高建（煙臺(tái)市公路勘察設(shè)計(jì)院,山東煙臺(tái)264003）

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

高建
（煙臺(tái)市公路勘察設(shè)計(jì)院,山東煙臺(tái)264003）

摘要：就目前我國(guó)公路系統(tǒng)的建設(shè)狀況來看，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的減隔震設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，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(jì)。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；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(jì)中的核心要素，同時(shí)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(píng)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(gè)作用[1]。隔震的目的是將在橋梁設(shè)計(jì)過程中把能引起結(jié)構(gòu)破壞的運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)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(jì)路線方向，降低地震災(zāi)害波動(dòng)的力度對(duì)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(duì)能量消耗，降低能量對(duì)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(huì)帶來結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)增大等破壞減隔震設(shè)計(jì)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(jì)，有些情況是不適合采取減隔震技術(shù)，例如我國(guó)現(xiàn)存的大部分老橋，建設(shè)周期過長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大破壞。因此，評(píng)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(duì)集中，可使用減隔震技術(shù)對(duì)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(duì)較短，設(shè)計(jì)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(duì)事先計(jì)劃好的施工點(diǎn)，應(yīng)與該地面板塊的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(zhǎng)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(jì)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)岫群妥枘幔欣诒Ｗo(hù)橋梁、橋墩、橋臺(tái)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(jì)抗震性能要好，且造價(jià)相對(duì)合理；（4）傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)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(jì)，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(guó)所采用的減隔震技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，技術(shù)相對(duì)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(duì)技術(shù)的創(chuàng)新，應(yīng)用規(guī)范也不完善，對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)問題不夠關(guān)注；（3）對(duì)當(dāng)?shù)氐卣鸬燃?jí)、類型、氣候條件等諸多因素的評(píng)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(guó)對(duì)傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)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(jì)過程中，盡可能地延長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)，特別是當(dāng)流體通過節(jié)流孔時(shí)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(gè)“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(duì)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(dòng)摩擦支座的應(yīng)用

擺式滑動(dòng)摩擦支座的基本作用原理是通過在曲面上產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦來抵消地震能量，延長(zhǎng)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(gè)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(guó)內(nèi)外橋梁減隔震設(shè)計(jì)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(duì)地震迅速迸發(fā)的高能量對(duì)路橋結(jié)構(gòu)的沖擊，因而鉛芯橡膠支座亦是國(guó)內(nèi)外良好的減隔震技術(shù)。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)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(guó)的減隔震技術(shù)還處于初步的階段，仍需不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，完善橋梁工程的建設(shè)。總體來說，文章通過對(duì)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(duì)比，提出新型的減隔震技術(shù)在應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)。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。

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