芻議橋梁結構設計中減隔震技術的應用

高建（煙臺市公路勘察設計院,山東煙臺264003）

芻議橋梁結構設計中減隔震技術的應用

高建
（煙臺市公路勘察設計院,山東煙臺264003）

摘要：就目前我國公路系統的建設狀況來看，橋梁結構設計的減隔震設計極為關鍵。減隔震技術作為新型的橋梁工程抗震技術，已經廣泛地運用于路段的結構設計中。本文首先闡述了減隔震技術的概念以及適用條件，并針對減隔震技術在橋梁結構設計中的優缺點進行點評，以期在施工運用減隔震技術的過程中提供一些可行的思路，完善工程的設計。

關鍵詞：橋梁結構設計；減隔震技術；適用條件;應用

0引言

抗震技術是橋梁結構設計中的核心要素，同時也是安全保障的第一要素。地震的發生是不可避免的自然因素，橋梁結構因此也不可避免地受到一定的損壞。因此，不同地段應根據氣候條件、車輛的通過情況等因素加以評估減隔震裝置的選擇以及位置的擺放，盡可能實現控制路橋結構的內力分布和大小的目標。

1減隔震技術的基本概念以及適用條件

（1）減隔震技術的基本概念。減隔震技術在本質上可劃分為隔震和減震兩個作用[1]。隔震的目的是將在橋梁設計過程中把能引起結構破壞的運動與結構本身盡可能地實現分離。要實現這一舉措，在施工過程中則盡可能地延長路橋結構的使用周期，根據地震頻發地點巧妙設計路線方向，降低地震災害波動的力度對結構本身造成破壞。減震的目的是把地震發生過程中已經在路橋結構內產生的能量，通過減震支座、阻尼器等相關減震器械進而對能量消耗，降低能量對結構產生的損害。在減隔震技術的安裝過程中，由于施工原因常會帶來結構位移反應增大等破壞減隔震設計的核心為題。（2）減隔震技術的適用條件。減隔震技術并非適用于所有橋梁結構設計，有些情況是不適合采取減隔震技術，例如我國現存的大部分老橋，建設周期過長，結構穩定性大大破壞。因此，評估減隔震技術的適用條件，將更有利于減隔震技術的恰當應用。本文將減隔震技術的適用條件總結如下幾點：1）地震波頻有高、中、低之分，如果橋梁結構所處路段近于地震發出的高頻波[1]，且能力相對集中，可使用減隔震技術對橋梁結構進行有效防范；2）如果橋梁結構生命周期相對較短，設計較規范，沒有出現橋梁墩過高過低的現象，則亦可以建議減隔震技術的應用；3）針對事先計劃好的施工點，應與該地面板塊的運動特點進行觀察，確定把損害因素降到最低后，可考慮減隔震技術加以防范。

本文將減隔震技術的非適用條件總結如下幾點：

（1）橋梁結構周圍的土層土壤含水量高，容易發生濕陷以及液化，此時地震高能量的沖擊很容易受到不同程度的損害；（2）橋梁結構路基下部柔性大，并且橋梁結構本身的周期長可引起路基與橋梁共振；（3）支座中由于力度分配不均衡，出現負反力。結構過度移位等情況。

2同傳統抗震設計相比采用新型減隔震技術的優點以及技術缺陷

2.1減隔震技術的優點

（1）由于支座、阻尼器等抗震器械的設置，使得橋梁上、下部結構的荷載分布明顯改善，增大支座的總柔度和阻尼，更有利于保護橋梁、橋墩、橋臺以及橋面等；（2）調節橋梁結構的橫向剛度，提高橫向阻尼，避免橋梁結果過度扭轉失衡，且有利于降低地震中橋面的荷載[2]；（3）比傳統的抗震設計抗震性能要好，且造價相對合理；（4）傳統抗震設計存在許多不確定的因素，內部構件的變化幅度較大，不易控制和加以保護。新型減隔震技術的力學特性經過周密設計，力學性能得以客觀地從分析結果中反映。

2.2減隔震技術存在的技術缺陷

（1）由于我國所采用的減隔震技術與發達國家相比，技術相對落后，隨著不斷應用與施工，頻發的問題也普遍存在。（2）缺乏必要的經驗與施工人員對技術的創新，應用規范也不完善，對結構細節問題不夠關注；（3）對當地地震等級、類型、氣候條件等諸多因素的評估不夠深入，一味按照施工規劃地點施工，忽略路段采用減隔震技術的合理性。

3減隔震裝置的類型與應用

隨著我國對傳統抗震設計的淘汰，新型減隔震技術按種類和使用目的可分為以下幾類：第一類是利用高度耗能的裝置來抵消在橋梁結構里產生的地震能量，降低可避免的損害，如粘滯阻尼器[3]；另一類是在橋梁的設計過程中，盡可能地延長結構的使用周期，如果再加以配置抵消地震能量的隔震裝置，可大大提高減隔震技術的抗震減震性能，例如擺式滑動摩檫支座、鉛筆橡膠隔震支座等。

3.1粘滯阻尼器的應用

粘滯阻尼器的基本作用原理是根據流體運動，特別是當流體通過節流孔時產生粘滯阻力的原理而制成的，從而產生阻尼力和耗能等功能。粘滯阻尼器的推廣與應用等同于給橋梁結構安裝上一個“安全氣囊”，它可最大限度地吸收和抵消地震隊橋梁建筑結構產生的沖擊能量，大大緩解了對橋梁結構的沖擊和破壞。且如今推廣的JZN系列粘滯阻尼器的介質是硅油，具有粘溫系數小、性能穩定、抗輻射性能好等優點，提高粘滯阻尼器的使用壽命。另外，最有效的粘滯阻尼器是滯回阻尼，其可進一步地控制結構的變形。

3.2擺式滑動摩擦支座的應用

擺式滑動摩擦支座的基本作用原理是通過在曲面上產生的滑動摩擦來抵消地震能量，延長結構的自振周期，根據隔震方向分為球面、柱面兩大類，前者用于結構水平的雙向隔震，后者用于結構水平的單向隔震。

3.3鉛芯橡膠支座的應用

鉛芯橡膠支座的基本作用原理是在分層的橡膠支座中插入若干個鉛芯，形成緊湊的隔震裝置。鉛芯具有良好的力學性能，能與橡膠支座有效地結合，是目前國內外橋梁減隔震設計中應用最廣泛的一門技術。由于使用較高純度的鉛，具有較高的屈服剛度與屈服強度，有利于應對地震迅速迸發的高能量對路橋結構的沖擊，因而鉛芯橡膠支座亦是國內外良好的減隔震技術。

4結束語

隨著我國橋梁工程不斷的建設與發展，減隔震技術因此也得到不斷的創新與加強。盡管我國的減隔震技術還處于初步的階段，仍需不斷引進國外先進的技術經驗，完善橋梁工程的建設?？傮w來說，文章通過對減隔震技術概念以及適用條件的闡述，以及與傳統抗震技術的對比，提出新型的減隔震技術在應用上的優勢。為保證減隔震系統的功效，還需相關研究的進一步深入。

參考文獻:

[1]張莉.公路橋梁設計中抗震與減隔震技術的應用[J].中國路橋工程,2013.

[2]于堅.公路橋梁抗震技術探究——基于減隔震系統設計與應用[J].2010.

[3]劉建新,胡兆同,李子青.橋梁結構設計方法研究[J].中國公路,2000(04).