減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

安 玉

（ 天津華廈建筑設(shè)計(jì)有限公司，天津300000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,減隔震技術(shù)逐漸出現(xiàn)在了大眾的視野當(dāng)中,同時(shí)也被業(yè)界應(yīng)用,減隔震技術(shù)其包括了隔震和減震這兩種內(nèi)涵。 其是為了將橋梁結(jié)構(gòu)與可能造成地面破壞的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效的分離,為了使這一目的得到充分的實(shí)現(xiàn),可以對(duì)結(jié)構(gòu)的基本周期進(jìn)行有效的延長(zhǎng),有效地避開地震能量集中的地區(qū),這樣可以有效地降低橋梁結(jié)構(gòu)的地震力。 但是對(duì)結(jié)構(gòu)周期進(jìn)行延長(zhǎng)會(huì)使結(jié)構(gòu)位移增大。 為了將地震作用在結(jié)構(gòu)中的能量降低,通過減震支架等進(jìn)行消耗,這樣可以有效地達(dá)到減少結(jié)構(gòu)反應(yīng)的目的,最終使橋梁結(jié)構(gòu)的破壞程度得到有效的減少。 所以說(shuō)在橋梁建造與設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,有效的應(yīng)用減隔震技術(shù),使橋梁建筑更具有安全感和可靠性,更好地為人們提供服務(wù)。

1 減隔震技術(shù)的符合條件

橋梁工程是十分重要的基礎(chǔ)設(shè)施,在交通運(yùn)輸方面起到了至關(guān)重要的作用,同時(shí)也會(huì)對(duì)居民的出行產(chǎn)生重要的影響,當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的時(shí)候,會(huì)給人們的生活帶來(lái)很大的不便,同時(shí)也會(huì)影響到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展。 地震等一系列的自然災(zāi)害會(huì)對(duì)橋梁造成一定的損害,所以我國(guó)應(yīng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)行減隔震技術(shù),使其安全性能得到一定程度上的提高。 從減隔震技術(shù)的基本思想進(jìn)行有效的分析,可以看出,該技術(shù)可以在任何橋梁當(dāng)中使用,但是在使用過程當(dāng)中還存在著一些問題,需要運(yùn)用減隔震技術(shù)的思想對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震進(jìn)行有效的分析與設(shè)計(jì), 從而更好橋梁結(jié)構(gòu)具有抗震能力。 在對(duì)橋梁抗震的相關(guān)經(jīng)典論述進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中,其提出了減隔震技術(shù)不適合在軟土場(chǎng)地當(dāng)中應(yīng)用,這種提法本身存在著一定的問題。 在軟土場(chǎng)地當(dāng)中,地基對(duì)樁基礎(chǔ)提供的側(cè)向剛度是較低的,這樣就會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在前幾階的周期較長(zhǎng),使用減隔震技術(shù)主要是對(duì)結(jié)構(gòu)位移過大引起的問題進(jìn)行有效的解決,為了更好地起到作用可以安裝拉索限位支座。 面對(duì)橋墩剛性強(qiáng)的橋梁時(shí),使用減隔震技術(shù)主要是通過隔震設(shè)計(jì)來(lái)完成的。 減隔震技術(shù)主要是將橋梁上部的運(yùn)動(dòng)與橋墩的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效的分離,這樣可以延長(zhǎng)周期,避開反應(yīng)譜曲線中地震能量較高的位置,這樣可以有效地減少橋墩結(jié)構(gòu)內(nèi)力響應(yīng),從而增強(qiáng)抗震能力。 面對(duì)跨越河谷的橋梁時(shí),這種條件具有一定的局限性,其地形條件較差,縱橋向各橋墩之間高度差異,存在著較大的差異,這就會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)類型屬于非規(guī)則型的。 在對(duì)這種橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)施用的減隔震技術(shù),主要是對(duì)各相鄰橋墩之間剛度分布不均衡問題進(jìn)行有效的調(diào)整,從而有效地避免剛度較強(qiáng)的橋墩承受大部分結(jié)構(gòu)慣性力的問題。 在對(duì)這類橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),可以在剛度較大橋墩中放置豎向分隔線、在橋墩頂部安置減震支座等,這樣可以減少慣性力,使其達(dá)到理想化的效果。 在對(duì)大跨索支撐橋梁應(yīng)用減隔震技術(shù)的時(shí)候,可以有效的解決位移之間的問題,在對(duì)橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,要對(duì)具體情況進(jìn)行充分研究與分析,這樣才能更好地發(fā)揮出減隔震技術(shù)。

2 減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用

在對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作人員要合理的應(yīng)用減隔震技術(shù),這樣才可能有效的使橋梁抗震能力得到有效的提高,從而使橋梁的安全性、穩(wěn)定性提升。

2.1 粘滯阻尼器的合理應(yīng)用

橋梁設(shè)計(jì)的工作人員在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,要對(duì)使用粘滯阻尼器進(jìn)行充分的考慮,這樣可以有效的提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能,具有一定的抗震作用。 粘滯阻尼器應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)建筑上面有著十分重要的影響,其可以在一定程度上面起到防震減震的作用,粘滯阻尼器會(huì)設(shè)置在塔梁中間,使橋梁橋墩的變形變小,我國(guó)重慶的大橋在設(shè)計(jì)建造的過程當(dāng)中應(yīng)用了粘滯阻尼器,粘滯阻尼器充分地發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。 從這一事例當(dāng)中可以看出科學(xué)合理的使用粘滯阻尼器可有效地提高橋梁的抗震能力,使其安全性能得到充分的發(fā)揮。

2.2 擺式滑動(dòng)摩擦支座的應(yīng)用

橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作人員在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,還要科學(xué)合理的使用擺式滑動(dòng)摩擦支座,這樣可以有效地提高橋梁的抗震安全性能,其主要是將滑動(dòng)摩擦制支座和鐘擺概念進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)合,可以形成一種減隔震裝置。 擺式滑動(dòng)摩擦支座應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)減震當(dāng)中,可以將地震能量進(jìn)行有效的消耗,在應(yīng)用的過程當(dāng)中有著十分重要的影響,曲面摩擦可以將能量進(jìn)行有效地消耗,為橋梁提供一定的能量,但是在對(duì)擺式滑動(dòng)摩擦支座進(jìn)行建造的過程當(dāng)中,要充分的考慮實(shí)際情況,設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的支座,這樣才可以將擺式滑動(dòng)摩擦支座充分的發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值,更好地起到減震、防震的作用。 在我國(guó)應(yīng)用到了擺式滑動(dòng)摩擦支座的是蘇通大橋和長(zhǎng)江大橋引橋。

2.3 鉛芯橡膠支座的使用

減隔震技術(shù)應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)減震、防震當(dāng)中,還可以使用鉛芯橡膠支座,在相應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中應(yīng)用鉛芯橡膠支座可以使橋梁整體的抗震能力得到有效的提高, 其實(shí)在橡膠當(dāng)中加入一些鉛芯,從而形成一種可以減隔震的裝置,使橋梁整體的穩(wěn)定性、可靠性達(dá)到一定程度上的提高。 鉛芯具有較好的力學(xué)性能,可以和分層橡膠支座進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)合,所以說(shuō)鉛芯十分適合應(yīng)用到減隔震技術(shù)當(dāng)中。 另外鉛芯橡膠支座的屈服剪應(yīng)力相對(duì)較低,初始剪切高線相對(duì)較高,彈性較好,并且具有一定的耐疲勞性能。 由于鉛芯橡膠支座具有屈服強(qiáng)度與剛性,可以更好地滿足減隔震技術(shù)的需要,所以鉛芯橡膠支座在國(guó)內(nèi)外的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用與喜愛。 我國(guó)南疆線上的鐵路橋應(yīng)用了鉛芯橡膠支座,在抗震安全性能方面充分的發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。

3 使用減隔震技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 減隔震技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

目前在我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)界,延性抗震技術(shù)的思想得到了橋梁設(shè)計(jì)師的認(rèn)可, 但是設(shè)計(jì)人員并沒有真正理解到要延性抗震的代價(jià),這就導(dǎo)致應(yīng)該使用減隔震技術(shù)進(jìn)行工作的橋梁工程,仍然使用延性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中使用延性抗震技術(shù),就會(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了破壞的情況,在地震之后需要進(jìn)行修復(fù)與加固,使用減隔震技術(shù)可以有效地避免在發(fā)生地震時(shí)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞或者減少破壞的程度。 在同等的地震作用之下,使用延性設(shè)計(jì)的橋梁,在地震之后進(jìn)行評(píng)價(jià),需要進(jìn)行一定程度上的加固,使用減隔震技術(shù)的橋梁的主要受力構(gòu)件沒有受到損害,橋梁在地震之后仍然可以使用。 減隔震技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：(1)在橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中運(yùn)用減隔震技術(shù),對(duì)橋梁各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的調(diào)整與布局,這樣可以充分的發(fā)揮出橋墩和橋臺(tái)的抗震作用,使橋梁整體的抗震能力得到有效的提高。 (2)當(dāng)橋梁橫向?qū)挾容^寬的時(shí)候,橋梁結(jié)構(gòu)橫向剛度較大,這就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震的需求大,在對(duì)橋梁的橫向進(jìn)行抗震的時(shí)候,需要對(duì)剛度進(jìn)行有效的調(diào)整, 從而使橋梁橫向的地震反應(yīng)得到有效的降低,最終可以使橋梁整體的抗震效果得到一定程度上的提高。 (3)在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,可以設(shè)計(jì)隔震系統(tǒng)限位裝置來(lái)減少結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng), 這樣可以有效的避免出現(xiàn)相關(guān)的落梁震害等情況。(4)在對(duì)部分橋梁的橋墩和樁基等部位進(jìn)行檢查和修復(fù)的時(shí)候是很難完成的,可以使用隔震技術(shù),從而避免發(fā)生變形或者破壞。

3.2 減隔震技術(shù)的不足

在橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中應(yīng)用減隔震技術(shù),主要是為了在發(fā)生地震的時(shí)候減震、隔震等,可以充分的發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值,其他的抗震構(gòu)件成為輔助作用,這樣就要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)體系的抗震等進(jìn)行清晰的掌握與了解。 因此,在使用減隔震技術(shù)的時(shí)候,要對(duì)相關(guān)的工作人員進(jìn)行一定的培訓(xùn),同時(shí)要提醒工作人員要對(duì)減隔震技術(shù)的一些構(gòu)造措施、細(xì)節(jié)進(jìn)行格外的關(guān)注,目前我國(guó)還沒有較為完善的橋梁減隔震技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)范,同時(shí)也缺少一定的經(jīng)驗(yàn),在對(duì)構(gòu)造細(xì)節(jié)、措施等方面沒有較為完善的辦法,如果這些方面設(shè)計(jì)的不合理的話。 就會(huì)使減隔震技術(shù)沒有辦法充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值,甚至還存在著有害的情況。

結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)橋梁建設(shè)不斷的進(jìn)步與提高,當(dāng)發(fā)生地震等一系列災(zāi)害的時(shí)候,會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成一定程度上的影響,會(huì)對(duì)人們的日常出行等造成不便,同時(shí)也會(huì)對(duì)我國(guó)社會(huì)的發(fā)展起到阻礙作用,所以要在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中,應(yīng)用減隔震技術(shù)使橋梁在地震的破壞下所造成的災(zāi)害減少或者是沒有,相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,選擇科學(xué)合理的減隔震技術(shù),這樣可以使減隔震技術(shù)充分的發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值,給人們提供便利與幫助,從而也可以推動(dòng)我國(guó)橋梁建造技術(shù)的提高與進(jìn)步。