黃森

摘 要：在我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)中橋梁作為主要的交通樞紐，其直接影響著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)階段，隨著人們生活質(zhì)量的提高，私家車幾乎普及到每家每戶，那么，這就要求橋梁要不斷提升自身的承載力，在橋梁投入使用以后減隔震的作用是不可低估的，其能夠有效降低地震對(duì)橋梁造成的損害。減隔震裝置的作用在于其能夠利用各類不同的高阻尼龍裝置以及材料降低地震影響，并能通過(guò)較小支座將地震作用隔離開(kāi)來(lái)，鑒于此，現(xiàn)階段我國(guó)的工程師已設(shè)計(jì)、制造了多種類型的減隔震裝置，本文重點(diǎn)分析橋梁減隔震裝置的選用對(duì)比。

關(guān)鍵詞：橋梁;減隔震裝置;類型

1.抗震設(shè)計(jì)的主要方法

當(dāng)前，我國(guó)的橋梁抗震體系主要包含兩種類型，一種是針對(duì)于地震作用，此時(shí)需將橋梁會(huì)發(fā)生型變的部位以及能量消耗較大的部位設(shè)置于橋梁結(jié)構(gòu)的下部，即橋墩的底部以及橋墩與蓋梁之間的交匯處，進(jìn)而方可延長(zhǎng)橋梁的使用年限，也可有效降低地震損害，這是一種較為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方法，但是進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，必須確保強(qiáng)剪弱變?cè)O(shè)計(jì)原理的落實(shí)情況，同時(shí)也要做好其他構(gòu)件的設(shè)計(jì);另一種是在地震影響下，需將橋梁上能量消耗較大的部位設(shè)置于橋梁上部和下部之間的連接件上（如支座、阻尼以及其他耗能裝置），這些接連件就是本文要重點(diǎn)分析的減隔震裝置，文中的這些減隔震裝置自身的特性也是不一樣的，但這些裝置所起的作用是一樣的，其都能夠消耗地震能量，減小地震危害，設(shè)計(jì)這種橋梁抗震體系的關(guān)鍵在于如何選用減隔震裝置。

2.橋梁減隔震裝置的類型和原理

減隔震的作用在于其能夠利用各類不同的高阻尼龍裝置以及材料降低地震影響，并能通過(guò)較小支座將地震作用隔離開(kāi)來(lái)，根據(jù)上述原理，現(xiàn)階段，我國(guó)的工程師已設(shè)計(jì)、制造了多種類型的減隔震裝置，在這些減隔震裝置中，應(yīng)用較為廣泛的大致包含高阻尼橡膠支座裝置、雙曲面摩擦擺支座裝置以及鉛芯橡膠支座裝置等，文中重點(diǎn)介紹雙曲面摩擦擺支座裝置、高阻尼橡膠支座裝置、鉛芯橡膠支座裝置等的選用。

2.1雙曲面摩擦擺支座裝置

為了將地震的影響降至最低，而設(shè)計(jì)了雙曲面摩擦擺支座裝置，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，橋梁的周期會(huì)隨著支座的滑移而增加，以此來(lái)消減地震對(duì)橋梁造成的危害，同時(shí)在支座滑動(dòng)的過(guò)程中，也可大大消減地震能量，此裝置是根據(jù)擺鐘的設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的，其是利用擺動(dòng)的兩個(gè)曲面以及自復(fù)位的能力形成的一種具有良好抗震性能的減隔震裝置，施工過(guò)程中，該支座裝置四周的擋板可有效防止主梁出現(xiàn)位移問(wèn)題，然而，當(dāng)?shù)卣鸬挠绊懘笥趽醢宓某休d能力時(shí)，擋板就會(huì)失去其應(yīng)有的作用，當(dāng)擋板被剪斷時(shí)，支座就會(huì)上下錯(cuò)動(dòng)，以此來(lái)消耗地震的能量，大大降低地震對(duì)橋梁造成的損害。此支座裝置中在滑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生摩擦可消耗一些地震能量，通常情況下，摩擦系數(shù)的大小會(huì)直接影響摩擦擺支座的減震效果，當(dāng)摩擦系數(shù)較大時(shí)，摩擦擺支座的減震效果就越明顯。

2.2粘滯阻尼減隔震裝置

該裝置主要由耐壓缸體、活塞和粘滯阻尼組合而成，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，其產(chǎn)生的壓力將帶動(dòng)耐壓缸體內(nèi)的粘滯流體源源不斷的流入阻尼孔內(nèi)，進(jìn)而促使該裝置產(chǎn)生阻尼力消減振動(dòng)能量，將地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成的影響降至最低。由于粘滯阻尼減隔震裝置能夠承受較大外力，并且不會(huì)對(duì)橋梁的正常使用造成太大影響，因此這類減隔震裝置備受設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可，在橋梁工程中應(yīng)用較為廣泛。通常情況下，在設(shè)計(jì)、建造橋梁的過(guò)程中，在橋梁塔梁的中間部位或者橋墩位置都會(huì)設(shè)置粘滯阻尼減隔震裝置。

2.3鉛芯橡膠支座裝置

此裝置主要由外層的橡膠疊加支座和中間部位的高純度鉛芯組成。外層橡膠疊加支座具有承載橋梁的垂直壓力、恢復(fù)橋梁承載力的作用，而中間部位的高純度鉛芯則具有吸收、消散能耗的作用，這是因?yàn)楦呒兌茹U芯屈服強(qiáng)度低且延展性良好，若將此裝置與橡膠支座裝置一起使用的話，必然會(huì)大大提升組合裝置的延展性以及抗疲勞性，同時(shí)，也會(huì)進(jìn)一步提升鉛芯橡膠支座裝置的抗震性能，另外，由于該裝置具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性以及耐久性，所以，在建設(shè)橋梁的過(guò)程中，此裝置被廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)中，通常情況下會(huì)在橋梁和橋墩之間設(shè)置鉛芯橡膠支座裝置。

2.4滑動(dòng)摩擦支座裝置

現(xiàn)階段的滑動(dòng)摩擦支座裝置基本上都是由上下支座摩擦滑動(dòng)結(jié)構(gòu)和能夠限制位置恢復(fù)位置的阻尼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使用這種類型的支座時(shí)，須在其滑動(dòng)表面涂抹聚四氟乙烯材料，這是因?yàn)榫鬯姆蚁┎牧系哪Σ料禂?shù)接近于不銹鋼材料的摩擦系數(shù)，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，橋梁的彎曲面在滑動(dòng)的過(guò)程中會(huì)消耗地震的能量，且通過(guò)弧面的回復(fù)力恢復(fù)橋體的承載力。一般情況下，會(huì)在橋墩的蓋梁處設(shè)置滑動(dòng)摩擦裝置，然而，由于滑動(dòng)摩擦裝置對(duì)放置條件提出了一定的要求，因而，裝置滑動(dòng)摩檫支座時(shí)，前提是必須為其留存一定的空間以便其能夠自由滑動(dòng)。

2.5高阻尼橡膠支座裝置

該裝置是通過(guò)向高阻尼橡膠材料中添加纖維狀塑料、石墨以及其他添加劑后制成阻尼性能較高的減隔震裝置，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，添加與高阻尼橡膠材料中的纖維狀塑料、石墨等會(huì)消耗地震能量。盡管該裝置的阻尼比較高且具有較高的減震性能，然而使用過(guò)程中，這種減隔震裝置卻會(huì)產(chǎn)生熱量，從某種意義上來(lái)講，這會(huì)大大減低減隔震裝置的作用。

3.橋梁減隔震裝置的選用對(duì)比

當(dāng)橋梁的橋墩較大時(shí)，發(fā)生地震時(shí)，會(huì)對(duì)橋墩產(chǎn)生很大影響，因而，在設(shè)計(jì)這種橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，就需設(shè)置更多的減隔震支座，以便橋墩能夠分散地震能量。在設(shè)計(jì)、建造一聯(lián)多跨橋梁的過(guò)程中，應(yīng)在橋梁的中間支撐墩上多裝置一些減隔震支座，讓其來(lái)消耗地震能量，同時(shí)可為其側(cè)墩配置水平分散力滑動(dòng)支座。針對(duì)于兩跨一聯(lián)結(jié)構(gòu)以及單跨結(jié)構(gòu)的橋梁，需配置一個(gè)在地震期間可以承受水平載荷的固定支座，同時(shí)要求此支座必須能夠適應(yīng)正常工作條件下橋梁縱橫向伸縮的變形能力。針對(duì)于普通結(jié)構(gòu)的橋梁而言，只要高阻尼橡膠支座以及鉛芯橡膠支座能夠滿足橋梁的減震要求，就可使用。針對(duì)于跨度較大的或者不規(guī)則橋梁而言，須使用雙曲面摩擦擺支座或者其他組合裝置來(lái)降低地震損害，以確保其能夠承載地震能量，滿足抗震要求。

4.結(jié)論

基于以上所述，所設(shè)計(jì)的橋梁減隔震必須滿足以下要求：

（1）可通過(guò)較小支座的剛度來(lái)增加橋梁使用壽命，并最大限度的降低地震危害，那么這就要求下述支座（如摩擦擺支座、高阻尼支座以及鉛芯橡膠支座），在發(fā)生地震的時(shí)候，能夠承受地震壓力，消耗地震能量，以防橋梁結(jié)構(gòu)受損。

（2）使用各種阻尼裝置和高阻尼材料來(lái)減小上下結(jié)構(gòu)之間的位移差，從而將位移控制在指定范圍內(nèi)。所以，在選用摩擦擺支座的過(guò)程中，摩擦系數(shù)的高低會(huì)直接影響減隔震的減震效果。若橋梁的減隔震裝置選擇的是高阻尼或者鉛芯橡膠支座時(shí)，重點(diǎn)需要注意的是必須保證阻尼材料以及鉛芯阻尼材料能夠百分百滿足橋梁抗震要求。

（3）正常情況下，橋梁的結(jié)構(gòu)不會(huì)隨著熱應(yīng)力、制動(dòng)力等的變動(dòng)而發(fā)生變形或者振動(dòng)。所以，選擇減隔震裝置時(shí)，必須考慮正常情況下減隔震裝置的剛度。

（4）通常情況下，部分減隔震裝置在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大位移差，針對(duì)于此種裝置應(yīng)為其配置防落梁裝置，以確保減隔震裝置的減震效果。在高強(qiáng)度區(qū)域，須使用縱橫向防落梁裝置以及橋梁限位裝置。

結(jié)束語(yǔ)

在建設(shè)橋梁的過(guò)程中，為其設(shè)置減隔震裝置，可有效降低地震災(zāi)害，減隔震可消耗地震能量，確保橋梁安全，所以，減隔震裝置在我國(guó)橋梁建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。因而，這就要求我國(guó)相關(guān)科研人員必須加大研究力度并引進(jìn)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出更高品質(zhì)的減隔震裝置，以提升我國(guó)橋梁的減震、抗震能力。

參考文獻(xiàn)：

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