谈城际高速连续梁桥铅芯橡胶支座减隔震

周思通 王付鸣 陈龙修

(扬州大学建筑科学与工程学院，江苏 扬州 225000)

谈城际高速连续梁桥铅芯橡胶支座减隔震

周思通 王付鸣 陈龙修

(扬州大学建筑科学与工程学院，江苏 扬州 225000)

结合城际高速连续梁桥的抗震设计现状，介绍了桥梁结构抗震设计传统方法的局限性，提出了铅芯橡胶支座减隔震设计措施，指出铅芯橡胶支座具有较高的延性和柔性，可起到良好的隔震效果。

桥梁，抗震设计，铅芯橡胶支座，减隔震设计

城际铁路作为城市轨道的一种，具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，给市民提供了另一种更方便、更快捷的出行“时空隧道”，不但极大地缓解了城市交通压力，还给人们带来一种穿越时空的全新感觉。铅芯橡胶支座结构设计简单、便于工厂预制和现场施工，造价便宜，对高速铁路桥梁有很好的减隔震效果。支座可以有很好的滞回阻尼，水平柔性，有利于降低梁体自振频率、延长桥梁整体周期、提高结构阻尼，可以有很好的减隔震效果。铅芯橡胶支座的优良性能对我国未来高速铁路在地震区的建设有非常重要的作用。

1 桥梁震害

国内外的地震灾害表明，震区桥梁的损坏崩塌，不仅阻碍当时的救灾行动，而且影响灾后的重建工作。桥梁工程为生命工程之一，通过工程研究人员对桥梁结构地震灾害的调查与研究，更加有效的了解桥梁设计的重点和理论研究，很好的为工程结构提供参考和设计依据。据资料显示，大部分因地震而破坏的桥梁数量很高。大量的震害分析表明，引起桥梁震害的主要原因有三个：1)桥梁场地对抗震不利，地震引起地基失效或地基变形；2)发生的地震强度超过了抗震设防标准；3)桥梁结构的设计，施工不合理，结构抗震能力不足。

2 桥梁支座震害

在地震中，桥梁支座震害较为普遍，工程人员认为是桥梁结构体系中结构抗震性能比较薄弱的部分。支座的破坏形式表现为支座位移，锚固螺栓拔出或剪断，支座本身结构破坏，连接件与支挡板等构造措施不足，最主要原因是支座设计没充分考虑抗震的要求。制作破坏的同时，伴随着支座下支撑垫石混凝土被压碎破坏。支座脱落，倾倒，移位后，会引起结构传力路径的改变甚至中断，从而对结构其他部位的抗震产生影响，严重的则会直接导致落梁，进一步加重结构震害。因此，支座震害需要特别给予关注。桥梁支座是桥梁和桥墩的联系和传力部件，它的破坏将直接影响到桥梁和桥墩。以往常采用加强构造设计，增加支挡限位措施来保证支座在地震中不被破坏。但是近几十年，由于桥梁跨度的不断增大，支座通过加强构造设计来提高抗震能力的设计方法遇到一定困难，因此工程界开始研究减隔震耗能式的抗震支座。

3 传统结构设计理论

3.1 静力法

早期的研究人员由于理论和工具的限制，只能采取较简单的静力法，简化结构，方便研究和计算。同时将加速度作为结构破坏的唯一参考指标，虽然可以很好的研究地震灾害，但是模拟是相当粗糙和简单的，对大体积结构的研究相当不错，但是这种方法忽略了结构的动力特性，理论方面很不完善，存在极大的局限性，而结构物的基本固有周期比地面运动卓越周期小很多时，大体积结构的刚度很大，几乎不变形，弹性静力法很好的适用。

3.2 反应谱法

反应谱通过理想简化成单自由度体系的地震响应描述地震的特性，运用强震仪记录地震的加速度时程曲线，取用一组不同的自振周期和一定阻尼比的单自由度弹性体系计算出的最大加速度反应值与结构周期的关系曲线。巧妙的将动力问题转化为静力问题，使得复杂的结构地震反映计算变得更加方便简单，可以很好的提高结构的整体抗震设计水平。反应谱曲线可以很好的反映地震的灾害，同时考虑了地震的振幅和频谱，但其中也暴露了反应谱法没有考虑地震持时和非线性的影响。

3.3 动态时程分析法

动态时程分析是随着强震记录的丰富和大型计算机有限元软件的广泛应用而发展起来的，时程分析方法需要高速的运算速度和存储内存，并且需要对运算的结果数据进行系统的分析，就目前该方法运用不大。但从地震运动的振幅、频谱和持时三要素来看，动态时程分析优于静力法和反应谱法，可以运用于结构在强震下进入塑性状态时，并且能反映结构在地震过程中的时间历程和地震动持时效应，是目前可以运用的方法。

4 桥梁减隔震

传统的设计可以很好的抵抗部分地震震害，但是对结构的损失还是相当大，不能起完全的抵抗作用，而减震桥梁可以很好的保护桥梁结构，是目前最好的桥梁设计形式。

4.1 减隔震简介

减隔震设计起源于隔震技术。减隔震桥梁通过布设橡胶支座，可以很好的切断地震波的能量传递给桥梁上部结构，橡胶支座有很大的阻尼力，可以很好的消耗结构的能量对桥梁上部结构起到了保护的作用。减隔震技术是一种简便，经济，先进的工程抗震手段，目前正运用广泛，是抗震设计的好的方法。

4.2 铅芯橡胶支座

铅芯橡胶支座，具有密度大，熔点低，塑性高，强度低的特性，是一种很好的隔震支座的材料，其具有较高的延性和柔性，所以在橡胶变形时候可以吸收大量的能量，同时有很好的自复位能力及较高的初始刚度，满足桥梁的正常使用。铅芯橡胶支座是在分层橡胶支座中部插入铅芯，以改善分层橡胶支座阻尼性能。通过合理的设计铅芯橡胶支座，可以起到很好的隔震效果，改善地震力在下部结构中的分布，用以保护基础和墩台等结构，同时还能起到部分保护上部结构，而对于城市高速铁路桥采用多跨长连续桥的正常使用下，由温度，收缩，徐变等变形下引起的抗力，铅芯橡胶支座可以起到很好的作用。

5 结语

进入21世纪以来，全球高烈度地震发生频率很高,在国内外的多次大地震中,作为生命线工程的桥梁遭受了严重破坏,由地震导致的桥梁破坏引起各国高度重视。传统的桥梁抗震设计,主要是从结构的强度和延性方面考虑,耗费大量材料,在高烈度区桥梁的抗震能力往往还难以满足要求。能有效减小地震作用效应的桥梁减隔震技术得到推广使用。桥梁隔震技术主要针对大量使用的连续梁桥型,通过在桥面底部与桥墩顶部的结合部位放置能起到水平柔性支承和能量耗散作用的隔震支座降低地震响应。

[1] 陈 列，胡京涛.桥梁减隔震技术[M].北京：中国铁道出版社，2011：66-76，100-110.

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[3] 胡聿贤.地震工程学[M].北京：地震出版社，2006：10-14.

[4] 范立础，王志强.桥梁减隔震设计[M].北京：人民交通出版社，2001：31-40.

Abstract: According to the seismic design of some inter-city express continuous beam bridge, the paper introduces the limitation of the traditional methods for the seismic design of the bridge structures, points out the design methods for the seismic mitigation and absorption of the lead rubber bearing, and indicates it has better ductility and flexibility, so it has better seismic effect.

Key words: bridge, seismic design, lead rubber bearing, seismic mitigation and absorption design

On lead rubber bearing seismic mitigation and absorption of inter-city express continuous beam bridge

Zhou Sitong Wang Fuming Chen Longxiu

(CollegeofArchitectureScienceandEngineering,YangzhouUniversity,Yangzhou225000,China)

2016-03-18

周思通(1991- )，男，在读硕士； 王付鸣(1993- )，男，在读硕士； 陈龙修(1988- )，男，在读硕士

1009-6825(2016)15-0168-02

U441.3

A