减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析

减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析

刘智鸿,刘洁

湖北省交通规划设计院股份有限公司单位省市：湖北省武汉市单位邮编：430051

摘要：当前，得益于经济的快速发展，我国交通事业得到了大力发展，桥梁结构因为具有跨越沟谷、河流、道路等特殊场地的功能，对于交通事业的发展具有重要作用。但桥梁结构在震区服役时，不仅其使用寿命受地震灾害的影响而缩短，而且不利于生命财产的安全，这对桥梁结构的质量和抗震水平提出了更高的要求。

本文对减隔震技术在桥梁结构设计中的原理和注意要点进行了分析，介绍了用于桥梁减隔震设计的粘滞阻尼器、摆式滑动摩擦支座、铅芯橡胶支座和梁间连接器，对将减隔震技术应用于桥梁结构设计有一定的参考意义。

关键词：减隔震技术；桥梁结构；设计应用

1减隔震技术的设计原理

总体来说，桥梁减隔震技术就是通过在设计过程中调整桥梁结构阻挡地震的能量，避免地震进一步地传播下去。与传统的桥梁结构减少震动能量的技术相比，减隔震技术涉及的结构类型更特殊，例如：在发生地震灾害时，桥梁减隔震结构能够吸收和缓冲地震能量，使得减隔震技术在桥梁设计中的应用可以有效地防止桥梁结构的破坏，从而大大提高桥梁结构的可靠性、稳定性。在设计桥梁结构时，可以考虑通过选用特殊的减隔震结构来优化桥梁的抗震性能。为达到这一目的，在设计之初就需要对桥梁结构进行调整，扩大桥梁的结构循环通道，将通道与震动传播路线分隔开来，通过这种方式，可以减少所有震动对桥梁结构的不利影响。

减隔震技术可以分为减震和隔震两个方面，减震是指能够增加结构阻尼的特殊元件或装置，当结构的阻尼系数增大时，位移会受到明显的抑制，例如在桥梁下部结构与上部结构之间设置由叠层橡胶减震支座组成具有整体复位功能的减震层，减小输入上部结构的水平地震作用，在地震发生时降低结构的振动响应。隔震是指隔震系统，它可以提高结构的灵活性，延长其自振周期，例如在桥梁某些部位（如支撑、连接缝或连接件）设置耗能装置，通过该装置产生摩擦，弯曲（或剪切、扭转）、弹塑性（或黏弹性）滞回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量，抑制地震能量进入，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，降低作用在结构上的地震反应，达到隔震控制的目的。有时在实际桥梁设计工作中，我们可以同时使用这两种设备。通过选择合适的减震、隔震装置和合理的装置定位系统，可以有效控制地震所产生内力的大小和分布。

2桥梁结构设计中减隔震技术的应用

2.1掌握应用原则

为了更合理地在桥梁结构设计环节中应用减隔震技术，保证桥梁结构设计的安全性、可靠性、经济性，设计人员需要充分了解减隔震技术相关应用原则：

（1）在设计环节中坚持抗震原则。在桥梁结构设计环节中应用减隔震技术的主要目的是减少并预防桥梁结构受到来自地震的不良影响，所以在实际应用时要坚持满足大震不倒、中震可修、小震不坏的抗震设计原则，以保证桥梁在建成后运营过程中的安全性与稳定性。

（2）充分遵循优化原则，促使桥梁结构的减隔震设计效果达到最优。例如，为了有效提升桥梁整体性，确保桥梁延性符合相关标准，需要在桥梁设计环节中合理选用塑性胶等相关装置，以确保最大限度地提升桥梁的减隔震性能。

（3）综合考虑各种施工因素，选择与桥梁减隔震设计要求相符的施工技术，同时在设计期间需要结合现场施工条件采用合适的减隔震技术，并确保所设计桥梁的力学性能优良，可以达到正常运营标准。在桥梁工程持续发展过程中，地震灾害的影响对桥梁设计提出了越来越高的要求，震区的桥梁设计需要特别考虑减隔震技术的应用，但是也应该结合施工实际情况进行分析，设计过程中采用的减隔震技术需要满足施工技术的要求。

2.2做好实地考察

减隔震技术的设计方案应用于设置在不同场地条件下的桥梁要具有一定的针对性，因此，在桥梁设计人员确定减隔震技术设计方案的过程中，应该深入到现场进行全面的考察、踏勘和分析，了解现场的地质条件，比如桥梁施工地点的土质硬度、地基的稳定性、桥梁结构是否会存在共振等问题。在深入了解这些现场的实际情况之后，论证减隔震技术是否可以应用到该处桥梁设计中，是否能够取得应有的效果。此外，在对桥梁施工现场全面勘察之后，还应综合分析减隔震技术的适用性。在实际的桥梁结构设计中，若考虑应用减隔震技术，需要进行严密的计算和分析，以确定减隔震技术应用到桥梁结构设计中可能产生的预期效果，在符合所有应用条件之后，才能将减隔震技术应用在桥梁结构设计中。在实际的减隔震技术方案设计过程中，这些工作缺一不可。只有在前期做好实地考察、分析计算，才能够保证桥梁结构采用减隔震技术方案后的抗震性能达标，保证桥梁运营的安全性和稳定性。

2.3精选减隔震装置

（1）粘滞阻尼器。传统的阻尼装置有两种形式，一种是摩擦阻尼装置，另一种是弹性阻尼装置。两者都有很大的使用优势。一般情况下在桥梁底部使用，当桥梁桩基础产生最大变形时，缓冲器的阻尼力最小，反之，当阻尼器的值为零时，阻尼力最大，桥梁桩基础的变形最小。如果环境温度发生变化，阻尼装置如果要产生变形，需要突破一定的阻力极限，因此，阻尼装置不易随着环境温度的变化而变形。桥梁结构变形时，阻尼装置会产生一定的应力，从而提高桥梁结构的稳定性。在桥梁结构设计中合理地利用粘滞阻尼器，能够有效地产生减震隔震效果。

（2）摆式滑动摩擦支座。为了保证桥梁结构具有突出的抗震性能，设计人员可以基于工程实际情况，合理地选用摆式滑动摩擦支座结构。在具体应用时，滑动支座和钟摆应当保持紧密结合，构建出整体的隔震装置，这种装置具有非常突出的抗震效果。该减隔震设备主要包含两个曲面结构，桥梁结构受到地震作用时，该结构通过两者产生的摩擦作用来减小地震造成的一系列不利影响，进而降低桥梁结构受到地震的破坏程度。

（3）铅芯橡胶支座。这种隔震结构形式对于提升桥梁抗震性能有着非常大的优势，能够使桥梁在正常运营的过程中具备较高的安全性和稳定性，即使发生地震也不会产生严重的危害。铅芯橡胶支座的结构型式是把若干铅芯结构全部都插入到橡胶支座中，组合成一套完整的抗震结构形式，在施工过程中需要按照设计方案分层插入。铅芯具有良好的力学性能，能够使整个橡胶支座具备比较好的抗震效果，其屈服应力非常小，初始剪切应力相对较大，铅芯橡胶支座还具备较高的弹塑性、耐久性，整个结构能够循环利用，有利于全面提升整体桥梁的抗震效果，是当前我国桥梁工程中应用最为普遍的抗震装置。

（4）梁间连接器。梁间连接器的使用可以提高桥梁的稳定性，能够阻挡地震传播。该装置具有阻止震动传播的功能，可以在桥梁的上、下部结构安装使用，使连接器预留槽充分发挥作用，通过减少上部主梁结构的位移，提高桥梁结构的稳定性。梁间连接器安装在桥的两侧，连接两个法轮，可以有效地防止梁的倒塌，并将倒塌的可能性降低30%。梁间连接器的设计，需要专业的设计人员进行精密的设计计算，同时由按照设计标准工作的专业人员进行严密维护。

结语：

在桥梁结构设计环节合理应用减隔震技术，可以显著提高桥梁抗震性能，即便有地震灾害发生，桥梁结构也不会受到过度损害。为了确保桥梁结构在震区具有突出的安全性和稳定性，在桥梁结构的设计环节中，桥梁设计人员应对桥址进行全面勘察和科学分析，充分论证是否需要对桥梁结构进行减隔震设计，若确需在设计环节考虑减隔震设计，宜结合工程实际情况，在设计时科学合理地选择减隔震技术的设计类型，全面发挥减隔震技术的优势，提升桥梁结构的综合性能。

参考文献：

[1]李璐杰,冯海,欧阳慕.桥梁结构设计中的减隔震技术应用[J].西部交通科技,2021(2):143-145.

[2]陈翔.浅析减隔震技术在桥梁结构设计中的实践应用[J].科技创新与应用,2017(05):224.

[3]许延祺. 长联多跨连续梁桥抗震分析及减隔震技术的应用研究[J]. 特种结构,2016,33(1):53-61.

[4]王淑涛,刘兆光,胡盛.减隔震技术在大跨度预应力混凝土连续梁桥设计中的应用[J].公路,2011(7):152-156.