减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析

杨磊 王兰彩

摘 要 桥梁是人们日常出行不可或缺的交通枢纽之一，桥梁结构设计的科学性，会直接影响桥梁的使用寿命。这些年，我国经济发展，汽车数量快速增加，桥梁的负荷也越来越大，为确保桥梁的安全性，发挥连接作用，减隔震技术被广泛应用于桥梁结构设计中。本文基于此，先概述减隔震技术原理，然后提出减隔震技术在桥梁结构设计中的应用方法，给相关工作者以参考。

关键词 减隔震技术;桥梁结构;结构设计

引言

桥梁建设是我国社会经济发展的重要内容之一，需要重视桥梁质量的检测和结构的设计，不光要保证桥梁质量，还要结合地理位置，强化抗震性能，从而减少自然灾害造成的损害。通过应用减隔震技术，在灾害发生的时候，桥梁结构的稳定性和安全性更高，减轻人身伤害，避免财产损失。

1减隔震技术原理

减隔震技术在桥梁结构设计中的应用主要体现在减震与隔震两部分。减震是通过阻尼、耗能等装置来进行设计，增强桥梁本身结构动力学，如此，在地震时，桥梁就能依靠自身结构来吸收缓冲地震带来的冲击力。隔震则是通过结构特殊设计，震动输入能量以震动周期结构来缓冲，减小地震作用力，从而保证桥梁结构稳定[1]。

减隔震的技术原理是：①延性设计。桥梁结构抗震延性设计，是指依照桥梁结构受力特点，将塑性铰设置在合适位置，细部结构进行详细构造。延性设计的目的在于，遇到地震的时候，能够降低地震对桥梁的损害影响，保证桥梁结构完整。且遇到高等级地震时，延性设计可避免结构坍塌[2]。②结构控制。桥梁结构控制技术方法较为复杂，常用的主要为三类：主动控制、被动控制与混合控制技术。其中，减隔震技术主要基于被动控制技术，合理优化桥梁结构，在遇到地震时，减小结构响应。相关实践显示，减隔震技术结构控制可提升桥梁抗震性能。

2减隔震技术在桥梁结构设计中的应用

2.1 黏滞阻尼器应用

进行桥梁结构设计时，设计师都需要考虑桥梁抗震性能，时常用到的装置就是阻尼器。阻尼器是能耗性设备，是和活塞运动速度相关的阻尼器。设备活塞开展前后运动形成压力差，在压力差作用下，黏滞流体进入节流孔，减震系统由此产生较大能耗和阻尼力[3]。该设备的研发，相当于为桥梁上了一道保险，发生地震时，桥梁会受到较强地震作用力，阻尼器会随着地震变形而变化，从而避免地震作用对桥梁结构产生应用，导致桥梁结构变形。桥梁结构设计中，设计人员主要将黏滞阻尼器设置在桥梁边墩中部位置，也就是桥梁整体中间部位，或者，也能选择安装于辅助墩和加劲梁中间部位。另外，为了获得结构最佳应用效果，确保减隔震设备作用的充分发挥，设计师需对各项技术参数进行整体全面的计算和设计，保证结构性能满足使用。

2.2 铅芯橡胶支座应用

铅芯橡胶支座是由支撑荷载层状橡胶、钢板与吸收耗散能量铅芯组合而成。和普通板式橡胶支座的差异之处在于，其上下皆黏着一定厚度钢板和一定数量铅芯。铅芯橡胶支座应用于桥梁结构设计中，发生地震的时候，可以使桥梁结构恢复如初，并能保证桥梁结构承载。铅芯能吸收地震能量并进行消耗。因为铅芯有着较好可塑性，和橡胶支座结合，能发挥装置最佳弹塑性与抗疲劳性，以此保证桥梁结构不会被地震迫害。设计的时候，铅芯橡胶支座通常安设于桥墩与桥梁两结构中间部位。且安装的时候还需要留下一些空间，便于后续装置的更换。

2.3 摩擦摆支座应用

桥梁结构设计中，相比于其他支座，摩擦摆支座的承载力大，且能复位，所以多应用于大吨位桥梁。摩擦摆支座隔震的原理是，依靠摆动，使下部结构自振周期延长，发挥隔震功能。其周期通常为桥梁固有周期两倍以上，不可太大，否则复位较困难，范围为2s～6s;但也不能太小，太小梁体升高偏大。因而，在结构设计的时候，应针对不同吨位合理选择周期，符合抬高和复位需求。据相关研究公式推导，摩擦摆支座复位需满足地震位移大于支座摩擦系数和隔震曲率之积。摩擦摆支座减震原理，是依靠滑动界面摩擦消耗地震能量，来达到减震效果[4]。在桥梁结构设计的时候，根据摩擦摆支座原理来进行应用，能缓解地震的冲击力，从而避免桥梁结构遭受破坏。

2.4 板式橡胶支座

板式橡胶支座由薄钢板和薄橡胶板交替叠合，经高温硫化黏结后制成，采用的橡胶种类一般有天然橡胶与氯丁胶。其中，后者除了抗冻与弹性好之外，相比于前者，还能耐油、抗腐蚀、抗老化等。因为夹层钢板和橡胶层之间是紧密黏结的，所以橡胶层在竖向地震的作用下，仍旧可以承受一定压力。因而，板式橡胶制作可以算是一种理想的竖向承载力大，水平刚度小，水平侧移容许值大，可承受竖向地震的减隔震装置。例如，汕头大学东校区暨亚青会场馆项目周边支路及支河涌工程的子项桥梁工程中，其采用的就是板式橡胶支座，且是氯丁橡胶（CR）生产，其材料和力学性能需符合《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4—2004）规定，支座总支撑高度（楔形块中心外露+支座高度+制作垫块高度）取300mm，支座顶面需水平设置，当有纵横坡时，以梁底楔形块及支座垫石予以调整。楔形块中心露出梁底50mm.

2.5 其他减隔震技术

除了上面介绍的减隔震技术设备外，还有一些其他的减隔震设备，如分层橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。在设计的时候，需要参考桥梁实际情况来选择最佳减隔震技术方案，确保减隔震性能过关。因为一些减隔震设计应用范围较狭窄，所以要谨慎选择，减少桥梁性能问题，消除坍塌损坏等不良事故发生可能性。

3结束语

总而言之，减隔震技术作为一种新工艺，将其应用于桥梁结构设计中，能提升桥梁抗震性能，延长桥梁使用寿命，减少地震对桥梁的影响，降低人身伤害和经济损失。黏滞阻尼器、铅芯橡胶支座、摩擦摆支座等都是较为常用的减隔震技术设备，在设计时，需要根据实际情况，科学应用，以发挥其最佳效果。

参考文献

[1] 李鹏.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用[J].黑龙江交通科技，2020，43（3）：217-218.

[2] 姜金斌，王军泽.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用[J].四川建材，2019，45（12）：179，184.

[3] 刘亚洲.现代桥梁结构设计中减隔震技术的应用分析[J].科技创新与应用，2019（22）：167-168.

[4] 王新超.現代桥梁结构设计中减隔震技术的应用分析[J].交通世界，2016（13）：94-95.