付佳佳

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 224005)

我國(guó)橋梁隔震技術(shù)的應(yīng)用

付佳佳

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 224005)

近年來(lái)隨著我們橋梁施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們國(guó)內(nèi)橋梁施工的工藝水平取得了很大的提高。與此同時(shí)就像如橋梁隔震技術(shù)這樣的輔助技術(shù)也在其中得到了非常廣泛的應(yīng)用，這些技術(shù)的完善在穩(wěn)定國(guó)內(nèi)橋梁穩(wěn)定性的方面起到了非常重要的作用，雖然如此但是其中很多細(xì)節(jié)還是不能夠讓我們所忽視的。完善好這些細(xì)節(jié)才能夠更好的推動(dòng)我國(guó)橋梁工程行業(yè)的發(fā)展，這些工作的起點(diǎn)就是需要回歸這些技術(shù)的發(fā)展歷程，從這些方面找問(wèn)題、解決問(wèn)題。

橋梁隔震技術(shù)；現(xiàn)狀；應(yīng)用；問(wèn)題

21世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)于如何提高建筑物的穩(wěn)定性這一問(wèn)題不斷深入研究，誕生了很多技術(shù)新穎的隔震裝置。德國(guó)人、美國(guó)人甚至是新西蘭人都先后在這方面申請(qǐng)了屬于自己的專利，雖然如此但是到那個(gè)時(shí)候?yàn)橹?，隔震技術(shù)和設(shè)備并沒(méi)有真正應(yīng)用于實(shí)踐。要說(shuō)第一次將建筑物的隔震技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，還是日本在建造帝國(guó)大飯店的過(guò)程。之后經(jīng)過(guò)了不斷的發(fā)展和完善，橋梁隔震技術(shù)誕生，這方面技術(shù)的完善和應(yīng)用對(duì)于穩(wěn)定橋梁的穩(wěn)定性具有非常重要的意義，特別是當(dāng)災(zāi)害發(fā)生之后，因?yàn)闃蛄簺](méi)有損壞我們可以及時(shí)的進(jìn)行救援。

1、國(guó)外對(duì)于橋梁隔震技術(shù)的研究

1.1 新西蘭

作為最先開(kāi)始這方面的研究的國(guó)家之一，新西蘭在1973年到1993年，就建成了四十八座隔震公路橋和一座隔震鐵路橋了。其建筑的第一座隔震橋長(zhǎng)一百七十米，叫做Motu Bridge。 橋梁的主體結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土薄腹結(jié)構(gòu)支撐，隔震部分主要采用的是滑動(dòng)支撐隔震的形式，而隔震系統(tǒng)的阻尼主要是U型鋼彎梁結(jié)構(gòu)。

1.2 美國(guó)

美國(guó)是在 1984年開(kāi)始著手橋梁隔震系統(tǒng)的應(yīng)用試驗(yàn)的，是用在加固 Sierra Point Bridge 的工程當(dāng)中。該橋梁原先的設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)測(cè)算后不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)震動(dòng)處于0.6千克的水平加速度下就會(huì)使得橋梁整體遭受到很嚴(yán)重的破壞。于是當(dāng)時(shí)美國(guó)的工程師選擇采用鉛芯橡膠支座的形式來(lái)對(duì)橋梁的主體進(jìn)行加固支撐，值得一提的是這項(xiàng)工程整個(gè)施工過(guò)程都沒(méi)有對(duì)橋梁的主體進(jìn)行封閉，其工程的施工管理在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)是有非常重要的借鑒意義的。截止到最新的數(shù)據(jù)，目前美國(guó)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)建立了20多座具有隔震系統(tǒng)的橋梁，而且都是采用鉛芯橡膠支座的這種結(jié)構(gòu)形式，由此可見(jiàn)這種橋梁隔震方式存在很大的優(yōu)點(diǎn)。

1.3 日本

鉛芯支座的隔震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也在日本國(guó)內(nèi)得到了廣泛的推廣，可以說(shuō)他們?cè)谶@方面的學(xué)習(xí)能力還是值得我們學(xué)習(xí)的。1990年日本國(guó)內(nèi)第一座帶有隔震系統(tǒng)的橋梁完成，是日本靜崗縣的宮川大橋。整個(gè)橋梁位于非常堅(jiān)硬的土層之上，因此橋梁的穩(wěn)定性非常容易受到周圍環(huán)境變化的影響，再加上日本又是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害較為多發(fā)的國(guó)家。所以做好這座橋梁的隔震工作是至關(guān)重要的，因此整座橋梁的主體采用了鉛芯橡膠支座，能夠?qū)?lái)自一個(gè)點(diǎn)的沖擊力分散到所有橋墩之上。使得橋梁的整體，保持了良好的整體穩(wěn)定性。

2、隔震裝置的基本概述

2.1 舊的橋梁防震設(shè)計(jì)理念

在傳統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)當(dāng)中，維持穩(wěn)定性的特性主要是依靠發(fā)揮橋梁結(jié)構(gòu)的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中涉及到橋梁自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及延展性等特點(diǎn)，而這種設(shè)計(jì)理念是當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生之后，通過(guò)橋梁自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其產(chǎn)生的力進(jìn)行抗衡，從而達(dá)到保持橋梁整體穩(wěn)定性的目的。這種設(shè)計(jì)理念其實(shí)是允許橋梁的部分結(jié)構(gòu)受到損傷的，能夠保護(hù)的也只是橋梁的主體結(jié)構(gòu)，而且整個(gè)過(guò)程非常不容易把控的。

2.2 隔震技術(shù)的基本內(nèi)容

經(jīng)過(guò)有關(guān)專家的不斷研究，現(xiàn)在的橋梁隔震技術(shù)增加了很多內(nèi)容，就比如說(shuō)被動(dòng)控制技術(shù)、主動(dòng)控制技術(shù)以及混合控制技術(shù)和減隔震技術(shù)等等。減隔震技術(shù)是通過(guò)減隔震裝置的作用來(lái)將橋梁的支座運(yùn)動(dòng)與發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)地面的運(yùn)動(dòng)分離，這樣就阻斷了傳遞到橋梁上部分的力，大大提高了橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這方面的技術(shù)不斷在橋梁施工過(guò)程中得到應(yīng)用不僅僅是對(duì)于橋梁的整體穩(wěn)定性有了一個(gè)很大的提升，而且對(duì)于降低橋梁的前期投入，降低施工難度也會(huì)有一定的幫助。

目前橋梁應(yīng)用的隔震技術(shù)可以分為以下這么幾類：利用能耗裝置消耗地震能力的粘滯阻尼器，利用延長(zhǎng)整體的橋梁結(jié)構(gòu)周期的鉛芯結(jié)構(gòu)底座。

2.3 粘滯阻尼器

首先要說(shuō)的是粘滯阻尼器，這種設(shè)備的作用原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以理解為：利用活塞的壓力差，這樣能夠強(qiáng)迫流體流過(guò)節(jié)流孔，就能夠產(chǎn)生耗能。這種減震裝置的特點(diǎn)是，因?yàn)槠淠Σ亮κ浅Ｖ?，?dāng)橋墩在最大變形時(shí)這些數(shù)值也能達(dá)到最大。當(dāng)阻尼裝置的參數(shù)等于 1時(shí)，因?yàn)槠渌俣扰c反力成反比的關(guān)系，因此這時(shí)候粘滯阻尼器的阻力值就無(wú)限接近于 0了。而如果是在變形速度最大，粘滯阻尼器的阻力最大時(shí)，這時(shí)候反而橋墩的變形最小，而內(nèi)應(yīng)力的變形也最小了。因此通過(guò)以上的過(guò)程我們可以看出，粘滯阻尼器并不能增加橋墩的受力。另一方面需要注意的是，粘滯阻尼器產(chǎn)生的阻尼力與周圍環(huán)境的溫度以及速度的大小都有關(guān)系，而且整體設(shè)備的油壓等數(shù)值我們也應(yīng)該注意監(jiān)測(cè)和維護(hù)。

我國(guó)目前采油粘滯阻尼器結(jié)構(gòu)的大橋主要是：重慶鵝公巖大橋，蘇通大橋、東海大橋等等。在這些橋梁當(dāng)中都將粘滯阻尼器結(jié)構(gòu)設(shè)置在了橋梁相對(duì)變形較大的位置，而且為了減少地震對(duì)這些橋梁的損傷都采用了漂浮體系的方式來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定。加裝這一結(jié)構(gòu)不僅沒(méi)有影響到橋梁整體的使用效能，經(jīng)過(guò)測(cè)算現(xiàn)在的橋梁在應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害方面有著很強(qiáng)的穩(wěn)定性。但是需要注意的是在粘滯阻尼器的使用過(guò)程當(dāng)中，一定要做好產(chǎn)品的把關(guān)，要對(duì)產(chǎn)品總體的疲勞性以及耐久性等使用特性做好全面有針對(duì)性的了解，而且在正式投入使用之后對(duì)于這一結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)也是保證其能夠發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素。

2.4 鉛芯橡膠支座

鉛芯橡膠支座的大概意思就是在分層橡膠支座當(dāng)中加入一個(gè)又一個(gè)的鉛芯，讓鉛芯與橡膠結(jié)構(gòu)結(jié)合的話就成為了一種結(jié)構(gòu)很好的力學(xué)材料。而且這種結(jié)構(gòu)性材料的屈服力也是比較低的，性能為理想彈塑性，而且在具體的使用當(dāng)中也具有很強(qiáng)的耐疲勞效果。以上這些內(nèi)容都能夠使得鉛芯橡膠支座產(chǎn)生良好的隔震能力，而且其整體的強(qiáng)度和鋼度也較高，因此這種結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用與國(guó)內(nèi)外的橋梁防震工程當(dāng)中。

鉛芯橡膠支座的隔震技術(shù)算是很早就被應(yīng)用到橋梁的防震工作當(dāng)中的一項(xiàng)技術(shù)，而且這種技術(shù)所需要的結(jié)構(gòu)材料也較為簡(jiǎn)便，非常容易生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外的很多企業(yè)都在進(jìn)行這方面的生產(chǎn)加工。但是這種技術(shù)的運(yùn)用卻發(fā)展緩慢，除了最早使用在南疆鐵路的那幾座鐵路橋上，公路橋的數(shù)量也僅僅有一座而已。好在近些年對(duì)于橋梁工程防震效果的不斷重視，這一技術(shù)的應(yīng)用才逐漸增多了。

【總結(jié)】橋梁的隔震技術(shù)的發(fā)達(dá)與否在很多時(shí)候都能夠影響到橋梁的總體穩(wěn)定性，因此這方面的內(nèi)容也是一直以來(lái)國(guó)內(nèi)外的橋梁專家研究的一個(gè)重點(diǎn)。我國(guó)在這方面經(jīng)過(guò)不斷的研究也取得了很多的成果，但是其中的很多的細(xì)節(jié)還是存在不小的問(wèn)題，也因此會(huì)不斷制約我國(guó)橋梁行業(yè)的總體水平，本文是筆者根據(jù)自己的內(nèi)容對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行的總結(jié)，希望能夠?qū)Ω纳莆覀儤蛄焊粽鸺夹g(shù)的現(xiàn)狀有所思考。

[1]卞朝東.分析橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].建筑知識(shí),2016,03:147.

[2]來(lái)金.橋梁中減隔震技術(shù)的應(yīng)用及相關(guān)問(wèn)題闡述[J].電子測(cè)試,2016,08:131+125.

[3]王新超.現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用分析[J].交通世界,2016,13:94-95.

[4]彭德秀.解析橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技,2014,06:100.

U45

B

1007-6344（2016）10-0035-01