胡骐
衡水通途工程制品有限公司 河北 衡水 053000
摘要：桥梁隔震，即隔离地震，通过桥梁的特殊设计，隔离了地面振动所产生的巨大能量，使桥梁不易垮塌，保证了桥梁建筑的安全。桥梁设计中的阻尼设计可以降低上部结构和下部结构的振动响应。减震器和橡胶轴承是用来形成能量耗散器来吸收地面振动产生的巨大能量，从而保证桥梁结构的安全。
关键词：设计原理；现状；优势；不足
1隔震设计的设计原理及其基本原则
桥梁设计的隔震设计的主要原则是在桥梁设计阶段，使用隔震装置，以便桥梁面对地震时能够使得水平方向上获得较温和的力，减少纵向桥梁构件的压力。另外，施工中想要做好桥梁的隔震还需要设置阻尼器，可通过提高阻尼器的反应力来减缓桥梁纵向所受到的地震力。
1.1设计原理解析
隔震设计是地震措施发展到一定阶段的产物。孤立设计原则就像它的名字“隔离”，即减少地震对桥梁结构的影响。在正常设计和施工阶段，提高抗震能力的措施一般是提高整体强度。相比之下，隔离设计的关键是添加灵活的元素。为了保证桥梁的关键部件在一定时间内降低相关性，关键结构在地震后不会被破坏。此时，相应的构造形成速率将低于地表。此外，由于阻尼设计，阻尼可以有效地耗散地震产生的能量。当能量转移到上桥，孤立结构力时，地震力大大减小，从而达到保护桥梁结构的目的。
1.2隔震设计原则分析
桥梁隔震设计是提高桥梁隔震效果的主要措施。然而，在实施这一措施时，必须有一些可行的手段来实现，否则就不会达到预期效果。为了实现上述目标，有必要做以下分析。考虑到桥梁是否合适，在设计初期应仔细分析地震设备。如果不适合安装隔震装置，应尽快进行预算，避免不必要的建筑垃圾，可作为桥梁震后隔震效果的参考材料。在设计桥梁时，应仔细研究施工现场周围的地质环境。特别是桥梁施工现场的地面测量应从数据报告中仔细分析和综合考虑。具有良好抗震性能的桥梁必须以坚实的地质条件为基础。另外，在选择隔震装置时，最好选用隔震装置，具有良好的抗震性能。为了满足隔离效果，必须清楚地了解隔离装置的受力范围，以便科学地选择隔离装置。
2研究现状
现阶段世界范围内已经开发出了多种隔震装置，如橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座、高阻尼橡胶支座和摩擦滑移支座等，这些隔震装置在过去的40多年中在许多工程中得到了实际应用并经历了地震的检验。隔震装置在桥梁结构中的设置主要以下两种方式，一是将隔震装置设置在下部结构和上部结构之间，二是将隔震装置设置于桥墩底部和承台之间。
2.1减震阻尼橡胶支座
普通减震橡胶支座一般由天然橡胶或氯丁橡胶制成。该支座仅是弹性的，没有明显的阻尼性能，因此通常与阻尼器并联使用。盆式橡胶支座在中国桥梁建设中得到广泛应用。由于它是由天然橡胶制成的，它没有明显的阻尼性能和较小的阻尼比。这种支撑可以增加桥梁结构的柔韧性，减小桥梁结构的地震反应，但不能很好地控制梁体位移。因此，它通常与阻尼机构一起使用。
2.2铅芯橡胶支座的应用
铅芯橡胶隔震支座的构造特点，就是在分层橡胶支座中插入一个或若干个铅芯，从而形成一个紧凑的隔震装置。由于铅芯具有良好的力学特性，能与分层橡胶支座较好地结合，所以成为一种比较合适的减隔震材料。此外，它的屈服剪应力较低，约为10MPa，初始剪切刚度较高，剪切模量G约为130MPa，性能为理想弹塑性，而且对于塑性循环具有很好的耐疲劳性能，也易于得到纯度较高的铅(99．99％)，使其力学性能比较可靠。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这些特性使铅芯橡胶支座具备提供地震下所需的耗能和正常使用荷载下所必须的屈服强度与刚度，因而满足良好隔震系统的要求，是目前国内外桥梁隔震设计中应用最广的一种隔震装置。
2.3滑动摩擦支座
在桥梁结构设计过程中，桥梁结构设计人员应充分考虑如何有效地应用摆式滑动摩擦轴承提高桥梁结构的抗震安全性能。摆式滑动摩擦轴承主要是将滑动摩擦轴承与摆概念相结合，从而有效地形成阻尼装置。由于摆锤滑动摩擦轴承的滑动面是一个面，它通过曲面的滑动摩擦尽可能地消耗地震能量，为桥梁结构的自重提供了必要的自复位。因此，可以有效地利用摆振机制来延长桥梁结构的振动周期。倾斜滑动摩擦轴承的平面尺寸受地震位移的大小和球面曲率半径的影响，因此斜滑动摩擦轴承的平面尺寸较大。
3隔震技术的优势
延性抗震设计思路在目前国内主流的工程设计思想中，设计者未能真正体会到延性抗震成本的实现，导致应采用减震设计理念进行工程设计仍在进行中。对于钢筋混凝土结构，其抗震成本是在结构中形成塑性铰，即结构已被破坏，震后地震需要修复和加固。而采用减隔震设计，可以避免结构的破坏或减轻结构破坏的程度。同等烈度地震作用下，若采用延性设计的桥梁震后能否使用需要进行检测评价、修复加固，而采用减隔震技术的桥梁可以做到主要受力构件完好无损，能够震后立即使用。与延性抗震设计的桥梁相比，采用减隔震技术的优势如下：
(1)可以有效协调地震下上部结构惯性力荷载在桥梁各墩、台间的分布,以充分发挥和利用桥墩、桥台的抗震能力，避免荷载集中击破单一构件，增强结构总体的抗震能力。
(2)桥梁横向宽度较宽时，结构横向刚度大，一阶侧向振型的周期较短，结构抗震需求大；对桥梁横向采取隔震措施,可有效调节结构整体的横向刚度,降低结构横向的地震反应，提高结构整体的抗震能力。
(3)可以通过设计纵向隔震系统、限位装置来减小上部结构的位移响应，避免桥墩盖梁支承宽度不足引起的落梁震害。
(4)对于部分埋置的桥墩和桩基等础难以检查或修复的构件,采用隔震技术可以避免其发生严重的非弹性变形或破坏。
4隔震系统的不足
现阶段工程中发展比较成熟的是橡胶隔震支座，但橡胶隔震支座造价较高，橡胶容易老化使其缩短了结构本身的使用年限。滑移摩擦隔震支座在建筑与桥梁上也有应用，目前，摩擦滑移隔震在我国工程上的应用还处于起步阶段，主要原因是各种摩擦滑移类支座有不少是以滚珠、滚轴、涂层钢板等作为滑移材料的隔震装置，虽具有承载力高、造价低、耐久性好、制作简单的特点，但也存在一些问题，一般摩擦滑移隔震支座都以聚四氟乙烯作为摩擦耗能材料。但是在实际应用中聚四氟乙烯却存在着冷流性、熔体粘度高、附着性差、高轴压下易变形和在400℃高温下会分解出有毒气体等问题。其次，摩擦滑移隔震支座复位能力差，所以经常和橡胶隔震支座进行组合，并通过增加阻尼装置进行耗能来提高隔震系统整体的效果。
5结束语
综上所述，减隔震技术在国外已经得到了多年的发展应用，该项技术也得到了不断的发展和完善。虽然减隔震技术在我国应用的较少，但只要认真学习国外的成熟经验，遵循桥梁减隔震支座的设计思想，在施工过程中做好重难点处理，充分发挥减隔震支座耗散地震能量的作用，降低桥墩与基础的荷载，提高桥梁结构的性能。
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论文作者:胡骐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/29
标签：桥梁论文; 支座论文; 结构论文; 橡胶论文; 阻尼论文; 摩擦论文; 装置论文; 《防护工程》2018年第15期论文;