高阻尼隔震橡膠支座在城市高架連續梁橋中的應用

吳 迪

(沈陽鐵道勘察設計院有限公司，遼寧 沈陽 110013)

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高阻尼隔震橡膠支座在城市高架連續梁橋中的應用

吳 迪

(沈陽鐵道勘察設計院有限公司，遼寧 沈陽 110013)

介紹了城市橋梁抗震設計的要點，結合減隔震設計的概念及主要功能，分析了高阻尼橡膠支座的工作原理，并探討了減隔震支座在城市高架橋梁中的受力性能，指出高阻尼減隔震支座可以延長結構使用周期，降低地震力，使橋梁結構受力更加合理。

橋梁，減隔震設計，高阻尼橡膠支座，受力性能

0 引言

城市橋梁是城區道路交通的重要組成部分，其抗震能力直接影響著整個道路交通系統的地震安全性，而且對于保障城市交通網絡的正常運轉，地震后的救援與重建工作具有重要意義。

1 城市橋梁抗震設計要點

立交橋和高架橋是城市橋梁中的主要橋型。城市立交橋梁多為彎橋、斜橋、變寬橋等非規則橋梁，容易遭受地震破壞；城市高架橋梁的單孔跨徑較小，但總長度往往達到數百米乃至幾公里，為了充分利用橋下空間，主梁下的地面通常設機動車行車道，橋墩及基礎的橫向尺寸因此受到限制，在地震作用下容易發生橫向破壞，甚至傾覆。

城市橋梁一般屬于抗震設防類別中的B類，C類橋梁，在E1地震作用下，應滿足“一般不損壞或不需修復可繼續使用”的設防目標；在E2地震作用下，應滿足“保證不倒塌或產生嚴重結構損傷，經臨時加固后可供維持應急交通使用”的設防目標。

2 減隔震設計的概念

傳統的抗震設計方式是通過增強結構構件(一般為橋墩)自身強度、變形能力來抵抗地震作用。在E2地震作用下，雖然通過增大橋墩截面、增強橋墩配筋，或者采用延性設計和合理的抗震構造措施可以滿足不倒塌和不產生嚴重結構損傷的設防目標，但抗震構件還是會產生一定損傷，無法在地震后繼續正常使用。

隨著地震設防水平的不斷提高，采用上述設計方法通常導致較大截面尺寸和較高配筋率，并且仍然不能滿足抗震要求。城市高架連續梁橋采用減隔震支座后不僅可以有效改善橋梁結構的抗震性能，還可以降低工程造價。

減隔震技術是一種簡便有效的抗震方法，是指通過減隔震裝置將結構構件與可能引起破壞的地震地面運動或支座運動分開，大大削弱傳遞到上部結構的地震作用，阻止地震能量進入上部結構。

橋梁的隔震系統應具備以下三個功能：1)具有一定的柔度，即柔性支撐，以延長結構周期，減小結構地震反應；2)具有耗能能力，如阻尼、耗能裝置，以減小結構變形；3)具有一定的剛度和屈服力，以保證在正常使用狀態下，結構受力安全。

3 高阻尼橡膠支座的工作原理

高阻尼橡膠支座具有較高的阻尼值，在地震中通過高阻尼橡膠在水平方向的大位移剪切變形及滯回耗能吸收地震能量、隔離橋梁上、下部結構的地震運動，延長結構自震周期，減小地震作用力，從而實現減隔震功能。目前比較常用的高阻尼隔震橡膠支座的滯回曲線見圖1，固定型和滑動型高阻尼橡膠支座的恢復力模型見圖2，圖3。

由圖1～圖3可見：高阻尼橡膠支座的滯回曲線比較飽滿，目前市場上的高阻尼支座的等效阻尼比可達到10%以上，具有良好的耐久耗能性能。

4 采用減隔震支座的城市高架橋梁受力性能

高阻尼橡膠支座具有構造簡單、容易生產、造價低和施工簡便的優點，目前已廣泛應用于城市橋梁。

連續梁橋采用高阻尼隔震橡膠支座時，可采用如圖4所示的支座布置方式。

城市高架橋多采用小跨徑連續梁形式，下部結構剛度較大，整個結構的自震周期比較短，而且通常由于采用較大縱坡或者受地面條件影響，使相鄰橋墩的高度相差較大，剛度變化不均勻。通過在各墩頂合理的設置高阻尼減隔震支座，可以延長結構周期2倍以上，有效降低地震力，并且可以調節橋墩間的水平地震力分配，使整個體系受力更加合理。

此外，在正常使用條件下，對于采用了減隔震支座的一聯連續梁橋，其制動力、風荷載變為由多個橋墩共同承擔，大大減小了橋墩內力和變形；高阻尼減隔震支座因溫度及收縮徐變引起的支座抗力很小，這為城市高架橋采用超多跨連續梁的布置方式提供了條件，而連續梁橋單聯長度的增大可以顯著改善行車舒適度并降低后期維護成本。

[1] 范立礎，王志強.橋梁減隔震設計[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 葉愛軍，范立礎.橋梁抗震[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3] JTG/T B02—01—2008，公路橋梁抗震設計細則[S].

The application of high damping rubber bearing in urban viaduct continuous beam bridge

Wu Di

(Shenyang Railway Survey & Design Institute Limited Company, Shenyang 110013, China)

This paper introduced the key points of city bridge seismic design, combining with the concept and main function of seismic isolation design, analyzed the working principle of high damping rubber bearing, and discussed the mechanical properties of seismic isolation bearing in city viaduct bridges, pointed out that the high damping isolation bearing structure could prolong the use cycle, reduced the seismic force, made the bridge structure stress more reasonable.

bridge, seismic isolation design, high damping rubber bearing, mechanical property

1009-6825(2016)30-0169-02

2016-08-17

吳 迪(1983- )，女，工程師

U441.3

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