探究減隔震技術在城市橋梁抗震中的應用

陳德興

（廣東國沅建設工程有限公司，廣東 梅州 514400）

0 引言

根據(jù)大量的實際調(diào)查研究可知，將減隔震技術的管理措施，運用到城市橋梁抗震設計中，能夠將橋梁工程整體的抗震質量提升。所以，科學的分析、研究減隔震技術在城市橋梁抗震中的作用，對其中存在的問題展開研究分析，找出有效的管理措施，將城市橋梁抗震質量提升到一個新的高度，是勢在必行的事。本文針對減隔震技術在城市橋梁抗震中的應用，進行詳細的分析，為今后專業(yè)人士進行相關研究提供參考。

1 適用條件

由于我國地理面積比較大，多元化的地形和地貌特點，使城市橋梁抗震工作的開展，面臨這比較大的困難，對此，我國城市橋梁建設相關部門，結合各地區(qū)的實際地理情況，制定出一套科學、合理的設計準則《城市橋梁抗震設計原則》，內(nèi)容要求各地區(qū)在進行城市橋梁建設的過程中，應該根據(jù)各地區(qū)地震發(fā)生頻率，對城市橋梁抗震能力的實際情況進行完善、調(diào)整。將減隔震技術運用到城市橋梁抗震施工中，能夠保證城市橋梁的抗震能力進一步提高。根據(jù)大量的實際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，并不是所有的城市橋梁的抗震設計中都可以使用減隔震技術，必須滿足一下任何一個條件，才能運用減隔震技術。第一，當城市橋梁結構中，存在鋼結構的橋墩時，會使橋梁的基本振動頻率周期比較短。第二，城市橋梁具有較大的高度差異時。第三，城市橋梁選擇的位置，具有明顯的地面運動特點，在高頻時段為能量主要集中的位置。

2 減隔震裝置的布置與選取

在城市橋梁建設中起到減振作用的減隔震裝置主要設置的位置有以下兩種。第一，減隔震裝置安置在橋墩的底部位置，能夠保證整體橋梁結構具有的動力影響在很大程度上降低。第二，減隔震裝置安置在橋墩的頂部位置，能夠保證橋梁上部結構具有的慣性作用力在很大程度上降低。然而，不論將減隔震裝置安置在橋梁的哪個位置，提高對能力以及地震力耗散的設計水平都是應該重點關注的地方。在此過程中，應該將作用原理比較簡單的減隔震裝置進行優(yōu)先選擇，保證減隔震裝置的力學性能可以滿足橋梁抗震要求。與此同時，還要使減隔震裝置具有能夠滿足橋梁正常負荷需求的能力。

3 細部構件和構造的設計

3.1 與傳統(tǒng)抗震構造措施的協(xié)作

第一，在橋梁的梁體與設置的抗震擋塊之間必須預留做夠的空間，這樣能夠保證在地震發(fā)生時，起到抗震作用的位置是隔震體系，當?shù)卣鸢l(fā)生的情況比較嚴重時，橋梁的抗震結構才會發(fā)生作用。第二，在設計抗震構造時，所使用的施工材料應該選擇具有較強吸能、緩沖作用的材料，不應選擇具有較大剛度的材料。

3.2 隔震橋梁構造措施

第一，在橋梁的梁端和橋臺以及各個梁端之間，必須保證預留充分的空間，提高對能力和地震力耗散。第二，縱向連續(xù)加強結構是適合使用在簡支梁隔震體系中。第三，將橫向支擋的方式運用在橋梁的支座處，并且在橫向支擋方式與梁體之間預留做夠的空間，提高對能力和地震力耗散。第四，對裝配式簡支梁具有的橫向聯(lián)系應重點加強，將有效的預防橋梁側面傾斜的方法運用其中。第五，將防落梁裝進行安置時，應該使梁端與橋墩、橋臺的外側距離最小，將地震中落梁帶來的危害降到最低。

4 減隔震橋梁設計實例

下面以我國廈漳跨海大橋為例，詳細說明減隔震技術在城市橋梁抗震中的應用。其北部引橋的第三聯(lián)具有的預應力為5×50m，其構造是混凝土結構，經(jīng)過實際研究發(fā)現(xiàn)，廈漳跨海大橋北引橋工程橋梁使用單箱單室箱形梁作為橋梁上部分的主要結構，橋墩的結構為矩形空心橋墩，NBP5-NBP10 作為橋墩的墩號，其中固定墩號為NBP7 和NBP8。普通鋼材料是主要使用的制作材料，主要的支座類型分為兩種，即滑動支座和固定支座。根據(jù)廈漳跨海大橋北引橋工程的初始設計圖中，橋梁具有的材料特性和幾何特性，對廈漳跨海大橋北引橋建立空間三維桿系模型，主要是用的技術為SAP2000 非線性有限元軟件。

4.1 地震波輸入

根據(jù)我國目前減隔震技術在城市橋梁抗震中的應用水平以及具體的實踐結果，對廈漳跨海大橋北引橋開展的抗震設計方法，可以采用兩階段設計、兩水平設防的方式，其地震動輸入的依據(jù)來源，主要以廈漳跨海大橋北引橋場地地表實際具有的地震動參數(shù)為主，具體圖表一設防標準和地表峰值加速度所示，運用一致激勵法對輸入的時程反應進行全面分析。

表1 設防標準和地表峰值加速度

根據(jù)圖1，475年重現(xiàn)期（P1）水平方向地表加速度時程和圖2，1950年重現(xiàn)期（P2）水平方向地表加速度時程所示，我們能夠明確的了解，地震波的具體的輸入模式采用的是橫橋向+豎向輸入、縱橋向+豎向輸入兩種。在對動力進行計算的過程中，將5%設置為阻尼比。

圖一 475年重現(xiàn)期（P1）水平方向地表加速度時程

圖二 1950年重現(xiàn)期（P2）水平方向地表加速度時程

4.2 雙曲面球形支座減震效果分析及比較

表2 第二聯(lián)固定橋墩墩底最大剪力減震效果比較(縱向)

根據(jù)橫橋向+豎向輸入、縱橋向+豎向輸入兩種方式獲得的地震波結果，我們能夠看出，引橋第二聯(lián)固定墩的地震響應最大,對固定墩的最大地震響應進行比較,具體比較如表2、表3、表4、表5所示。

表3 第二聯(lián)固定橋墩墩底最大彎矩減震效果比較(縱向)

表4 第二聯(lián)固定橋墩墩底最大剪力減震效果比較(橫向)

表5 第二聯(lián)固定橋墩墩底最大彎矩減震效果比較(橫向)

5 結束語

綜上所述，根據(jù)以上針對減隔震技術在城市橋梁抗震中的應用，進行的詳細分析，我們可以清楚的知道，想要將城市橋梁抗震質量提高，最大限度保證使用的安全性，減隔震技術的管理是必不可少的。減隔震技術相關的工作人員在開展具體的管理工作時，必須對橋梁施工的情況進行準確了解，制定出一套適合城市橋梁抗震的方式，對于在減隔震技術中出現(xiàn)的問題，必須加以重視，做到第一時間解決，最終完成提高城市橋梁抗震能力的目標。