摘要：总结了桥梁减隔震的技术原理和基本类型，综述了减隔震技术在桥梁设计中的应用现状，说明了支座减隔震设计方法对于桥梁抗震安全性的重要性，特别适用于中小跨径桥梁结构。最后，进一步分析了城市桥梁的减隔震设计方法，需要重点建立支座减隔震系统，保障抗震安全性。
关键词：城市桥梁；减隔震；应用
引言
在城市桥梁当中，通过做好抗震设计工作，不但能够为地震发生时的桥梁救援提供充足时间，而且有效防止桥梁出现大面积坍塌现象。由于城市化进程的不断推进与加快，桥梁在城市交通体系中的作用越来越明显，为了更好的提高城市桥梁的抗震性能，本文重点分析减隔震在城市桥梁设计中的具体应用。
1城市桥梁设计中科学应用减隔震的重要价值
减隔震是减震与隔震的总称，隔震主要指的是将桥梁结构包括引起桥梁结构破坏的地面运动进行有效分离，阻止地面运动能量传递到桥梁上部结构中，从根本上减小地震对桥梁结构的影响。为了进一步提升城市桥梁隔震效果，设计人员需要全面了解桥梁结构的自振周期，并将其自振周期与卓越周期进行分离，减少地震能量的传递，保证桥梁结构的韧性得到更好提升，降低其发生变形的概率。在城市桥梁设计过程当中，通过科学运用减隔震原理，能够防止地震波传递到桥梁地基当中，在地基减隔震过程当中，设计人员可以采用绝缘方法或者屏蔽方法，所谓屏蔽方法，主要指的是将城市桥梁四周的基础进行深度开挖，并在基础周围埋设屏蔽板，对地震波起到良好的隔离阻断作用。而绝缘方法则比较简单，设计人员通过对地基结构进行调整，保证地震波在传递时能够加速衰减，真正实现城市桥梁减隔震的目标。
2减隔震的基本原理和类型
2.1减隔震基本原理
减隔震包含减震和隔震两个思路。隔震的的基本原理是将桥梁结构以及引起桥梁结构破坏的地面运动之间分离开来，这使得地面运动的能量不能传递到上部桥跨结构，因此桥梁的地震响应可以大大减少从而保证结构安全。为了达到隔震的目的，就需要延长桥梁结构的自振周期并使之避开卓越周期，降低传递到结构中的地震能量，然而这样做一般会使得桥梁柔性增加，在正常使用下具有较大的变形使得其使用性能不佳，因此为了减少结构变形往往通过控制结构振动变形的方法，通过结构阻尼进行减震。
2.2减隔震技术分类
根据减隔震基本原理，为了减弱桥梁结构的地震响应，可以通过地基减隔震、基础减隔震和上部结构减隔震三种思路进行设计。地基减隔震就是直接降低地震波到桥梁地基的传递，有屏蔽和绝缘两种方法。屏蔽就是在桥梁基础周围通过开挖深沟或者埋设屏蔽板的方式，将地震中长周期的地震波进行隔断，但是这种方法只能隔离部分波长的地震能量，并不能消除所有的地震能量波，因此应用范围有限，实际工程中采用的也较少;另一种思路是绝缘的方法，通过设计特殊的地基结构使得地震波传递过程中快速衰减，这往往可以采用软弱地基或者高刚性减隔震地基进行设计。基础减隔震是在基础和上部结构之间设置减隔震装置，根据其原理可以分为绝缘、能量吸收和周期延长三种方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆绝缘就是采用液体浮油或者滚动轴承等方式将地震动隔离开来，保证机构的稳定性，具有非常优异的减隔震效果;能量吸收则是通过设置减隔震装置控制整个结构的变形不至于过大，实际上是阻尼耗能装置，在建筑物和桥梁中应用很多;周期延长则是通过设置某种装置使得结构体系的自振周期延长，与地震动周期形成错开从而降低其地震响应。上部结构减隔震则是将桥墩与桥跨结构进行分离设置减隔震装置，分为能量吸收型和附加振动型。能量吸收型就是通过设置阻尼器或者耗能支座使得桥墩传递的地震能量减少到桥跨结构的传递，常用的橡胶支座及粘液体阻尼器都是能量吸收型;附加振动型则是在桥跨结构上设置振动体，使得地震作用下振动体开始振动并作为恢复力降低主体结构的振动效应，这种思路在建筑结构中应用较多例如台北101顶部减隔震装置。从桥梁结构的设计应用来看，地基隔震方法很少有应用，主要是基础减隔震和上部结构减隔震，基础减隔震有综合采用绝缘方法和能量吸收方法的，例如希腊Ｒion－Antirion大桥，这往往适用于大型桥梁结构。上部结构减隔震中支座减隔震方法应用最为普遍，且广泛用于中小跨径桥梁抗震设计中。这里主要分析支座减隔震和阻尼方法用于抗震设计，主要类型划分如下:(1)耗能减震装置，如粘滞阻尼器、黏弹性阻尼器、记忆合金阻尼器等;(2)减隔震支座，例如柔性橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦支座等;(3)连接限位装置，具有一定的耗能能力如耗能挡块、限位器、Lock－up锁定装置等。
3减隔震在城市桥梁设计中的具体应用
从竖向静力学角度来分析，由于减隔震支座结构比较复杂，使得其设计难度越来越大，因此，城市桥梁设计人员在进行减隔震支座设计时，需要重点注意以下问题：第一，准确计算减隔震支座的竖向荷载，支座的竖向荷载主要包括支座自重与恒定荷载。第二，综合考虑城市桥梁非线性对其竖向力产生的影响，并绘制相应的支座简图。第三，运用纵向地震非线性时程分析法进行全面分析，将城市桥梁中的各个支座进行非线性连接，并结合减隔震支座的特点，对原有的减隔震支座进行优化处理。经过大量的计算能够得知，纵向地震摩擦摆支座在地震的作用下，其位移量能够达到110mm，当地震波下部的支座纵向位移特别大时，支座的水平力不断减小，最大能够达到450kN。在横向地震的作用下，城市桥梁中的桥墩摩擦摆支座会出现较大位移，而地震波的最大位移则能够达到120mm，但是，因为城市桥梁支座的水平力比较小，会降低城市桥梁桥墩的抗震性能。
4城市桥梁减隔震设计方法探讨
这些应用和实践说明，支座减隔震设计对于中小桥梁抗震具有很好的效果，应该建立中小桥梁以支座减隔震为基础的抗震设计体系。首先，根据桥梁重要性及地震设计等级选择适宜的减隔震支座，常用的铅芯支座、橡胶阻尼支座、球形抗震支座等，通过支座消耗地震能量并建设其对上部桥跨结构的传递;其次，设置限位耗能装置，通过限位装置限制梁体的过大变形，并将能够传递到临时作用挡块从而减少主体结构的地震响应;最后设置防落梁装置和构造，避免限位装置不满足耗能情况下梁体发生落梁问题，成为控制桥梁地震损害的最后一道屏障。减隔震支座设计的同时，需要保障其耐久性。在我国桥梁运营过程中诸多桥梁出现很多耐久性病害问题，这使得其使用性能、剪切变形、耗能能力都大大折减，因此需要确保支座的耐久性以提供其减隔震功能。
结语
综上，通过构建合理的结构分析模型，并详细介绍减隔震支座设计要点，能够保证城市桥梁设计工作得以顺利进行，有效减少城市桥梁结构失稳现象的发生。对于城市桥梁设计人员而言，在实际设计的过程当中，要明确设计理念，合理应用减隔震设计原理，在提升城市桥梁抗震性能的同时，促进桥梁工程的稳定发展。
参考文献
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论文作者:张鹏举
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
标签：支座论文; 桥梁论文; 结构论文; 城市论文; 地基论文; 能量论文; 地震波论文; 《基层建设》2019年第8期论文;