減隔震技術在橋梁結構設計中的實踐應用

楊 杰，吳 嶺

(鄭州華路興公路科技有限公司，河南 鄭州 450016)

0 引言

在科學技術日益創新的背景下，減隔震技術廣泛應用到了橋梁結構設計中，賦予了減隔震技術更加豐富的內涵。減隔震具體來說，就是合理的分離橋梁結構與可能造成地面破壞的運動。而為了實現這一目的，需要延長結構的基本周期，規避地震能量集中的地區，如此將橋梁結構的地震力控制到最低。因此，在設計橋梁的過程中，需要合理應用減隔震技術以提升橋梁建筑的安全性及可靠性。

1 減隔震原理研究與設備的分類

通過融合隔震技術與減震方式形成了減隔震技術。減隔震技術最為主要的功能就是在建設橋梁的過程中，將振動幅度控制到最低，通過這樣的形式避免地震大范圍傷害橋梁[1]。隔震技術這種工藝類型相對比較特殊，一般在發生地震或大幅度震動時，其才能夠發揮作用，合理控制震動幅度。該技術最為主要的原理就是運用隔離方法，有效地隔開橋梁與地震。在橋梁結構施工的過程中，可以使用合理的方式減少地震發生振動的周期，從而達到預防作用，通過這種形式能夠避免破壞橋梁結構，但是在延長橋梁構造周期的過程中，需要高度注意位移變化，如此才能夠為橋梁構造處于良好的狀態提供保障。

除此之外，如果橋梁韌性不合適，也會形成較大的負荷，從而破壞橋梁,所以需要對橋梁的構造韌性加強關注，從而將地震對于橋梁所造成的破壞控制在合理的范圍內。目前，主要以粘滯阻尼設備及擺動滑動摩擦設備作為減震裝置的主要類型，通過應用這兩種橋梁防震設備，能夠有效促進橋梁振動承受能力的提高，并且能夠降低地震所產生的影響。所以，相關部門需要加強減隔震技術的應用力度，制定科學的方案，以通過這兩種設備為橋梁的構造質量提供保障。在確保橋梁整體剛度達到規定要求的基礎上，為了穩定支撐橋梁機構會將間隔裝置應用到設計過程中，加速度反應譜如圖1所示。

圖1 加速度反應譜

2 減隔震技術的優勢與不足

1)減隔震技術的優勢。在同樣的地震情況下，運用延性設計的橋梁與運用減隔震技術的橋梁具有一定的不同[2]。延性設計的橋梁，在地震之后，需要對其作出客觀的評價，并對其進行加固，而運用減隔震技術的橋梁，不會損害其受力構件，在地震之后，依然可以使用。

減隔震技術具有多方面的優勢：①將減隔震技術應用到橋梁結構中，能夠有針對性地調整橋梁結構，保證其布局的合理性，將橋墩和橋臺所具有的抗震作用發揮到最大，顯著提升橋梁整體的抗震能力。②當橋梁橫向寬度達到規定要求時，也會顯著增加橋梁結構的橫向剛度，能夠在橋梁橫向抗震的過程中有針對性地調整，從而有效控制橋梁橫向的地震反應，全面強化橋梁整體的抗震效果。③在橋梁結構設計中，隔震系統纖維裝置的存在能夠對結構的位移變化加以控制，從源頭上規避橋梁震害等情況的發生。④在檢查和修復橋梁的橋墩和樁基等部位時，需要花費較長的時間，而運用隔震技術能夠有效避免橋墩和樁基等部位出現變形及破壞。

2)目前減隔震技術存在的不足。①沒有明確減隔震技術的規范。由于我國在減隔震技術研究與實踐經驗方面尚有不足，導致技術領域所形成的技術規范始終不夠完善，特別是針對于減隔震技術設計與施工結構細節方面，其存在明顯的缺陷。技術規范的欠缺，會制約減隔震技術使用效果。②配套技術研究不夠深入。減隔震技術不僅僅包括建筑技術，還需要與不同的技術相配合。但是在實際的橋梁設計過程中，其配套技術研究還比較落后，對該技術的推廣和使用產生了一定的制約。如在應用減隔震技術的過程中，對于橡膠產品提出了明確的質量要求，但我國部分建筑類的橡膠產品質量尚達不到規定要求。③技術水平有待提高。由于我國減隔震技術應用得比較晚，因此設計與施工技術人員所積累的技術知識比較匱乏，實踐工作經驗不足。例如在設計過程中，大部分技術人員在選擇減隔震裝置與安裝技術的過程中，無法作出明確的判斷，導致減隔震技術并沒有發揮明顯的效果。

3 減隔震技術在設計中的使用條件

雖然減隔震技術對于殼體抗震性提高具有積極的影響，但是其在使用過程中也會受到不同因素的限制。因此，在設計之前必須制定明確的橋梁設計方案，深入分析工程所在地的實際情況，以明確是否該應用減隔震技術。結合多年的設計經驗后可以明確，在橋梁設計中應用減隔震技術需要符合多方面的條件：①橋梁工程的施工時間不宜過長。由于減隔震技術本身存在不足，所以其很難在施工時間比較長的橋梁工程中發揮作用。因此，設計人員需要準確評估工程的規模，明確工程周期與減隔震技術的使用條件是否符合。②從實踐中可以明確，減隔震技術的合理應用能夠有效抵御高頻波地震，且所產生的作用非常明顯。因此，在設計過程中，技術人員需要主動與地質勘查人員進行交流，在對施工地區地震情況有所了解的情況下，確認是否應用減隔震技術。

4 減隔震技術在橋梁結構設計中的應用

新型橋梁設計的過程中，橋梁結構設計人員需要確保減隔震技術的合理應用，如此才能夠顯著提高橋梁的抗震能力，保證橋梁的安全性。

1)合理應用粘滯阻尼器。橋梁設計人員在具體設計橋梁結構的過程中，需要充分考慮粘滯阻尼器，將其合理運用到橋梁結構設計中，有效促進橋梁結構安全性的提高，發揮其所具有的抗震作用[4]。在塔梁中間設置粘滯阻尼器，可以減小橋梁橋墩的變形，在橋梁結構中合理應用，具有重要的作用。以我國某大橋設計來說，其在具體設計中運用了粘滯阻尼器，顯著提高了橋梁的抗震能力，保證了橋梁在使用過程中的安全性，粘滯阻尼器如圖2所示。

圖2 粘滯阻尼器

2)合理應用擺式滑動摩擦支座。橋梁結構設計人員在具體設計橋梁結構的過程中，還需要將擺式滑動摩擦支座合理運用到具體設計中，以促進橋梁抗震安全性能的提高。其在具體應用過程中能夠緊密結合鐘擺概念與滑動摩擦支座，建立全新的裝置，以有效降低地震所帶來的影響。在橋梁結構減震中，應用擺式滑動摩擦支座，可以有效消耗地震能量。但是在建造擺式滑動摩擦支座的過程中，需要對具體情況加以分析和考慮，確保支座設計的合理性。

3)合理應用鉛芯橡膠支座。在橋梁結構減震隔震之中，應用減隔震技術最為典型的表現就是鉛芯橡膠支座，將鉛芯橡膠支座應用到橋梁結構中，能夠顯著提高橋梁的整體抗震能力。其具體來說就是將鉛芯加入到橡膠中，從而形成能夠隔振的裝置，確保橋梁整體結構的穩定性及可靠性。鉛芯所具有的力學性能良好，可以結合分層橡膠支座，所以在減隔震技術中，鉛芯的應用非常適合。另外，鉛芯橡膠支座的屈服剪應力能夠處于交替的狀態，初始剪切高線比較高，具有良好的彈性，在耐疲勞性能方面也比較優越。基于鉛芯橡膠支座所具有的強度與剛性，其可以使減隔震技術的需要得到有效的滿足，所以目前已經在不同的橋梁結構設計中廣泛應用了鉛芯橡膠支座。

5 結語

近年來，地震問題已經引起了社會的高度重視，且地震的發生會影響橋梁結構，給人們的生活帶來不便，阻礙社會經濟的發展。所以，在橋梁結構設計中，需要合理應用減隔震技術，以確保在發生地震的情況下，能夠將地震對于橋梁所造成的損害控制到最低。相關設計人員需要對橋梁結構的實際情況有明確的了解和認識，合理選擇減隔震技術，將減隔震技術所具有的優勢充分發揮出來，從而積極推動橋梁建造技術水平的提高，便利人們的出行，為社會經濟發展打下良好的前提。