减隔震技术在桥梁结构设计中的实践应用

减隔震技术在桥梁结构设计中的实践应用

王玉龙  

中铁第五勘察设计院集团有限公司300102

摘要：近年来，地震问题已经引起了社会的高度重视，且地震的发生会影响桥梁结构，给人们的生活带来不便，阻碍社会经济的发展。所以，在桥梁结构设计中，需要合理应用减隔震技术，以确保在发生地震的情况下，能够将地震对于桥梁所造成的损害控制到最低。相关设计人员需要对桥梁结构的实际情况有明确的了解和认识，合理选择减隔震技术，将减隔震技术所具有的优势充分发挥出来，从而积极推动桥梁建造技术水平的提高，便利人们的出行，为社会经济发展打下良好的前提。

关键词：减隔震技术；桥梁结构设计；实践应用

引言

在科学技术日益创新的背景下，减隔震技术广泛应用到了桥梁结构设计中，赋予了减隔震技术更加丰富的内涵。减隔震具体来说，就是合理的分离桥梁结构与可能造成地面破坏的运动。而为了实现这一目的，需要延长结构的基本周期，规避地震能量集中的地区，如此将桥梁结构的地震力控制到最低。因此，在设计桥梁的过程中，需要合理应用减隔震技术以提升桥梁建筑的安全性及可靠性。

1.桥梁设计中的减隔震技术分析

桥梁作为交通基础设施的重要组成部分之一，要求结构安全、稳定、耐久，且要具备良好的抗震性能，能在地震灾害下保持完好。2008年汶川地震后，隔震已经成为桥梁设计不可或缺的技术措施。减隔震技术借助隔震装置将构筑物与地震荷载作用有效分离开，减轻构筑物承受的地震力，确保结构安全，是一种可以大幅度增强结构抗震性能的措施，该技术日趋完善并在桥梁工程设计中得到了广泛的应用。

减隔震技术的基本原理是在桥梁结构的适当位置处加装支座等支撑，以此来增强结构的柔度，使其自振周期在原本的基础上进一步延长，减小对地震作用的响应。利用设置阻尼及耗能装置的方法增加结构阻尼，控制结构相对位移。用于桥梁结构中的隔震装置要足够的强度和刚度且使用寿命越长越好，以免频繁更换影响隔震效果。研究显示，桥梁结构刚度和位移与自振周期存在着极为密切的关联，自振周期延长会使桥梁的整体刚度下降，位移也会进一步增加，因此，必须增设隔震装置，以抵消自振周期延长对桥梁结构产生的不利影响，确保结构的整体稳定性。

2　减隔震技术在设计中的使用条件

虽然减隔震技术对于壳体抗震性提高具有积极的影响，但是其在使用过程中也会受到不同因素的限制。因此，在设计之前必须制定明确的桥梁设计方案，深入分析工程所在地的实际情况，以明确是否该应用减隔震技术。结合多年的设计经验后可以明确，在桥梁设计中应用减隔震技术需要符合多方面的条件：①桥梁工程的施工时间不宜过长。由于减隔震技术本身存在不足，所以其很难在施工时间比较长的桥梁工程中发挥作用。因此，设计人员需要准确评估工程的规模，明确工程周期与减隔震技术的使用条件是否符合。②从实践中可以明确，减隔震技术的合理应用能够有效抵御高频波地震，且所产生的作用非常明显。因此，在设计过程中，技术人员需要主动与地质勘查人员进行交流，在对施工地区地震情况有所了解的情况下，确认是否应用减隔震技术。

3常用的减隔震技术

3.1高阻尼支座

在桥梁工程中，支座是十分重要的结构件，也是桥梁的基础部分，其最为重要的作用是连接桥梁上下部分，并且还能够发挥出竖向荷载作用，具备很强的刚度。所以，支座在水平方向上所具有的刚度则很弱，如果发生了地震，那么其所产生的荷载作用会直接影响到桥梁震动周期，使得震动变大，从而降低对桥梁结构造成的影响。如果要想让支座具有更理想的减隔震效果，则需在对桥梁结构设计时，选用高阻尼支座。在高阻尼支座中，应用最为广泛的是铅芯橡胶支座，将铅芯压入到橡胶支座中，使橡胶支座具有的阻尼性变得更强。因为铅芯本身具有较好的力学性能与剪切刚度，屈服剪力相对较小，所以将其应用在支座中，能够大大降低支座所受到的地震能量，从而削弱地震对桥梁所造成的不良影响，使桥梁结构具有更为理想的性能。由于铅芯本身具有非常高的刚度，不容易发生变形，所以即便面对地震所产生的巨大能量也可以保持较为稳定的状态，还可以对自身刚性进行调节，以免发生变形问题，使桥梁具有更长的使用寿命，避免桥梁出现过于严重的破坏。然而，因为铅芯成本非常高，所以如今施工单位使用此种类型支座变得越来越少。

3.2黏滞阻尼器

此种设备属于耗能装置，主要利用液体所具有的黏性产生阻尼作用，获得较为理想的阻尼效果，以便使震动力被消耗，降低对桥梁结构所产生的不良影响。在黏滞阻尼器中，主要包括了活塞、导杆以及缸筒等，如果出现地震，那么活塞则会在缸筒中产生相对运动，黏滞流体则会在缸筒中的空隙处出现流动，此过程中便会出现阻尼力，震动力则在此过程中慢慢消耗殆尽，从而起到减震的作用。从桥梁结构的具体设计情况来看，主要是将黏滞阻尼器安装在地塔梁中，以免地震时导致桥墩发生严重变形，使桥梁整体结构具有更为良好的稳定性，产生理想的抗震作用。当前在我国众多桥梁工程中，重庆地区的大桥是应用黏滞阻尼器最多的桥梁。

3.3分层橡胶支座

在桥墩和桥梁中安装支座主要是为了提高桥梁稳定性与安全性，保证桥梁在遇到地震时不被破坏，降低地震产生的能量对桥梁所造成的冲击，所以在桥梁抗震设计中需要格外重视支座的设计，这也是桥梁是否拥有良好抗震性能的基础。根据以往的桥梁结构设计来看，分层橡胶支座应用得十分普遍，其主要是由橡胶片与薄层钢板两部分构成，再以层层交替的形式形成了圆柱形状，有的则呈现出矩形状，通过橡胶和钢板两者的作用，能够起到良好的减震效果。在分层橡胶支座中，因为橡胶容易发生变形，导致其自身阻尼系数相对较低，可以起到较为理想的隔震与减震作用。

3.4摆式滑动摩擦支座

对桥梁结构进行减隔震设计时，常常会使用到摆式滑动摩擦支座，该支座主要包含了滑动摩擦装置、钟摆装置两部分，其之所以能够起到减隔震作用，主要是利用了钟摆原理。当球面呈现出钟摆式运动，不仅会延长运动周期，而且还能够取得较为理想的隔震效果。支座滑动导致摩擦发生，摩擦能够起到明显的减震作用，从而使得震动强度出现明显下降。因为支座滑动线路并非是是直线运动，滑动主要呈现出明显的弧度，使桥梁结构在运动周期上能够得到明显延长，所以能够有效缓解地震产生的冲击力，从而降低地震所产生的不良影响，让桥梁结构拥有更为良好的抗震性能。当地震发生以后，容易造成桥梁出现位移，这在一定程度上将会造成支座平面受到十分严重的磨损，如此则应当对桥梁进行定期维护，延长桥梁的使用寿命。

结束语

桥梁工程是我国重要的基础性工程，做好桥梁工程建设工作有利于我国城市化的发展。对桥梁工程进行设计和施工时，除了要确保施工的质量以外，而且还要重视桥梁的抗震性能，若是桥梁没有较为理想的抗震性能，那么当遇到地震等情况时将会对桥梁造成严重损坏，影响桥梁的使用寿命和使用安全。所以，在进行桥梁工程设计时，应当对桥梁抗震设计予以重视，并采用有效的减隔震技术，提高桥梁的抗震性能。

参考文献

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