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

黃慶　寇耀忠　王金齊

摘要：交通設(shè)施建設(shè)是利國利民的一項(xiàng)基礎(chǔ)性建設(shè)。目前，我國各地在公路、鐵路、橋梁等交通設(shè)施建設(shè)中取得了顯著成果。橋梁建設(shè)作為重要的樞紐，要確保其質(zhì)量與壽命，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)施工中也采用了大量的先進(jìn)手段，根據(jù)橋梁建設(shè)的實(shí)際情況，深入研究能夠提高橋梁質(zhì)量與壽命的專業(yè)性技術(shù)，其中減隔震技術(shù)的應(yīng)用在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到了關(guān)鍵性作用，對提高橋梁的抗震性能，避免橋梁橋體受地質(zhì)災(zāi)害的影響，提升橋梁整體結(jié)構(gòu)起到了保障性作用。因此，本文重點(diǎn)介紹了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：基本原理;適用條件;裝置類型;應(yīng)用現(xiàn)狀

一、減隔震技術(shù)的分類和優(yōu)勢

1.1分類

（1）減隔震設(shè)備可以設(shè)計(jì)為粘滯阻尼器，該結(jié)構(gòu)的主要作用就是直接吸收外力，從而可以將外力對于橋梁的傷害降到最低，提升抗震性能，滿足安全性的需要;

（2）減隔震設(shè)備也可以設(shè)計(jì)為擺式滑動(dòng)摩擦制作與鉛芯橡膠隔震支座的形式。這兩種形式有著根本上的區(qū)別，但是其共同點(diǎn)就是能夠更好的保護(hù)橋梁的結(jié)構(gòu)免受外力的損壞，還能夠增長結(jié)構(gòu)周期，如果將二者聯(lián)合應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)外力能量的有效吸收，具備更強(qiáng)的保護(hù)效果，降低地震給橋梁造成的損壞問題，可以大大提升橋梁運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.2優(yōu)勢

（1）因?yàn)槭褂昧酥ё?、阻尼器等等具備抗震效果的結(jié)構(gòu)部件，可以將橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的荷載實(shí)現(xiàn)均勻分布，還能夠提升整個(gè)橋梁的柔度與阻尼系數(shù)，對于保護(hù)整個(gè)橋梁的完整性有著重要作用;（2）使得橋梁結(jié)構(gòu)的橫向剛度得到提升，具備較高的橫向阻尼性能，防止出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)過度的情況，也能夠有效的降低地震發(fā)生時(shí)的橋面橫向荷載參數(shù);（3）較之傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)來說，性能更加且工程成本比較低;（4）傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中容易受到了很多外部因素的影響，內(nèi)部構(gòu)件也會(huì)存在較大的變化，不能有效的進(jìn)行控制和防護(hù)。新型減隔震技術(shù)可以經(jīng)過有效的力學(xué)模型計(jì)算，使得受力結(jié)構(gòu)更加的平衡。

二、減隔震技術(shù)的應(yīng)用

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員只有有效應(yīng)用這些減隔震技術(shù)才能提高橋梁抗震的安全性能。因此，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該合理的運(yùn)用減隔震技術(shù)，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2.1合理應(yīng)用粘滯阻尼器

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)過程中應(yīng)該充分考慮到如何有效應(yīng)用粘滯阻尼器提高橋梁結(jié)構(gòu)抗震安全性能。粘滯阻尼器具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，首先彈塑性阻尼裝置或者摩擦阻尼裝置的屈服力或者摩擦力是常值，在橋墩發(fā)生最大變形時(shí)，屈服力或者摩擦力常值會(huì)同時(shí)達(dá)到。但是，當(dāng)阻尼器的參數(shù)為1時(shí)，會(huì)使橋墩變形最大化，阻尼力反而是最小值，當(dāng)阻尼器的參數(shù)為零時(shí)，粘滯阻尼器的阻尼力會(huì)達(dá)到最大值，橋墩的變形最小。其次，是在溫度發(fā)生改變的情況下，彈塑性阻尼裝置或者摩擦阻尼裝置一定要克服屈服力或者摩擦力才能自由變形;在粘滯阻尼器發(fā)展蠕變的情況下，產(chǎn)生的抗震力幾乎為零，因此，應(yīng)用粘滯阻尼力不會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用功能。

應(yīng)用粘滯阻尼器在橋梁中，一般都會(huì)將粘滯阻尼器設(shè)置在塔梁中間，加勁梁和橋邊墩中間或者加勁梁和輔助墩中間的位置。例如，在我國重慶峨公巖大橋是首先應(yīng)用粘滯阻尼器，并且將粘滯阻尼器設(shè)置在縱向加勁梁和橋臺(tái)之間的伸縮逢中。由此可見，合理的應(yīng)用粘滯阻尼器對于提高橋梁抗震安全性能具有重要作用。

2.2合理的應(yīng)用擺式滑動(dòng)摩擦支座

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)過程中應(yīng)該充分考慮到如何有效的應(yīng)用擺式滑動(dòng)摩擦支座提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全性能。擺式滑動(dòng)摩擦支座主要是將滑動(dòng)摩擦支座和鐘擺概念有效的結(jié)合起來，從而有效的構(gòu)成一種減隔震裝置，由于擺式滑動(dòng)摩擦支座的滑動(dòng)面是個(gè)曲面，通過曲面滑動(dòng)摩擦盡可能的消耗地震能量，為橋梁結(jié)構(gòu)自重提供必要的自復(fù)位能量，從而有效的利用鐘擺機(jī)理延長橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期。由于地震位移大小以及球面曲率半徑會(huì)影響到擺式滑動(dòng)摩擦支座的平面尺寸，因此擺式滑動(dòng)摩擦支座的平面尺寸相對較大。

2.3合理應(yīng)用鉛芯橡膠支座

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)過程中應(yīng)該充分考慮到如何有效的應(yīng)用鉛芯橡膠支座提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全性能。鉛芯橡膠隔震支座的構(gòu)成是在分層橡膠支座中加入一些鉛芯，構(gòu)成一種減隔震裝置。由于鉛芯具有良好的力學(xué)性能，能夠和分層橡膠支座有效的結(jié)合起來，所以，鉛芯非常適合作為減隔震材料。除此之外，鉛芯橡膠支座的屈服剪應(yīng)力相對偏低，但是初始剪切剛度相對偏高，彈塑性能較強(qiáng)，并且塑性循環(huán)具有較強(qiáng)的耐疲勞性能。正是因?yàn)殂U芯橡膠支座具備較好的屈服強(qiáng)度和剛度，能夠滿足隔震系統(tǒng)的需求，因此鉛芯橡膠支座是國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)過程中廣泛應(yīng)用的隔震裝置。

三、技術(shù)應(yīng)用不足與應(yīng)對策略

（1）問題。雖然技術(shù)應(yīng)用具有諸多價(jià)值以及優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還存在著一定問題：a.使用規(guī)范性不足。因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用時(shí)間相對較短，受到技術(shù)方面限制，技術(shù)應(yīng)用在裝置在設(shè)置方面還存在著規(guī)范性不足的問題，裝置安裝以及細(xì)節(jié)處理等還需進(jìn)一步展開完善與優(yōu)化;b.適用條件有限。正如上文所述，減隔震技術(shù)并不適合于所有的橋梁工程，技術(shù)使用存在一定局限，需要事先展開調(diào)研與分析;c.缺乏實(shí)際檢驗(yàn)。由于技術(shù)應(yīng)用環(huán)境較為特殊，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，無法對減隔震裝置實(shí)施真正的地震條件檢驗(yàn)，只有在地震發(fā)生時(shí)，才能清楚認(rèn)識(shí)到裝置抗震性能，裝置應(yīng)用較為被動(dòng)。

（2）策略。為妥善解決上述問題，確保減隔震技術(shù)可以在當(dāng)今橋梁工程建設(shè)中發(fā)揮出更大的作用，有關(guān)研究機(jī)構(gòu)以及建設(shè)單位一方面應(yīng)加強(qiáng)對技術(shù)的深層次研究，要在現(xiàn)有技術(shù)研究結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用問題，對技術(shù)應(yīng)用以及相關(guān)裝置設(shè)備展開調(diào)整與優(yōu)化，做好技術(shù)創(chuàng)新，確保傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用問題可以得到妥善解決，技術(shù)應(yīng)用效果可以得到最佳;另一方面應(yīng)構(gòu)建起健全的技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，做好技術(shù)應(yīng)用管理與細(xì)節(jié)處理約束。

四、結(jié)束語

在各種橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，都開始廣泛應(yīng)用減隔震技術(shù)，在不同的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)不同的情況采用不同的減隔震裝置。在進(jìn)行具體的地震分析后，選用合適的減隔震裝置，對橋梁起到抗震保護(hù)作用。在傳統(tǒng)的橋梁抗震技術(shù)中，運(yùn)用橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高橋梁自身的抗震性能，而減隔震技術(shù)不同于傳統(tǒng)的橋梁抗震技術(shù)，通過加裝隔震裝置，改變地震力對橋梁的影響。

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（作者單位：安徽華電工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司）