彭德秀

(貴州省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)校)

1 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中減隔震裝置的類型

1.1 粘滯阻尼器

粘滯阻尼器通過耗能裝置消耗地震能量的一種，粘滯阻尼器的工作原理是利用活塞運動前后的壓力差異，迫使粘滯流體通過節(jié)流孔，在這個過程中產(chǎn)生耗能和阻尼力。

粘滯阻尼器有著與其他減隔震裝置不同的特征。第一，摩擦阻尼裝置、彈塑性阻尼裝置的摩擦力或者屈服力是常數(shù)值，這些值會在墩最大變形時同時達到。而在應(yīng)用了粘滯阻尼器裝置后，如果阻尼器參數(shù)為1 時，由于反力與速度成比例，故橋墩達到最大變形的情況下，相反粘滯阻尼器的阻尼力是最小的，其數(shù)值接近于零;而如果橋墩的變形速度達到最大，粘滯阻尼器阻尼也會達到最大，這種情況下橋墩的變形最小，并且內(nèi)力也是最小的，由此可以看出，粘滯阻尼器在增加橋墩的受力上并不顯著;第二，如果是由于穩(wěn)定變化導(dǎo)致的變形作用，彈塑性阻尼裝置和摩擦阻尼裝置要自由變形，必須要先克服彈塑性阻尼裝置的摩擦力和屈服力。粘滯阻尼器在蠕變變形過程中，其產(chǎn)生的抗力幾乎為零，因此，在橋梁結(jié)構(gòu)中引入粘滯阻尼器不會影響橋梁的正常使用。

因為粘滯阻尼器阻尼力的產(chǎn)生與溫度與速度有著密切的聯(lián)系，并且粘滯阻尼器有方向性，在應(yīng)用時要充分考慮其特點。

1.2 鉛芯橡膠支座

鉛芯橡膠支座屬于在延長結(jié)構(gòu)周期的同時消耗地震能量。鉛芯橡膠支座有著分層橡膠，并把一個或若干個鉛芯插入到分層橡膠中，如此一來就形成了緊湊的減隔震裝置。鉛芯的力學(xué)特性良好，并且能與分層橡膠支座緊密結(jié)合，其彈塑性能良好，而且耐疲勞性能也很好，所以鉛芯很適合做為減隔震材料。鉛芯橡膠支座的這些特性能提供地震中所需要的耗能，同時也能滿足正常使用過程中所需要的剛度和屈服強度，因此在橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中廣泛應(yīng)用。

2 減隔震裝置存在的問題

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該分析結(jié)構(gòu)預(yù)期的性能，并且考慮到不同標準的地震作用中這些橋梁結(jié)構(gòu)的作用情況。這要求橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計人員深入了解地震與橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)系，通過合理的設(shè)計來解決橋梁抗震性能的問題。所以，在進行減隔震技術(shù)應(yīng)用時，要保證地震作用下，減隔震裝置能對橋梁起到良好的保護作用，要求橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能全面掌握橋梁結(jié)構(gòu)體系抗震傳力的路徑，主動橋梁結(jié)構(gòu)細節(jié)構(gòu)造的設(shè)計。目前我國還缺乏橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中減隔震技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗，如果設(shè)計不合理，有可能使減隔震裝置達不到預(yù)期的效果，甚至還會產(chǎn)生危害。

3 減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用

在日本，減隔震技術(shù)首先應(yīng)用于宮川大橋。日本宮川大橋建造于1991年，采用的是三跨連續(xù)的梁橋，主梁結(jié)構(gòu)是鋼板型，橋墩設(shè)計為墻式墩，其墩高為1 km，橋梁施工的土質(zhì)是堅硬的場地土，其采用的減隔震裝置為鉛芯橡膠支座。

宮川大橋在沒有使用減隔震設(shè)計時，假定所有支座都是鉸接的情況下，其順橋向的基本周期為0.3 s，而進行鉛芯橡膠支座減隔震設(shè)計之后，宮川大橋在第一水準地震作用中，其順橋向基本周期提高為0.8 s，在第二水準地震作用中，基本周期為1.0 s，鉛芯橡膠支座減隔震裝置的設(shè)計，在地震作用中，順橋向基本周期都有顯著的延長，從而使地震傳入到橋梁結(jié)構(gòu)中的能量減弱。同時，加入鉛芯橡膠支座減隔震裝置，能很好地將37.5%和12.5%的地震總慣性力合理地分配到橋臺與橋墩中。

針對宮川大橋自身剛度比較大的梁式橋梁來說，會受到較大的地震荷載。對其進行減隔震技術(shù)設(shè)計，可以很好的降低橋梁整體結(jié)構(gòu)受到的地震荷載，還可以對支座的剛度、鉛芯放置的位置、尺寸進行調(diào)整，更有效地對地震力進行分配，調(diào)整地震力避開延性或強度不足的構(gòu)件。

對于不同的震波、不同的場地，減隔震支座有著不同的減震效果。第一種情況，下，對于鉛芯橡膠支座而言，可以適用于大多數(shù)場地類型，抗震的效果比較好，其前提條件是結(jié)構(gòu)基本周期在1.25 s 以內(nèi)。但如果地震波為脈沖型，或者施工場地比較軟的時候，如果使用鉛芯橡膠支座減隔震裝置就無法獲得有效的抗震作用，并且還會產(chǎn)生比較明顯的位移;第二種情況，如果是板式橡膠支座，則在一、二類型的場地應(yīng)用效果比較好，盡管減震效果不如鉛芯橡膠支座，并且在基本周期偏大時，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響比較大。但是板式橡膠支座的特點在于使用簡便，比鉛芯橡膠支座更為經(jīng)濟實惠;第三種情況，滑板橡膠支座能在大多數(shù)類型的場地和大多數(shù)梁式橋結(jié)構(gòu)中取得比較滿意的減震效果，但如果使用場地會產(chǎn)生高頻脈沖型地震波，應(yīng)用滑板橡膠支座需要考慮到支座過大的位移或者支座長度不足導(dǎo)致落梁的情況。

4 結(jié)束語

在各種橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，都開始廣泛應(yīng)用減隔震技術(shù)，在不同的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以根據(jù)不同的情況采用不同的減隔震裝置。在進行具體的地震分析后，選用合適的減隔震裝置，對橋梁起到抗震保護作用。在傳統(tǒng)的橋梁抗震技術(shù)中，運用的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計提高橋梁自身的抗震性能，而減隔震技術(shù)不同于傳統(tǒng)的橋梁抗震技術(shù)，通過加裝隔震裝置，改變地震力對橋梁的影響。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中減隔震技術(shù)不僅提高了橋梁的抗震性能，同時還降低了橋梁施工的造價，有著廣闊的應(yīng)用前景。

［1］榮梅.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中減隔震技術(shù)的應(yīng)用［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，(11).

［2］陽柳，周立.簡析減隔震技術(shù)對提高橋梁結(jié)構(gòu)抗震安全性的作用［J］.交通建設(shè)與管理，2013，(9).

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［4］邵楠楠.橋梁結(jié)構(gòu)減隔震技術(shù)的研究［J］.北方交通，2009，(6).

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