试论减隔震技术在桥梁结构设计中的运用

母庆媛

云南建安昆宁工程设计咨询有限公司 6500 00

摘要：近几年来，随着我国社会经济的发展，建筑工程规模日益扩大。桥梁建设是建筑工程的重要组成部分，结构设计的科学性，直接影响桥梁的使用寿命。为了确保桥梁的安全性，需加强减隔震技术的应用。本文现分析减隔震技术原理，探讨减隔震技术在桥梁结构设计中的运用方法，最后实例分析减隔震技术在桥梁结构中的应用，以望给后期相关工作者提供参考借鉴。

关键词：减隔震技术；桥梁结构；设计；应用

减隔震技术涵盖了减震及隔震，在桥梁结构设计中得到广泛应用。通过应用减隔震技术可降低地面破坏运动对桥梁结构超声的破坏影响，进而延长结构周期，避开地震能量集中的区域，从而减小桥梁结构地震力，充分发挥桥梁建筑的功能作用。下面将减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析如下：

1、减隔震技术原理及优势

减隔震技术包括减震、隔震，减震指利用耗能、阻尼等来增强桥梁自身结构。一旦发生地震，桥梁可依靠自身结构来吸收缓冲地震所带来的冲击力。隔震则是利用特殊结构，通过震动输入能量，来缓冲震力，从而确保桥梁结构的稳定性。其技术原理包括延性设计、结构控制^[1]。隔震设计的本质在于可将结构与可能引起结构破坏的面层运动相分离，从而达到减震效果。实际设计中，减震与隔震是相辅相成的，有效降低地震对桥梁结构的不利影响。

减震隔震的技术原理包括延时设计、结构控制两大部分。延时设计指根据桥梁结构受力特点，将塑性绞设置在合适的位置，详细构造内部结构。通过这种延时设计，可降低地震对桥梁的影响，确保桥梁结构的完整性。当遇到高等级地震时，可避免桥梁结构的坍塌。而桥梁结构的方法较复杂，常见的结构控制有被动控制、主动控制与混合控制。通过合理控制结构，优化桥梁结构。一旦遇到地震时，最大程度减小结构响应。

当前，钢筋混凝土结构中采用延性抗震技术，使得结构出现一定破坏，在地震后往往需要进行修复及加固，而采用减隔震技术后，可有效避免地震时结构出现破坏的情况。在同等地震作用下，采用延时设计后，可在一定程度上加固桥梁结构，合理调整及布局，可充分发挥出桥墩与桥台的抗震作用，提高桥梁整体的抗震能力。此外，通过减隔震设计可减少结构的位移响应，避免出现相关的落梁震害情况，以免桥梁结构发生变形及破坏。

2、减隔震技术在桥梁结构设计中的运用方法

2.1摩擦摆支座

摩擦摆支座相对于其他减隔震技术而言，摩擦摆支座的承载力更大，且能够复位，该技术多用于大吨位的桥梁结构。利用摆动，延长下部结构自振周期，充分发挥隔震作用。在桥梁结构设计时，针对不同吨位的桥梁应选择合理的周期，从而满足抬高及复位需求，可有效避免桥梁结构受到损坏。

2.2铅芯橡胶支座

铅芯橡胶支座与普通的板式橡胶支座相比，该技术上下都黏着一定厚度的钢板及一定数量的铅芯，当桥梁发生地震时，可使桥梁结构恢复如初，提高桥梁的承载力。由于铅芯有着较好的塑造性，当与橡胶支座结合后，可充分发挥装置最佳弹塑性及抗疲劳性，确保桥梁结构不受到损害。

2.3粘滞阻尼器

粘滞阻尼器是桥梁结构设计中常用装置，该设备属于能耗性设备，与活塞运动速度相关的阻尼器。当设备活塞开展前后运动形成一定压力差，在压力差的作用下，黏滞流体进入到节流孔内，可达到减震效果^[2]。当桥梁上发生地震时，桥梁受到较强的地震力，而阻尼器此时就会随着地震变形而发生变化，避免桥梁结构发生变化。在桥梁结构设计中，可将黏滞阻尼器设置在桥梁边墩中部位置，也可将其安装在辅助墩与加劲桥梁的中间部位，最终满足结构性能的使用。

2.4板式橡胶支座

板式橡胶支座中的橡胶种类有天然橡胶与氯丁胶，其中氯丁胶具有较好的抗冻能力及弹性能力，同时还具有抗腐蚀、抗老化的效果。由于夹层钢板与橡胶层间是紧密相连的，橡胶层在竖向地震作用下，可承受一定压力。板式橡胶支座可认为是一种理想的竖向承载力大，其水平侧移容许值大，可承受着竖向地震的减隔震装置。

3、实际案例

3.1工程概况

某高速公路预计建一座斜拉桥梁，是双幅度40m+60m+40m桥梁，单幅桥面宽20.5米。桥梁设计长度8276米。桥梁设计初期采用滑动摩擦支座减隔震方案，增强减隔震系统的稳定性及抗震性能。根据工程区水文地质条件及地震特点，进行桥梁结构的设计，从而确定桥梁减隔震方案。根据设计抗震要求调整结构参数，确定适合桥梁工程的减隔震技术方案^[3]。

3.2实际应用

根据此次桥梁工程的设计要求，其减隔震设计中必须确保在地震情况下，桥梁去阿奴结构处于弹性良好状态。根据桥梁工程实际，比较液体黏滞阻尼器、滑动摩擦支座、铅芯橡胶支座的减隔震效果。通过比较分析，可知桥梁设计阶段采用滑动摩擦支座减震效果更好。如下表1所示。采用弹性性时程分析法对大震情况下进行桥梁结构位移的响应分析，如下表2所示。铅芯橡胶支座的减隔震设计更能消耗地震中所产生的作用力，有着较稳定性，在后期无需进行减隔震装置及桥墩的更换及维修。故该工程选择铅芯橡胶支座进行减隔震。

表1 桥梁结构固有周期结果

检测方向	液体黏滞阻尼器	滑动摩擦支座	铅芯橡胶支座
顺桥向	0.73	2.81	1.26
横桥向	0.68	2.80	1.45

表2 大震条件下结构位移响应结果

检测项目	液体黏滞阻尼器		铅芯橡胶支座
	顺桥向	横桥向	顺桥向	横桥向
支座变位值（cm）	54.17	54.73	14.56	14.56
变为允许值（cm）	33.56	33.15	32.16	33.67
遁地弯矩值（kN·m-1）	49034	54672	35167	31785
极限弯矩值（kN·m-1）	49768	57838	49674	57356
墩底转角（°）	0.3564	0.1211	0.0674	0.0352
允许转角（°）	0.2155	0.1753	0.1543	0.1675

3.3减隔震技术缺陷

对于桥梁结构设计而言，减隔震技术并不具有普遍性，如不稳定基层、软弱等均可能发生共振等，并不适用减隔震设计^[4]。因此，桥梁结构设计中采用减隔震设计，应全面分析桥梁结构自身是否适合采用减隔震装置。对桥梁结构进行减隔震设计时，应考虑地震波强度、桥梁结构高度、场地角度等。当前，我国桥梁结构减隔震装置未经历过地震检验，所设计的桥梁结构具有适用性及科学性^[5]。尤其在构建设计细节上的处理无相关规范及经验指导，应制定及完善相关法律法规，规范建设桥梁。具体规定桥梁减隔震装置设计及抗震效果评价，需充分考虑各种减隔震技术的适用氛围，并了解地震所发生的地震周期、强度及频率等，从而提高设计方案的适用性及科学性。

4、结束语

总而言之，减隔震技术是一种新技术，将其应用到桥梁结构设计中，可提高桥梁抗震性能，延长桥梁的使用寿命，降低人身伤害及其经济损失。本文结合具体案例，分析减隔震技术的实际应用，从而确保工程质量，最终提高经济效益及社会效益。

参考文献：

[1]左维,汪竹英.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用[J].交通世界,2020, 553(31):119-120.

[2]李鹏.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用[J].黑龙江交通科技,2020, 313(03):223-224.

[3]章凯宇, 刘彬.简单桥梁结构设计模型减隔震应用的模拟分析[J].四川水泥,2019, 269(01):70-71.

[4]赵强华.减隔震技术在桥梁结构施工中的应用探究[J].工程建设与设计,2019, 405(07):272-273.

[5]梁忠华,刘新文.减隔震支座在桥梁优化设计中的应用[J].黑龙江交通科技,2020, 315(05):98-99.