減隔震技術在橋梁結構設計中的應用分析

楊磊 王蘭彩

摘 要 橋梁是人們日常出行不可或缺的交通樞紐之一，橋梁結構設計的科學性，會直接影響橋梁的使用壽命。這些年，我國經濟發展，汽車數量快速增加，橋梁的負荷也越來越大，為確保橋梁的安全性，發揮連接作用，減隔震技術被廣泛應用于橋梁結構設計中。本文基于此，先概述減隔震技術原理，然后提出減隔震技術在橋梁結構設計中的應用方法，給相關工作者以參考。

關鍵詞 減隔震技術;橋梁結構;結構設計

引言

橋梁建設是我國社會經濟發展的重要內容之一，需要重視橋梁質量的檢測和結構的設計，不光要保證橋梁質量，還要結合地理位置，強化抗震性能，從而減少自然災害造成的損害。通過應用減隔震技術，在災害發生的時候，橋梁結構的穩定性和安全性更高，減輕人身傷害，避免財產損失。

1減隔震技術原理

減隔震技術在橋梁結構設計中的應用主要體現在減震與隔震兩部分。減震是通過阻尼、耗能等裝置來進行設計，增強橋梁本身結構動力學，如此，在地震時，橋梁就能依靠自身結構來吸收緩沖地震帶來的沖擊力。隔震則是通過結構特殊設計，震動輸入能量以震動周期結構來緩沖，減小地震作用力，從而保證橋梁結構穩定[1]。

減隔震的技術原理是：①延性設計。橋梁結構抗震延性設計，是指依照橋梁結構受力特點，將塑性鉸設置在合適位置，細部結構進行詳細構造。延性設計的目的在于，遇到地震的時候，能夠降低地震對橋梁的損害影響，保證橋梁結構完整。且遇到高等級地震時，延性設計可避免結構坍塌[2]。②結構控制。橋梁結構控制技術方法較為復雜，常用的主要為三類：主動控制、被動控制與混合控制技術。其中，減隔震技術主要基于被動控制技術，合理優化橋梁結構，在遇到地震時，減小結構響應。相關實踐顯示，減隔震技術結構控制可提升橋梁抗震性能。

2減隔震技術在橋梁結構設計中的應用

2.1 黏滯阻尼器應用

進行橋梁結構設計時，設計師都需要考慮橋梁抗震性能，時常用到的裝置就是阻尼器。阻尼器是能耗性設備，是和活塞運動速度相關的阻尼器。設備活塞開展前后運動形成壓力差，在壓力差作用下，黏滯流體進入節流孔，減震系統由此產生較大能耗和阻尼力[3]。該設備的研發，相當于為橋梁上了一道保險，發生地震時，橋梁會受到較強地震作用力，阻尼器會隨著地震變形而變化，從而避免地震作用對橋梁結構產生應用，導致橋梁結構變形。橋梁結構設計中，設計人員主要將黏滯阻尼器設置在橋梁邊墩中部位置，也就是橋梁整體中間部位，或者，也能選擇安裝于輔助墩和加勁梁中間部位。另外，為了獲得結構最佳應用效果，確保減隔震設備作用的充分發揮，設計師需對各項技術參數進行整體全面的計算和設計，保證結構性能滿足使用。

2.2 鉛芯橡膠支座應用

鉛芯橡膠支座是由支撐荷載層狀橡膠、鋼板與吸收耗散能量鉛芯組合而成。和普通板式橡膠支座的差異之處在于，其上下皆黏著一定厚度鋼板和一定數量鉛芯。鉛芯橡膠支座應用于橋梁結構設計中，發生地震的時候，可以使橋梁結構恢復如初，并能保證橋梁結構承載。鉛芯能吸收地震能量并進行消耗。因為鉛芯有著較好可塑性，和橡膠支座結合，能發揮裝置最佳彈塑性與抗疲勞性，以此保證橋梁結構不會被地震迫害。設計的時候，鉛芯橡膠支座通常安設于橋墩與橋梁兩結構中間部位。且安裝的時候還需要留下一些空間，便于后續裝置的更換。

2.3 摩擦擺支座應用

橋梁結構設計中，相比于其他支座，摩擦擺支座的承載力大，且能復位，所以多應用于大噸位橋梁。摩擦擺支座隔震的原理是，依靠擺動，使下部結構自振周期延長，發揮隔震功能。其周期通常為橋梁固有周期兩倍以上，不可太大，否則復位較困難，范圍為2s～6s;但也不能太小，太小梁體升高偏大。因而，在結構設計的時候，應針對不同噸位合理選擇周期，符合抬高和復位需求。據相關研究公式推導，摩擦擺支座復位需滿足地震位移大于支座摩擦系數和隔震曲率之積。摩擦擺支座減震原理，是依靠滑動界面摩擦消耗地震能量，來達到減震效果[4]。在橋梁結構設計的時候，根據摩擦擺支座原理來進行應用，能緩解地震的沖擊力，從而避免橋梁結構遭受破壞。

2.4 板式橡膠支座

板式橡膠支座由薄鋼板和薄橡膠板交替疊合，經高溫硫化黏結后制成，采用的橡膠種類一般有天然橡膠與氯丁膠。其中，后者除了抗凍與彈性好之外，相比于前者，還能耐油、抗腐蝕、抗老化等。因為夾層鋼板和橡膠層之間是緊密黏結的，所以橡膠層在豎向地震的作用下，仍舊可以承受一定壓力。因而，板式橡膠制作可以算是一種理想的豎向承載力大，水平剛度小，水平側移容許值大，可承受豎向地震的減隔震裝置。例如，汕頭大學東校區暨亞青會場館項目周邊支路及支河涌工程的子項橋梁工程中，其采用的就是板式橡膠支座，且是氯丁橡膠（CR）生產，其材料和力學性能需符合《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4—2004）規定，支座總支撐高度（楔形塊中心外露+支座高度+制作墊塊高度）取300mm，支座頂面需水平設置，當有縱橫坡時，以梁底楔形塊及支座墊石予以調整。楔形塊中心露出梁底50mm.

2.5 其他減隔震技術

除了上面介紹的減隔震技術設備外，還有一些其他的減隔震設備，如分層橡膠支座、高阻尼橡膠支座等。在設計的時候，需要參考橋梁實際情況來選擇最佳減隔震技術方案，確保減隔震性能過關。因為一些減隔震設計應用范圍較狹窄，所以要謹慎選擇，減少橋梁性能問題，消除坍塌損壞等不良事故發生可能性。

3結束語

總而言之，減隔震技術作為一種新工藝，將其應用于橋梁結構設計中，能提升橋梁抗震性能，延長橋梁使用壽命，減少地震對橋梁的影響，降低人身傷害和經濟損失。黏滯阻尼器、鉛芯橡膠支座、摩擦擺支座等都是較為常用的減隔震技術設備，在設計時，需要根據實際情況，科學應用，以發揮其最佳效果。

參考文獻

[1] 李鵬.減隔震技術在橋梁結構設計中的應用[J].黑龍江交通科技，2020，43（3）：217-218.

[2] 姜金斌，王軍澤.減隔震技術在橋梁結構設計中的應用[J].四川建材，2019，45（12）：179，184.

[3] 劉亞洲.現代橋梁結構設計中減隔震技術的應用分析[J].科技創新與應用，2019（22）：167-168.

[4] 王新超.現代橋梁結構設計中減隔震技術的應用分析[J].交通世界，2016（13）：94-95.