbeiHighwaySurveyandDesign Institute,Jiujiang 332000,China)

Through the deep research on the modern seismic isolation technology,the bridge with the seism ic isolation technology has strongstabilityand security.Thebridgestructureisanalyzedbyusing thescientificmechanicscalculationmethod,and the resultshowsthat theseismic isolation technology caneffectively reduce the influenceof thebridgedue to theearthquake force,soas to improve theseism ic performanceofthebridge.

bridgestructure;design;seismicisolation technology;applicationofseismicisolation technology

441+.3

A

1007-9467（2016）11-0085-03

曹俊昌（1964～），男，江西九江人，工程师，从事公路桥梁设计与研究。

2016-07-31