芻議橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中減隔震技術(shù)的應(yīng)用

高建（煙臺市公路勘察設(shè)計院,山東煙臺264003）

芻議橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中減隔震技術(shù)的應(yīng)用

高建
（煙臺市公路勘察設(shè)計院,山東煙臺264003）

摘要：就目前我國公路系統(tǒng)的建設(shè)狀況來看，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的減隔震設(shè)計極為關(guān)鍵。減隔震技術(shù)作為新型的橋梁工程抗震技術(shù)，已經(jīng)廣泛地運(yùn)用于路段的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。本文首先闡述了減隔震技術(shù)的概念以及適用條件，并針對減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評，以期在施工運(yùn)用減隔震技術(shù)的過程中提供一些可行的思路，完善工程的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計；減隔震技術(shù)；適用條件;應(yīng)用

0引言

抗震技術(shù)是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的核心要素，同時也是安全保障的第一要素。地震的發(fā)生是不可避免的自然因素，橋梁結(jié)構(gòu)因此也不可避免地受到一定的損壞。因此，不同地段應(yīng)根據(jù)氣候條件、車輛的通過情況等因素加以評估減隔震裝置的選擇以及位置的擺放，盡可能實(shí)現(xiàn)控制路橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和大小的目標(biāo)。

1減隔震技術(shù)的基本概念以及適用條件

（1）減隔震技術(shù)的基本概念。減隔震技術(shù)在本質(zhì)上可劃分為隔震和減震兩個作用[1]。隔震的目的是將在橋梁設(shè)計過程中把能引起結(jié)構(gòu)破壞的運(yùn)動與結(jié)構(gòu)本身盡可能地實(shí)現(xiàn)分離。要實(shí)現(xiàn)這一舉措，在施工過程中則盡可能地延長路橋結(jié)構(gòu)的使用周期，根據(jù)地震頻發(fā)地點(diǎn)巧妙設(shè)計路線方向，降低地震災(zāi)害波動的力度對結(jié)構(gòu)本身造成破壞。減震的目的是把地震發(fā)生過程中已經(jīng)在路橋結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的能量，通過減震支座、阻尼器等相關(guān)減震器械進(jìn)而對能量消耗，降低能量對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的損害。在減隔震技術(shù)的安裝過程中，由于施工原因常會帶來結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)增大等破壞減隔震設(shè)計的核心為題。（2）減隔震技術(shù)的適用條件。減隔震技術(shù)并非適用于所有橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，有些情況是不適合采取減隔震技術(shù)，例如我國現(xiàn)存的大部分老橋，建設(shè)周期過長，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大破壞。因此，評估減隔震技術(shù)的適用條件，將更有利于減隔震技術(shù)的恰當(dāng)應(yīng)用。本文將減隔震技術(shù)的適用條件總結(jié)如下幾點(diǎn)：1）地震波頻有高、中、低之分，如果橋梁結(jié)構(gòu)所處路段近于地震發(fā)出的高頻波[1]，且能力相對集中，可使用減隔震技術(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效防范；2）如果橋梁結(jié)構(gòu)生命周期相對較短，設(shè)計較規(guī)范，沒有出現(xiàn)橋梁墩過高過低的現(xiàn)象，則亦可以建議減隔震技術(shù)的應(yīng)用；3）針對事先計劃好的施工點(diǎn)，應(yīng)與該地面板塊的運(yùn)動特點(diǎn)進(jìn)行觀察，確定把損害因素降到最低后，可考慮減隔震技術(shù)加以防范。

本文將減隔震技術(shù)的非適用條件總結(jié)如下幾點(diǎn)：

（1）橋梁結(jié)構(gòu)周圍的土層土壤含水量高，容易發(fā)生濕陷以及液化，此時地震高能量的沖擊很容易受到不同程度的損害；（2）橋梁結(jié)構(gòu)路基下部柔性大，并且橋梁結(jié)構(gòu)本身的周期長可引起路基與橋梁共振；（3）支座中由于力度分配不均衡，出現(xiàn)負(fù)反力。結(jié)構(gòu)過度移位等情況。

2同傳統(tǒng)抗震設(shè)計相比采用新型減隔震技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)缺陷

2.1減隔震技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）由于支座、阻尼器等抗震器械的設(shè)置，使得橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的荷載分布明顯改善，增大支座的總?cè)岫群妥枘?，更有利于保護(hù)橋梁、橋墩、橋臺以及橋面等；（2）調(diào)節(jié)橋梁結(jié)構(gòu)的橫向剛度，提高橫向阻尼，避免橋梁結(jié)果過度扭轉(zhuǎn)失衡，且有利于降低地震中橋面的荷載[2]；（3）比傳統(tǒng)的抗震設(shè)計抗震性能要好，且造價相對合理；（4）傳統(tǒng)抗震設(shè)計存在許多不確定的因素，內(nèi)部構(gòu)件的變化幅度較大，不易控制和加以保護(hù)。新型減隔震技術(shù)的力學(xué)特性經(jīng)過周密設(shè)計，力學(xué)性能得以客觀地從分析結(jié)果中反映。

2.2減隔震技術(shù)存在的技術(shù)缺陷

（1）由于我國所采用的減隔震技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，技術(shù)相對落后，隨著不斷應(yīng)用與施工，頻發(fā)的問題也普遍存在。（2）缺乏必要的經(jīng)驗(yàn)與施工人員對技術(shù)的創(chuàng)新，應(yīng)用規(guī)范也不完善，對結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)問題不夠關(guān)注；（3）對當(dāng)?shù)氐卣鸬燃?、類型、氣候條件等諸多因素的評估不夠深入，一味按照施工規(guī)劃地點(diǎn)施工，忽略路段采用減隔震技術(shù)的合理性。

3減隔震裝置的類型與應(yīng)用

隨著我國對傳統(tǒng)抗震設(shè)計的淘汰，新型減隔震技術(shù)按種類和使用目的可分為以下幾類：第一類是利用高度耗能的裝置來抵消在橋梁結(jié)構(gòu)里產(chǎn)生的地震能量，降低可避免的損害，如粘滯阻尼器[3]；另一類是在橋梁的設(shè)計過程中，盡可能地延長結(jié)構(gòu)的使用周期，如果再加以配置抵消地震能量的隔震裝置，可大大提高減隔震技術(shù)的抗震減震性能，例如擺式滑動摩檫支座、鉛筆橡膠隔震支座等。

3.1粘滯阻尼器的應(yīng)用

粘滯阻尼器的基本作用原理是根據(jù)流體運(yùn)動，特別是當(dāng)流體通過節(jié)流孔時產(chǎn)生粘滯阻力的原理而制成的，從而產(chǎn)生阻尼力和耗能等功能。粘滯阻尼器的推廣與應(yīng)用等同于給橋梁結(jié)構(gòu)安裝上一個“安全氣囊”，它可最大限度地吸收和抵消地震隊(duì)橋梁建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊能量，大大緩解了對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊和破壞。且如今推廣的JZN系列粘滯阻尼器的介質(zhì)是硅油，具有粘溫系數(shù)小、性能穩(wěn)定、抗輻射性能好等優(yōu)點(diǎn)，提高粘滯阻尼器的使用壽命。另外，最有效的粘滯阻尼器是滯回阻尼，其可進(jìn)一步地控制結(jié)構(gòu)的變形。

3.2擺式滑動摩擦支座的應(yīng)用

擺式滑動摩擦支座的基本作用原理是通過在曲面上產(chǎn)生的滑動摩擦來抵消地震能量，延長結(jié)構(gòu)的自振周期，根據(jù)隔震方向分為球面、柱面兩大類，前者用于結(jié)構(gòu)水平的雙向隔震，后者用于結(jié)構(gòu)水平的單向隔震。

3.3鉛芯橡膠支座的應(yīng)用

鉛芯橡膠支座的基本作用原理是在分層的橡膠支座中插入若干個鉛芯，形成緊湊的隔震裝置。鉛芯具有良好的力學(xué)性能，能與橡膠支座有效地結(jié)合，是目前國內(nèi)外橋梁減隔震設(shè)計中應(yīng)用最廣泛的一門技術(shù)。由于使用較高純度的鉛，具有較高的屈服剛度與屈服強(qiáng)度，有利于應(yīng)對地震迅速迸發(fā)的高能量對路橋結(jié)構(gòu)的沖擊，因而鉛芯橡膠支座亦是國內(nèi)外良好的減隔震技術(shù)。

4結(jié)束語

隨著我國橋梁工程不斷的建設(shè)與發(fā)展，減隔震技術(shù)因此也得到不斷的創(chuàng)新與加強(qiáng)。盡管我國的減隔震技術(shù)還處于初步的階段，仍需不斷引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，完善橋梁工程的建設(shè)?？傮w來說，文章通過對減隔震技術(shù)概念以及適用條件的闡述，以及與傳統(tǒng)抗震技術(shù)的對比，提出新型的減隔震技術(shù)在應(yīng)用上的優(yōu)勢。為保證減隔震系統(tǒng)的功效，還需相關(guān)研究的進(jìn)一步深入。

參考文獻(xiàn):

[1]張莉.公路橋梁設(shè)計中抗震與減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].中國路橋工程,2013.

[2]于堅(jiān).公路橋梁抗震技術(shù)探究——基于減隔震系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].2010.

[3]劉建新,胡兆同,李子青.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究[J].中國公路,2000(04).