徐玉杰

（安徽省綜合交通研究院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

地震的危害是不可估量的。地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，若橋梁工程抗震性能不佳，在地震災(zāi)害中出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，會給人們的生命與財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重傷害。因此，加強(qiáng)對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震減震效力越來越重要。不斷優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)減隔震設(shè)計(jì)，分析減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 橋梁減隔震設(shè)計(jì)原理

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，減隔震技術(shù)的應(yīng)用主要在于減震、隔震兩個方面。前者主要是利用阻尼、耗能等裝置的合理設(shè)計(jì)，來優(yōu)化橋梁本身結(jié)構(gòu)的動力學(xué)，確保地震發(fā)生時(shí)，橋梁可以利用自身的結(jié)構(gòu)來對地震所產(chǎn)生的沖擊力進(jìn)行吸收緩沖。而后者則是利用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用震動周期結(jié)構(gòu)緩沖震動輸入的能量，降低地震所產(chǎn)生的作用力，最終達(dá)到保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。

2 減隔震技術(shù)的適用條件

1） 地震的波頻，具有高、中、低的區(qū)分，如果橋梁結(jié)構(gòu)處于地震發(fā)生的高頻階段，同時(shí)能力比較集中，就可以對減隔震技術(shù)的使用，以及對橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的防范；2）對于橋梁結(jié)構(gòu)生命周期比較短，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較規(guī)范，沒有橋梁墩太高太低的情況出現(xiàn)，就可以對減隔震技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用；3） 對于提前計(jì)劃好的施工地點(diǎn)，需要對地面板塊的運(yùn)動特點(diǎn)進(jìn)行觀察，對于損害因素，確保將其降到最低，從而實(shí)施對減隔震技術(shù)的應(yīng)用。

3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用

3.1 粘滯阻尼器的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的阻尼裝置有兩種形式，一種是摩擦阻尼裝置，另一種是彈性阻尼裝置。兩者都有很大的使用優(yōu)勢。一般情況在底部使用，當(dāng)橋樁最大變形時(shí)，這兩個緩沖器的阻尼力最小，反之，當(dāng)阻尼器的值為零時(shí)，阻尼力最大，這座橋的變形最小。如果環(huán)境溫度發(fā)生變化，阻尼裝置如果要變形的話，需要突破一定的阻力極限，故不易變形。橋梁結(jié)構(gòu)變形時(shí)，它會承受變形過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，然后承受壓力，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。粘滯阻尼在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有效地防止上述情況的發(fā)生，可以產(chǎn)生減震隔震性能。

3.2 摩擦擺式支座的設(shè)計(jì)

該設(shè)備的絕緣原理的特點(diǎn)：滑動摩擦支承滑動表面的結(jié)構(gòu)是滑動表面上的曲面，這時(shí)振蕩結(jié)構(gòu)通過滑動摩擦降低地震能量，并將其轉(zhuǎn)化為獨(dú)立的橋梁結(jié)構(gòu)零點(diǎn)能量，也就是時(shí)間差值的原理，增加了橋梁的振動時(shí)間。在地震中，摩擦支承的平面尺寸由支承的曲率改變，因此，一般來說，滑動摩擦軸承這個座位的平面相對變化量較大?？紤]到上述特性，滑動摩擦支座被放置在一個合理的位置以達(dá)到隔震的目的。

3.3 雙曲面球型減隔震支座設(shè)計(jì)

雙曲面球型減隔震支座是在成熟的球型支座基礎(chǔ)上，借鑒了摩擦擺支座的工作原理而開發(fā)的一種新型減隔震支座。其主要技術(shù)特點(diǎn)是它采用了大半徑的球面摩擦，并設(shè)置抗剪裝置，雙球面的球體設(shè)計(jì)使其在豎向荷載作用下曲面壓應(yīng)力均勻，在地震不發(fā)生的情況下，其功能與普通球型支座一致，可滿足橋梁的正常運(yùn)行。但當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后，其抗剪裝置被剪斷，支座可以在任何方向滑動，梁體沿球面升高后通過梁體自重實(shí)現(xiàn)自復(fù)位，利用鐘擺機(jī)理延長了橋梁的自振周期，從而降低加速度反應(yīng)，起到減隔震作用。

3.4 鉛芯橡膠支座的設(shè)計(jì)

鉛芯橡膠支座設(shè)計(jì)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，人員需要在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，適當(dāng)考慮到鉛芯橡膠支座的結(jié)構(gòu)特性在甲板結(jié)構(gòu)中應(yīng)力變化情況。該結(jié)構(gòu)主要由層壓橡膠制成，用于地震減震。為了提高橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，在膠粘劑支架上加入了鉛芯材料。鉛芯材料的力學(xué)性能優(yōu)于其他材料，與層壓橡膠一起使用時(shí)，橡膠支架的組合可以有效地提高了橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。一般來說，該裝置不受高剪切應(yīng)力的影響，原始剪切剛度較大，具有高強(qiáng)度的抗疲勞性能和彈性，可以使橋梁長期保持穩(wěn)定。

3.5 梁間連接器的設(shè)計(jì)

使用這種裝置可以提高橋梁的穩(wěn)定，橋梁移位，通常是一個外部力的因素。橋間連接器的設(shè)計(jì)是為了減少地震傳播。該裝置提供了一種普遍的阻止震動的傳播的功能，以下是功能介紹：橋梁和橋梁結(jié)構(gòu)的安裝使用，使保留槽充分發(fā)揮作用，通過減少橋梁結(jié)構(gòu)在橋梁上的位移，提高了橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。梁間連接器安裝在橋的兩側(cè)，連接兩個法輪，可以有效地防止梁的倒塌，并將倒塌的可能性降低30%。

4 橋梁減隔震設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

4.1 延性設(shè)計(jì)

所謂延性設(shè)計(jì)，就是在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，通過對橋梁結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在合適的位置設(shè)置最佳的塑性鉸，來達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震的目的。通過延性設(shè)計(jì)，有助于提高整個橋梁結(jié)構(gòu)的整體性，需要格外注意的是，延性設(shè)計(jì)過程中要格外注意橋梁本身的最大基底剪力差距，以避免對橋梁造成結(jié)構(gòu)性的損害。

4.2 結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)

對于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，常見的控制技術(shù)有混合控制、主動控制和被動控制三種。而在減隔震設(shè)計(jì)過程中，通常會利用被動控制的技術(shù)，來優(yōu)化橋梁的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高橋梁抗震性能的目的。

5 結(jié)語

綜上所述，在實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，合理利用好擺式滑動摩擦支座、粘滯阻尼器、鉛芯橡膠支座、高阻尼隔震支座等裝置，能有效達(dá)到抗震減震的效果。