减隔震在城市桥梁设计中的应用分析

文/张君 中国建筑东北设计研究院有限公司 辽宁沈阳 110003

隔震装置在桥梁隔震设计中非常重要，通过安装桥梁隔震装置，使得桥梁的上部结构能够在发生地震时避免产生或者减少相对位移，从而减轻桥梁后期的养护费用，使桥梁的使用功能得到一个稳定的保证。另外，安装阻尼器的目的也是通过提高阻尼效果来以此减轻地震作用力对桥梁产生的危害。

1、隔震设计的原理

作为抗震设计的一种新的形式,隔震设计工作并不是要抵抗地震的作用,而是要最大限度的减小地震的作用以起到保护桥梁各结构的效果。一般情况下,在桥梁工程的设计和施工阶段,都是通过提高桥梁的抗变形能力和整体强度来提高其抗震能力的,但是进行隔震设计就不是这样了,其最重要特别就是要加入一个柔性装置,从而减少桥梁结构与水平地面运动的关联性,当地震到来时,地面的加速度是要大于结构的反应加速度的,所以结构构件就不会受到严重的损坏。另外,桥梁设计中还采用了阻尼设计,消耗了地震带来的一部分能量,也就减少了传递到隔震结构和上部结构的作用力。

2、减隔震技术的特点

2.1 减隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用，主要目的就是为了利用这些减隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏。在桥梁进行减隔震设计时，最关键的就是要有合理的设计，使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。

2.2 减隔震技术在桥梁设计中的采用，一方面可以减少工程造价同时提高桥梁抗震性能，它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高，可以有效地保护桥梁墩柱，达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的；另一方面上部结构中减隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的现象，对于那些在地震后难以检查或者修复的部位，减隔震设计可以避免在这些部位发生严重的非弹性变形。

3、隔震设计原则分析

桥梁隔震设计是有效提高桥梁隔震效果的主要措施，借此来充分提升桥梁抗震的水平或是加强桥梁的抗震功能。但是在实施这项措施的时候，要有一些确实可行的方法来实现，否则就不可能达到理想中的效果。为了实现以上这些，就必须要做到以下几点的分析。针对桥梁是否适合加上抗震装置这点，应在设计初期就做好认真的分析。如若不适合安装隔震装置，就早期做好预算，避免不必要的建设浪费，这可以依照地震之后桥梁隔震效果作为参考信息。在桥梁设计时，应该对施工附近的地质环境进行仔细的勘察。尤其是桥梁施工地点的地基勘测，从数据报告上仔细分析，全面考虑，一个隔震性能良好的桥梁必须要有一个坚实的地质条件为基础。另外，隔震装置的选择上，应尽可能选择那些抗震性能良好的隔震装置。在满足隔震效果的同时，还应清楚了解隔震装置为桥梁缓解的受力大小范围，从而科学的选用隔震装置。

4、桥梁隔震设计的作用

桥梁隔震设计的好处体现在很多方面，其主要有以下几点。调整桥梁水平方向上刚度的作用，从而提高扭力平衡的问题，有效降低地震力；加强对桥梁隔震系统的设计，使得其抗震性能优于没有采用抗震装置的桥梁。这样做既不影响工程造价，又对桥梁的质量有一个很好的保障，进而提高了桥梁的性价比；加强桥梁隔震设计可以保护桥梁的基础部位，提高桥梁结构的承载力和逐渐衰减地震后地震力对桥梁结构各支座间的受力；地震后，桥梁的上下部结构很有可能会出现超出设计弹性范围的现象，而采用隔震设计可以很好的避免这种现象的发生。即使是说消除也不为过，从而有效避免桥梁结构的变形。

5、减隔震技术的应用

5.1 粘滞阻尼器

桥梁结构设计人员在设计桥梁结构过程中应该充分考虑到如何有效的应用粘滞阻尼器提高桥梁结构的抗震安全性能。粘滞阻尼器具有其独特的优势，首先弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置的屈服力或者摩擦力是常值，在桥墩发生最大变形时，屈服力或者摩擦力常值会同时达到。但是，当阻尼器的参数为1时，会使桥墩变形最大化，阻尼力反而是最小值，当阻尼器的参数为零时，粘滞阻尼器的阻尼力会达到最大值，桥墩的变形最小。其次，是在温度发生改变的情况下，弹塑性阻尼装置或者摩擦阻尼装置一定要克服屈服力或者摩擦力才能自由变形；在粘滞阻尼器发展蠕变的情况下，产生的抗震力几乎为零，因此，应用粘滞阻尼力是不会影响桥梁结构的使用功能。应用粘滞阻尼器在桥梁中，一般都会将粘滞阻尼器设置在塔梁中间，加劲梁和桥边墩中间或者加劲梁和辅助墩中间的位置。例如，在我国重庆峨公岩大桥是首先应用粘滞阻尼器，并且将粘滞阻尼器设置在纵向加劲梁和桥台之间的伸缩逢中。由此可见，合理的应用粘滞阻尼器对于提高桥梁抗震安全性能具有重要作用。

5.2 铅芯橡胶支座

桥梁的铅芯橡胶支座，需要在板式橡胶支座的中间部位压入高纯度铅芯来改善阻尼性能。高纯度铅芯力学特征良好，屈服剪力较低，可以保持在10MPa左右，初始剪力刚度可达130MPa，高纯度铅芯良好的弹塑性性能和耐疲劳性能，可以很好地消耗地震带来的能量和提供静力负荷需要的刚度。分层橡胶支座结合铅芯形成的铅芯橡胶支座具有良好减震装置的特性，遇到地震时，铅芯屈服，铅芯刚度减少，使桥梁的结构周期加大，消耗了地震带来的能量;遇到较低水平力时，高纯度钢芯可以保持较高初始刚度，发生很小的形变。

结语：

总之，桥梁抗震设计是一个系统工程，要从桥梁设计理念和结构体系和构造的角度做好耐久性的设计，同时需要进行减隔震设计及采取各种抗震措施，避免桥梁在地震中产生大的损坏而导致的交通中断，以提高我国公路桥梁的抗震性能和抵御地震灾害的能力提供可靠的技术保证。