桥梁结构减隔震技术研究

桥梁结构减隔震技术研究

王吉

（重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074）

摘要：随着生产生活的发展，桥梁工程也越来越注重结构合理性方面的设计，抗震设计便是这其中比较重要的一点。其要求就是通过相应的规范，并且结合当下的研究与经验，采取有效的手段来对桥梁抗震性能进行提升和强化。减隔震技术在桥梁中的使用，可以将桥梁结构与地面有破坏效应的运动相隔离,从而降低振动的破坏性，使得桥梁的使用寿命得到保证，所以说这是一项很有意义的技术，本文对桥梁减隔震技术的装置与方法做了相应的介绍，并对其的发展提出了问题与展望。

关键词：桥梁工程；抗震设计；减隔震

引 言

桥梁因其特有的结构形式在公路与铁路当中有着重要的作用，但是它们也是一些潜在的隐患，一旦地震对于桥梁的破坏过大，就将造成较大的交通阻断，严重影响城市的通畅，所以桥梁抗震性能的研究就成了一个热门的话题，传统的抗震设计在一些复杂的工程项目上已经不太能够满足需求了，减隔震这种比较新的抗震方式已经成了一种新的设计趋势。国外在减隔震这一块领域的研究与工程实际都有了一定程度的沉淀和积累，我国因起步较晚，在这一方面的经验与研究都还较少，也没有明确的设计规范，但是这方面的研究是一个大的趋势。

1 桥梁减隔震原理

减隔震技术不是简单的阻隔地震波的传播和减低地震对于桥梁的破坏程度。还充分的考虑了阻尼的作用，阻尼的运用是在一些重要的连接与约束部位设置减震装置。当桥梁遇到较大的地震的时候，减震装置就开始起作用了，它们会进入一个耗能状态，对桥梁将接受到的地震能量进行缓冲，从而使得地震响应得到迅速的衰减。这样桥梁就避免了过大的变形，安全性得到了保障，但是由于地震的不确定性和地形地貌的差异性，使得如何对桥梁进行减隔震技术并没有一个统一的规定，需要根据具体的工程实际和地形地貌，采用与其相适应的方法。

2 常见桥梁减隔震装置

2.1 铅芯橡胶支座

铅芯橡胶支座对于地震产生的能量有比较好的吸收与分散，稳定承受竖向的自重与活载的同时，还有着良好的柔性来适应横向的变形与伸缩，从而使得桥梁整体的一个阻尼性得到提升，。所以铅芯橡胶支座作为比较早使用的隔震装置已经广泛的应用于桥梁设计当中了。我国在20世纪后，借鉴国外的工程经验，也渐渐的开始使用铅芯橡胶支座来作为隔震装置。

2.2 高阻尼橡胶支座

高阻尼橡胶支座的主要材料是高阻尼橡胶，由于这种橡胶材质的特殊性，使得制作的支座支撑性好，可以使结构保持长时间的稳定，同时还具有调高阻尼的特性，并且可以吸收能量，在地震时延长地震周期，减小地震作用。因为它的这种降频的特性，比较适合用在比较重要的城市区域当中。同时这种减隔震支座在铁路桥梁上面也有着比较广泛的应用，因为它可以和剪力卡榫结合起来使用，前者承担竖向力，后者承担水平力。提高桥梁整体刚度的同时，又有着优良的减震特性。

2.3 滞变型钢支座

滞变型钢支座是一种在桥梁的被动控制中起着减震作用的一种装置，为了既能承受竖向力又能够在横向上面滞回能耗，通常将这种支座当中的型钢与支座结合成为一个整体然后发挥作用。在平时的正常使用下面，滞变型钢支座就起着和普通的支座一样的作用，一旦发生地震了，它由于自己良好的滞回特性，以及对于周围环境温度的不敏感性，可以很好的发挥自己作为弹塑性耗能装置的作用。

2.4 摩擦摆式支座

摩擦摆式支座的组成材料具有抵抗高温，抵抗高强度摩擦的特性，所以可以很好的将地震产生的能量转化成热能。同时此支座通常具有一个比较特别的圆弧面，可以使得结构的基本自振周期得到一定程度的延长。所以摩擦摆式支座作为隔震装置，有着不错的使用效果。摩擦摆式支座有三种不同的类型，这其中固定型和单向型是在平时使用得比较多的，这两种主要是通过限位装置来限制支座横向或者纵向的位移，并且有着比较好的隔震耗能作用。

2.5 液压阻尼器

液压阻尼器是一种相对来说比较灵活的支座，在平时正常的情况下，支座当中的速度锁定器处于静止的状态，此支座与普通活动支座有着相同的作用，对桥梁的膨胀与收缩进行一定的缓冲。一旦受到地震冲击，速度锁定器便被激活，由活动支座转换为固定支座，间接的也是它所连接的活动墩成为了固定墩，从而有效的将梁上的荷载分散到各个桥墩上面，减少力量对于单个桥墩的作用，增加了结构的稳定性与安全性。

3 桥梁减隔震技术应用方法

3.1 方法

3.1.1 地基减隔震技术

地基隔震技术由两个不同的隔震方式所形成，第一种是屏蔽隔震，第二种叫做绝缘隔震。这种方法主要以桥梁的地基来作为主要的隔震结构。对于屏蔽隔震而言起主要作用的是屏蔽板这种装置，它是安装在桥梁四周预先挖好的开槽当中的，由工程经验可知这种方法地震波的隔绝是有着比较好的作用。而对于绝缘隔震来说，则主要是通过地基来对地震传来的输入波进行一个削弱。选择的地基一般是刚度比较高的，通过逸散衰减的原理可以对地震起到比较好的隔震效果。

3.1.2 基础减隔震技术

基础减隔震技术是通过隔震装置来起主要作用的，在上方的桥梁结构与地基之间加装一个减震装置，一般是放置在地基上面，从而来实现这座桥梁的减隔震。隔震装置当中的滚动轴承主要起着绝缘隔震的作用，这一部分对于地震的输入波起着主要的阻隔，从而增加桥梁的安全性。而隔震装置剩下的部分则起到吸收隔震的作用，不仅可以提升桥梁抵抗变形的能力，还能加强基础的稳定性。

3.1.3 上部结构减隔震技术

上部结构减隔震技术与基础减隔震相比不同点在于此技术是将隔震装置装在上部结构的下方。同时这种方法又可以分为两种方式来实现功能，第一种是附加震动隔震，它是通过将一个与桥梁上部承受荷载没有关联的振动体加设在容易出现振动的部位周边来进行一个应力的分散，以这个附加的振动体来对地震产生的破坏进行一定程度的抵消，也是比较有效的。第二种则是运用阻尼装置来对桥梁结构形成一种与基础减隔震相类似的能量吸收隔震，同样可以提高桥梁的抗变能力，从而增加结构整体的安全性与稳定性。

4 结语

随着一带一路与西部建设的推进，我国可以有很多的机会来拉近自己在减隔震技术方面与国外先进技术的距离，以及上世纪修建桥梁的维修加固也可以给减隔震技术的研发与实验提供一些不错的机会。只有在足够数量的工程实例的支撑下，我们在减隔震技术方面的发展才能拥有一个比较大的进步。目前我国大跨度桥梁的修建正处于一个世界领先的地位，减隔震技术也同样有着从简单梁式桥向大跨度桥梁发展的趋势。除此之外，装置的组合应用，支座力学性能的变化规律，实用阶段装置的健康检测，震后损伤评估这些地方都还需要更多的人员对其进行研究。

参考文献：

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作者简介：王吉（1995-），男，重庆人，硕士研究生