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

周憲超

摘 要：橋梁工程在公路施工過程中起著重要的作用，其自身結(jié)構(gòu)的抗震性會直接影響交通運輸。通過將減隔震設(shè)備運用在橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中，當(dāng)發(fā)生地震時，其可以減輕地震對橋梁結(jié)構(gòu)造成的損壞，延長橋梁的使用壽命。

關(guān)鍵詞：減隔震技術(shù);橋梁結(jié)構(gòu);公路工程

中圖分類號：U442.55 文獻標(biāo)識碼：A

當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時，就會使社會出現(xiàn)不必要的經(jīng)濟損失，同時還會對各種工程結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性造成直接影響，其中包括橋梁工程。為了使橋梁自身的抗震性能得到明顯提升，許多設(shè)計師在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)過程中均使用了減隔震技術(shù)，最大程度上提升了橋梁結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性與總體性。所以，研究減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用具有至關(guān)重要的作用。

1 減隔震技術(shù)概述

1.1 減隔震技術(shù)概念

減隔震技術(shù)具有隔震和減震的功能。隔震主要是在設(shè)計橋梁過程中，可以有效分離器導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損壞運動和結(jié)構(gòu)自身。要想快速實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的分離，需要在施工建設(shè)過程中，增加路橋結(jié)構(gòu)的使用時間，針對地震發(fā)生率較高的區(qū)域，需要精巧的設(shè)計路線方向，進而可以把地震災(zāi)害波動力度對路橋結(jié)構(gòu)造成的損壞保持可控的范圍中。通過對路橋?qū)嵤p震，可以在發(fā)生地震時，針對路橋結(jié)構(gòu)中形成的能量，利用減震支座、阻尼器等有關(guān)減震設(shè)備消耗其產(chǎn)生的能量，進而可以更好的降低能量對結(jié)構(gòu)造成的破壞。

1.2 減隔震技術(shù)原理

1.2.1 減震技術(shù)原理

橋梁減震技術(shù)的使用原理是通過一些減震設(shè)備排放與消耗橋梁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的能量，進而可以減輕能量對橋梁結(jié)構(gòu)造成的損壞。橋梁減震技術(shù)是在橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中的主要抗震位置設(shè)計阻尼和耗能零件，增強橋梁主要抗震結(jié)構(gòu)的動力性能，通過吸取強力震動形成的巨大能量，同時為橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)揮緩沖作用，進而可以降低能量對橋梁結(jié)構(gòu)造成的損壞，能夠增強橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，最終使橋梁總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性得到有效保障。

1.2.2 隔震技術(shù)原理

橋梁隔震技術(shù)是一種隔震結(jié)構(gòu)的體系，該技術(shù)是借助某一種隔震設(shè)備構(gòu)成的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，其主要目的是使用特殊隔震結(jié)構(gòu)把對橋梁運動和橋梁結(jié)構(gòu)造成影響的因素進行分離。隔震結(jié)構(gòu)體系一般分為上部結(jié)構(gòu)、隔震設(shè)備及下部結(jié)構(gòu)，同時利用隔震設(shè)備使橋梁結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)大大下降，同時有效分割地基處震動，進而增強橋梁的總體抗震性能。比如，Rion-Antirion大橋是法國著名公司指導(dǎo)設(shè)計，同時進行建設(shè)，該大橋底部是使用鋼管樁加強固定，同時將砂礫層當(dāng)作隔震設(shè)備。

2 減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用重要性

地震災(zāi)害發(fā)生過程中，地震產(chǎn)生的能量會對橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成直接影響，若情況嚴(yán)重，乃至?xí)箻蛄旱顾?，橋墩出現(xiàn)斷裂的情況。這種情況對人們的日常生活造成嚴(yán)重影響，比如，交通、供電、通訊及供水等，如果橋梁被摧毀時，就會對人們的生命財產(chǎn)安全造成直接影響。所以，相關(guān)人員設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)過程中，需要采用先進的設(shè)計方法，從而使橋梁建設(shè)的質(zhì)量得到有效保障。橋梁設(shè)計過程中運用減隔震技術(shù)指的是，主梁能夠保證水平支撐，減輕地震對橋梁造成的不良影響。與此同時，絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計完善了橋梁各結(jié)構(gòu)的地震應(yīng)力，減震抗震隔震在調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的橫向剛度中可以起到平衡扭轉(zhuǎn)的作用，進而可以降低地震對橋梁結(jié)構(gòu)造成的損壞，增強橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。總而言之，將抗震技術(shù)運用在橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中具有重要的作用。另外，盡管一些橋梁從強度方面可以承受地震產(chǎn)生的振動力，但是因為橋梁上下部位置結(jié)構(gòu)連接不緊密，總體性較差，通常會導(dǎo)致橋梁上下部結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)較大的相對位移，進而損壞橋梁結(jié)構(gòu)。

3 減隔震技術(shù)的實際應(yīng)用

3.1 擺式滑動摩擦支座的設(shè)計

在許多橋梁工程設(shè)計過程中均會使用擺式滑動摩擦支座，通過運用這種結(jié)構(gòu)支座能夠使橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計符合抗震設(shè)計的要求，使橋梁工程的總體安全性得到有效保障。擺式滑動摩擦支座的技術(shù)方案在應(yīng)用過程中主要是有機整合滑動摩擦與鐘擺的力學(xué)原理，從而使橋梁工程減隔震設(shè)計效果得到進一步提升。如果外部荷載力對橋梁造成直接影響時，擺式滑動摩擦支座能夠發(fā)生一定的滑動，然而發(fā)生滑動的位置保持一個曲面的設(shè)計結(jié)構(gòu)，在曲面滑動摩擦?xí)r，能夠清除地震產(chǎn)生的外部應(yīng)力。與此同時，鐘擺的設(shè)計原理能夠延長橋梁支座的使用時間，從而與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相一致，使橋梁工程的使用穩(wěn)定性得到有效保障。當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時，就會使滑動曲面的曲率半徑與滑動摩擦支座的形狀發(fā)生改變，從而有效的對消地震產(chǎn)生結(jié)構(gòu)形變量，從而發(fā)揮出這個結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的抗震效果。

3.2 鉛芯橡膠支座的設(shè)計

鉛芯橡膠支座這種隔震設(shè)備還能夠增強橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，使橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全性得到有效保障。這種支座的結(jié)構(gòu)是把眾多鉛芯安裝在分層橡膠支座中組成一整套健全的抗震結(jié)構(gòu)。因為鉛芯擁有較強的力學(xué)性能，強化其同橡膠支座的有機整合，可以使鉛芯的抗震性能大大提高。另外，鉛芯支座的屈服剪應(yīng)力比較低，但是其最初剪切應(yīng)力非常高，同時還擁有較好的彈塑性能，因為鉛芯性能具有這方面的優(yōu)點，因此其可以符合工程運用中對隔震提出的各種要求，因而鉛芯橡膠支座廣泛應(yīng)用于我國的橋梁建設(shè)當(dāng)中。

3.3 梁間連接器的設(shè)計

在橋梁設(shè)計過程中使用梁間連接器能夠使橋梁的穩(wěn)定性更加安全可靠，橋梁移位往往是一個外部力的因素。梁間連接器的使用能夠降低地震的傳播。這種設(shè)備提供一種非常普遍的阻礙震動傳播的功能;在橋梁與橋梁結(jié)構(gòu)之間運用，可以全面發(fā)揮保留槽具有的作用，經(jīng)過阻止橋梁結(jié)構(gòu)在橋墩上的移動，可以使橋梁結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性得到大大提升。梁間連接器通常需要在橋的兩側(cè)進行安裝，與兩個法輪進行有效連接，這樣可以避免橋梁出現(xiàn)倒塌的情況，同時將橋梁倒塌的可能性控制到30%左右。梁間連接器的設(shè)計，要求設(shè)計人員具有較高的專業(yè)水平，同時嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對該設(shè)備進行設(shè)計。

3.4 黏滯阻尼器的設(shè)計

黏滯阻尼器減震設(shè)備實際上是一種耗能型設(shè)備，其在使用過程中是利用設(shè)備當(dāng)中活塞的前后運動形成壓力差，在壓力差的推動下，促使黏滯流體流到節(jié)流孔當(dāng)中，然而減震設(shè)備會出現(xiàn)耗能與阻尼力。當(dāng)?shù)卣鹦纬傻恼駝恿^大時，同樣會加快橋梁變形的速度，導(dǎo)致粘滯阻尼器發(fā)生相同的變化，進而降低了橋梁結(jié)構(gòu)的變形程度。若將粘滯阻尼器運用在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，則設(shè)計人員需要把粘滯阻尼器設(shè)計在橋邊墩的中間位置，或?qū)⑵湓O(shè)計在加勁梁與橋梁輔助墩的中間部位。為了實現(xiàn)理想的運用效果，有效設(shè)計減隔震裝置，使橋梁結(jié)構(gòu)具備較強的抗震性，針對橋梁結(jié)構(gòu)進行全面分析，從而可以使其設(shè)計的總體安全性與穩(wěn)定性得到有效保障。

4 結(jié)論

總而言之，橋梁減隔震技術(shù)屬于一種新型的抗震方法，使用隔震技術(shù)能夠降低地震等自然災(zāi)害對橋梁結(jié)構(gòu)造成的損壞，同時還可以更好的抵消進入橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中的能量，進而使橋梁總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到有效保障，因此減隔震技術(shù)在橋梁設(shè)計與施工過程中起著舉足輕重的作用。因為減隔震技術(shù)的運用在我國還是初級階段，因此相關(guān)企業(yè)需要借鑒國外先進的技術(shù)，同時在橋梁項目施工建設(shè)當(dāng)中累計有關(guān)經(jīng)驗，尋找其存在的問題，進而可以加大橋梁減隔震技術(shù)和有關(guān)配套技術(shù)的科研力度，從而有效的改善與優(yōu)化減隔震技術(shù)。

參考文獻：

[1]左維，汪竹英.減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].交通世界，2020（31）：114-115+139.

[2]藍航.減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].人民交通，2019（12）：72+74.

[3]張炯.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的減隔震技術(shù)的應(yīng)用分析[J].綠色環(huán)保建材，2018（04）：127.

[4]陳翔.淺析減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（05）：224.