橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用

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0 前言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)也隨之逐漸發(fā)展進(jìn)步，對(duì)于公路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越受到大家的重視，再加上我國(guó)地震頻發(fā)，從而造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，這也引起了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的重視。通過(guò)對(duì)抗震設(shè)計(jì)理念、減隔震技術(shù)的研究和應(yīng)用，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗震的安全性具有重要的影響。而抗震技術(shù)作為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的核心因素，在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行減隔震技術(shù)的應(yīng)用，可以有效避免橋梁結(jié)構(gòu)在地震中受到損壞[1]?？傊?，不同地段應(yīng)按照相關(guān)的氣候條件、車輛的通過(guò)情況等相關(guān)因素對(duì)減隔震裝置的選擇進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)路橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和大小的目標(biāo)進(jìn)行有效的控制。

1 減隔震技術(shù)的基本概念以及適用條件

1.1 減隔震技術(shù)的基本概念

減隔震技術(shù)，從本質(zhì)上進(jìn)行劃分，主要具有隔震與減震兩個(gè)作用。隔震的主要目的就是在橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將其所引起的結(jié)構(gòu)破壞的運(yùn)動(dòng)以及結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行分離。想要實(shí)現(xiàn)其有效的分離，就需要在施工的時(shí)候，對(duì)路橋結(jié)構(gòu)的使用時(shí)間盡可能的進(jìn)行延長(zhǎng)，對(duì)于地點(diǎn)比較頻發(fā)的地區(qū)，需要對(duì)路線的方向進(jìn)行巧妙的設(shè)計(jì)，從而使地震災(zāi)害的波動(dòng)的力度對(duì)路橋的結(jié)構(gòu)造成的破壞得以有效的降低。對(duì)路橋進(jìn)行減震的主要目的就是將地震發(fā)生過(guò)程中，對(duì)路橋結(jié)構(gòu)內(nèi)所產(chǎn)生的能量，通過(guò)減震支座、阻尼器等相關(guān)的減震器械對(duì)其存在的能量進(jìn)行消耗，從而使能量對(duì)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的損害進(jìn)行有效的降低[2]。

1.2 減隔震技術(shù)的適用條件

減隔震技術(shù)并不是對(duì)所有的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都能夠適用，有些情況就不適用對(duì)減隔震技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用。例如，我國(guó)已經(jīng)存在的老橋，由于對(duì)其進(jìn)行建設(shè)的周期比較長(zhǎng)，對(duì)于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性已經(jīng)被破壞。因此，對(duì)減隔震技術(shù)的適用條件進(jìn)行評(píng)估，十分有利于減隔震技術(shù)的應(yīng)用。主要的減隔震技術(shù)的適用條件適用于以下幾點(diǎn)：（1）地震的波頻，具有高、中、低的區(qū)分，如果橋梁結(jié)構(gòu)處于地震發(fā)生的高頻階段，同時(shí)能力比較集中，就可以對(duì)減隔震技術(shù)的使用，以及對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的防范[3]；（2）對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)生命周期比較短，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較規(guī)范，沒(méi)有橋梁墩太高太低的情況出現(xiàn)，就可以對(duì)減隔震技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用；（3）對(duì)于提前計(jì)劃好的施工地點(diǎn)，需要對(duì)地面板塊的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行觀察，對(duì)于損害因素，確保將其降到最低，從而實(shí)施對(duì)減隔震技術(shù)的應(yīng)用。

對(duì)于減隔震技術(shù)不適用的條件，主要包含以下幾點(diǎn)：（1）橋梁結(jié)構(gòu)的周圍的土壤，具有較高的含水量，比較容易發(fā)生濕陷的狀況，此時(shí)地震產(chǎn)生的高能量就容易受到不同程度的損壞；（2）橋梁結(jié)構(gòu)的路基下部具有較大的柔性，同時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)自身所具有的周期長(zhǎng)，可以使路基與橋梁產(chǎn)生共振；（3）在橋梁的支座中，受力度分布不均勻的情況，出現(xiàn)負(fù)反力，以及橋梁結(jié)構(gòu)位移情況較為嚴(yán)重等，都不適合減隔震技術(shù)的應(yīng)用。

2 減隔震設(shè)備的具體分類

減隔震技術(shù)在我國(guó)進(jìn)行應(yīng)用，主要分為三類。（1）減隔震設(shè)備是粘滯阻尼器，主要是通過(guò)對(duì)對(duì)粘滯阻尼器進(jìn)行有效的應(yīng)用，對(duì)于地震中的能量進(jìn)行消耗，從而使橋梁結(jié)構(gòu)局部關(guān)鍵位置的抗震安全性能進(jìn)行有效的提高；（2）減隔震設(shè)備是擺式滑動(dòng)摩擦支座和鉛芯橡膠隔震支座。這種情況，對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)強(qiáng)梁結(jié)構(gòu)周期的延長(zhǎng)，對(duì)減隔震設(shè)備有效的應(yīng)用，使地震的能量得以消耗，從而將橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全性能得以提高[4]；（3）高阻尼隔震橡膠支座和非線性阻尼減隔震支座，主要是通過(guò)對(duì)特殊的阻尼配方性能的利用，可以對(duì)地震中傳遞的水平震動(dòng)能量進(jìn)行消耗，當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，水平方向上的能量就不會(huì)全部傳遞給橋梁，這可以使橋梁所承受的水平震力大大減少，從而有效降低地震對(duì)橋梁的破壞能力。也就是說(shuō)，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的相關(guān)人員通過(guò)對(duì)減隔震技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)橋梁抗震性能的提高具有重要的作用。

3 減隔震技術(shù)的應(yīng)用

3.1 合理的應(yīng)用粘滯阻尼器

對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的人員，在對(duì)需要進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)粘滯阻尼器的有效應(yīng)用進(jìn)行充分的考慮，從而使橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全性能得以提高。粘滯阻尼器所具有的優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn)：（1）彈塑性阻尼裝置或者是摩擦阻尼裝置所具有的較強(qiáng)屈服力或者摩擦力是常值，當(dāng)橋墩發(fā)生最大化的變形的時(shí)候，屈服力以及摩擦力的常值會(huì)同時(shí)達(dá)到。但是，當(dāng)阻尼器的參數(shù)為 1的時(shí)候，橋墩就會(huì)發(fā)生最大化的變形，而阻尼力反而是最小值。當(dāng)阻尼器的參數(shù)為0的時(shí)候，粘滯阻尼器的阻尼力就會(huì)達(dá)到最大值，而此時(shí)橋墩的變形最小。（2）當(dāng)溫度發(fā)生改變的時(shí)候，彈塑性阻尼裝置或者摩擦阻尼裝置需要對(duì)屈服力以及摩擦力進(jìn)行克服，才能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)裝置的自由變形。在粘滯阻尼器不斷發(fā)展變化的情況下，所產(chǎn)生的抗震力，幾乎為0[5]。因此，對(duì)于粘滯阻尼力進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用功能是不會(huì)產(chǎn)生影響的。

在橋梁中，對(duì)粘滯阻尼器進(jìn)行應(yīng)用，通常粘滯阻尼器會(huì)被設(shè)置在橋梁的塔梁中間，也可以是在加勁梁與橋邊墩的中間位置，或者是加勁梁與輔助墩的中間位置。

3.2 合理的應(yīng)用擺式滑動(dòng)摩擦支座

對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的人員，在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)擺式滑動(dòng)摩擦支座的有效應(yīng)用進(jìn)行充分的考慮，從而使橋梁的抗震安全性能得到有效的提高。擺式滑動(dòng)摩擦支座主要是將滑動(dòng)摩擦支座與鐘擺的概念進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而使減隔震裝置更為有效。同時(shí)，擺式滑動(dòng)摩擦支座在進(jìn)行滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)面是一個(gè)曲面，通過(guò)曲面滑動(dòng)摩擦，可以使地震能量得到最大化的消耗，從而使鐘擺機(jī)理對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期得以有效的延長(zhǎng)[6]。由于地震進(jìn)行位移的大小，以及球面曲率半徑對(duì)擺式滑動(dòng)摩擦支座的平面尺寸會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

3.3 合理應(yīng)用鉛芯橡膠支座

對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，其在橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)鉛芯橡膠支座的有效應(yīng)用進(jìn)行充分的考慮，以此對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全抗震性能進(jìn)行有效的提高。鉛芯橡膠隔震支座主要的構(gòu)成是，在分層橡膠支座中加入鉛芯，從而形成一種減隔震裝置。對(duì)于鉛芯來(lái)說(shuō)，其具有較好的力學(xué)性能，其可以和分層橡膠支座進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，因此，鉛芯是一種較好的減隔震材料。另外，鉛芯橡膠支座的屈服剪應(yīng)力比較低，在對(duì)其剛度進(jìn)行剪切的時(shí)候，具有較強(qiáng)的彈塑能力，同時(shí)，塑性循環(huán)的耐疲勞性能也比較強(qiáng)?？偠灾?，鉛芯橡膠支座在國(guó)內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)的時(shí)候，是比較廣泛的隔震裝置，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全性能具有重要的影響。

在對(duì)需要進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的橋梁，應(yīng)根據(jù)橋梁所在區(qū)域的地震烈度、地震動(dòng)峰

值加速度和橋梁的結(jié)構(gòu)形式等合理選擇相應(yīng)的減隔震設(shè)備。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)抗震安全性中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)減隔震裝置的安裝的重要性進(jìn)行認(rèn)識(shí)，從而使橋梁結(jié)構(gòu)抗震安全性能的提高具有重要的影響。

[1]榮梅.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012,(11):76-76.

[2]彭德秀.解析橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技,2014,(6):100-100.

[3]高建.芻議橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2015,(9):132.

[4]陳洪.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].建材與裝飾,2012,(36):225-227.

[5]楊朝山.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用分析[J].城市建筑,2014,(30):228-228.

[6]王志強(qiáng)．胡世德．周紅衛(wèi) ，章曾煥．盧浦大橋減、隔震裝置的研究[C].十五屆全 國(guó)橋粱學(xué)術(shù)會(huì)議論文集．上海 ：同濟(jì)大學(xué)出版社.2002．(10)．