探究減隔震技術(shù)在城市橋梁抗震中的應(yīng)用

陳德興

（廣東國沅建設(shè)工程有限公司，廣東 梅州 514400）

0 引言

根據(jù)大量的實(shí)際調(diào)查研究可知，將減隔震技術(shù)的管理措施，運(yùn)用到城市橋梁抗震設(shè)計(jì)中，能夠?qū)蛄汗こ陶w的抗震質(zhì)量提升。所以，科學(xué)的分析、研究減隔震技術(shù)在城市橋梁抗震中的作用，對(duì)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(zhì)量提升到一個(gè)新的高度，是勢(shì)在必行的事。本文針對(duì)減隔震技術(shù)在城市橋梁抗震中的應(yīng)用，進(jìn)行詳細(xì)的分析，為今后專業(yè)人士進(jìn)行相關(guān)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(diǎn)，使城市橋梁抗震工作的開展，面臨這比較大的困難，對(duì)此，我國城市橋梁建設(shè)相關(guān)部門，結(jié)合各地區(qū)的實(shí)際地理情況，制定出一套科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)原則》，內(nèi)容要求各地區(qū)在進(jìn)行城市橋梁建設(shè)的過程中，應(yīng)該根據(jù)各地區(qū)地震發(fā)生頻率，對(duì)城市橋梁抗震能力的實(shí)際情況進(jìn)行完善、調(diào)整。將減隔震技術(shù)運(yùn)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(jìn)一步提高。根據(jù)大量的實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，并不是所有的城市橋梁的抗震設(shè)計(jì)中都可以使用減隔震技術(shù)，必須滿足一下任何一個(gè)條件，才能運(yùn)用減隔震技術(shù)。第一，當(dāng)城市橋梁結(jié)構(gòu)中，存在鋼結(jié)構(gòu)的橋墩時(shí)，會(huì)使橋梁的基本振動(dòng)頻率周期比較短。第二，城市橋梁具有較大的高度差異時(shí)。第三，城市橋梁選擇的位置，具有明顯的地面運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，在高頻時(shí)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(shè)中起到減振作用的減隔震裝置主要設(shè)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(jié)構(gòu)具有的動(dòng)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(jié)構(gòu)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(gè)位置，提高對(duì)能力以及地震力耗散的設(shè)計(jì)水平都是應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的地方。在此過程中，應(yīng)該將作用原理比較簡(jiǎn)單的減隔震裝置進(jìn)行優(yōu)先選擇，保證減隔震裝置的力學(xué)性能可以滿足橋梁抗震要求。與此同時(shí)，還要使減隔震裝置具有能夠滿足橋梁正常負(fù)荷需求的能力。

3 細(xì)部構(gòu)件和構(gòu)造的設(shè)計(jì)

3.1 與傳統(tǒng)抗震構(gòu)造措施的協(xié)作

第一，在橋梁的梁體與設(shè)置的抗震擋塊之間必須預(yù)留做夠的空間，這樣能夠保證在地震發(fā)生時(shí)，起到抗震作用的位置是隔震體系，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的情況比較嚴(yán)重時(shí)，橋梁的抗震結(jié)構(gòu)才會(huì)發(fā)生作用。第二，在設(shè)計(jì)抗震構(gòu)造時(shí)，所使用的施工材料應(yīng)該選擇具有較強(qiáng)吸能、緩沖作用的材料，不應(yīng)選擇具有較大剛度的材料。

3.2 隔震橋梁構(gòu)造措施

第一，在橋梁的梁端和橋臺(tái)以及各個(gè)梁端之間，必須保證預(yù)留充分的空間，提高對(duì)能力和地震力耗散。第二，縱向連續(xù)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)是適合使用在簡(jiǎn)支梁隔震體系中。第三，將橫向支擋的方式運(yùn)用在橋梁的支座處，并且在橫向支擋方式與梁體之間預(yù)留做夠的空間，提高對(duì)能力和地震力耗散。第四，對(duì)裝配式簡(jiǎn)支梁具有的橫向聯(lián)系應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)，將有效的預(yù)防橋梁側(cè)面傾斜的方法運(yùn)用其中。第五，將防落梁裝進(jìn)行安置時(shí)，應(yīng)該使梁端與橋墩、橋臺(tái)的外側(cè)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(shè)計(jì)實(shí)例

下面以我國廈漳跨海大橋?yàn)槔敿?xì)說明減隔震技術(shù)在城市橋梁抗震中的應(yīng)用。其北部引橋的第三聯(lián)具有的預(yù)應(yīng)力為5×50m，其構(gòu)造是混凝土結(jié)構(gòu)，經(jīng)過實(shí)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(jié)構(gòu)，橋墩的結(jié)構(gòu)為矩形空心橋墩，NBP5-NBP10 作為橋墩的墩號(hào)，其中固定墩號(hào)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(dòng)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(shè)計(jì)圖中，橋梁具有的材料特性和幾何特性，對(duì)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(shù)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(shù)在城市橋梁抗震中的應(yīng)用水平以及具體的實(shí)踐結(jié)果，對(duì)廈漳跨海大橋北引橋開展的抗震設(shè)計(jì)方法，可以采用兩階段設(shè)計(jì)、兩水平設(shè)防的方式，其地震動(dòng)輸入的依據(jù)來源，主要以廈漳跨海大橋北引橋場(chǎng)地地表實(shí)際具有的地震動(dòng)參數(shù)為主，具體圖表一設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和地表峰值加速度所示，運(yùn)用一致激勵(lì)法對(duì)輸入的時(shí)程反應(yīng)進(jìn)行全面分析。

表1 設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)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(shí)程和圖2，1950年重現(xiàn)期（P2）水平方向地表加速度時(shí)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(duì)動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算的過程中，將5%設(shè)置為阻尼比。

圖一 475年重現(xiàn)期（P1）水平方向地表加速度時(shí)程

圖二 1950年重現(xiàn)期（P2）水平方向地表加速度時(shí)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(jié)果，我們能夠看出，引橋第二聯(lián)固定墩的地震響應(yīng)最大,對(duì)固定墩的最大地震響應(yīng)進(jìn)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(jié)束語

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