减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析

YAN JIU

Jian ge zhen ji shu zai qiao liang jie gou she ji zhongde ying yong fen xi

减隔震技术在桥梁结构设计中 68

的应用分析

吴桐

自然的破坏，地震等自然灾害的发生率时常发生，如近年来比较大的地震灾害：四川汶川地震、青海玉树地震等，受地震灾害的影响桥梁结构会出现坍塌及开裂的问题，对社会的危害性较大，且为人们埋下了安全隐患问题。为了解决问题，本次研究过程中将针对减隔震技术在桥梁结构设计中的应用展开分析，找出合理化的桥梁结构设计方案，提高桥梁结构的抗震性能，为以后的桥梁建筑提供参考性建议。

减隔震技术是桥梁结构中常用的技术，是提高其抗震性能的结构，其减隔震技术从本质上分析主要包括两层含义，隔振的本质和目的则是将桥梁结构中可能引起破坏的地面运动从中分离出来，从而达到抗震、牢固化的目的，延长桥梁结构的使用周期，避免因地震原因导致的坍塌及开裂现象，从而降低结构的地震力。通过详细分析可知，通过延长结构的周期从而防止地震力的影响，但在该过程中会出现桥梁结构位移的现象出现。所以从另一个层面分析，减震的本质则意味着将地震作用输入到结构中，力度随着减震支座以及阻尼器等原件分解化，从而降低对结构的影响，降低对桥梁的破坏程度。所以，在桥梁结构的设计中采用桥梁隔振技术是十分重要的，会出现减震结构位移反应增大的现象，从而达到控制结构位移的过大的情况，可见减隔振技术在桥梁结构中应用的重要性，现将具体的结构设计总结如下：

一、减隔震原理分析

桥梁结构的设计是桥梁建设过程中最重要的环节，其桥梁结构的合理化，能够延长桥梁的使用寿命，提高桥梁的承载力。其中减隔震技术是桥梁建设过程中一项重要的技术，减隔震技术应用在桥梁中其主要的目的在于，将影响桥梁结构破坏的运动力，进行分解及隔离，从而达到减隔震的效果，设计人员通过减隔震设计，从而延长桥梁的使用寿命，提高桥梁结构的周期，避免因自然灾害如地震等，造成的桥梁地质破坏。但在设计人员在实际设计过程中，若为了延长结构的周期，则会使桥梁的结构发生位移的现象，从而为设计人员设计桥梁结构增加了难度性，需要反复斟酌提出合理化的桥梁结构设计方案。另外，如果

设计人员在设计的过程中桥梁结构发生改变，变成柔软性质的结构，则桥梁在正常荷载力的作用下就会发生震动的现象，所以设计人员在设计的过程中，为了改善桥梁结构的荷载力，则可以应用阻尼材料，从而达到减隔震的效果，提高桥梁的稳定性。

二、减隔震技术在桥梁结构设计中的应用价值

在桥梁结构的减隔震技术设计中，一般情况下将该技术分为两种，一种是减震技术，另一种则是隔震技术，若隔震技术应用于桥梁结构建造时一旦出现损坏现象，则能够很好的将桥梁整体结构与所受破坏的结构从中分离出来。从而能够有效地降低地震对桥梁结构所带来的损害。而减震技术起到的作用是，能够很好的降低能量对桥梁结构所带来的影响，但是减震技术存在一定的局限性，并不是所有桥梁结构，都适用于减震技术的应用。

例如，我国一些建造时间比较长的桥梁如武汉长江大桥，其建造的时间较长，如果该桥应用减震技术，则会破坏桥梁的牢固性。所以，减震技术的应用有所受众的范围，该技术的应用适用于设计较为规范化的桥梁结构中以及使用周期较短的桥梁、地震次数频繁的区域内。减震技术的应用应当在桥梁结构设计中应用，必须建立在减隔震装置的基础上应用，在地震多发地区，如四川地震带区域，能够使减隔震装备的功效发挥出来，将危害降至最低化，保证其人身及桥梁的安全性。而且将该装备应用于桥梁中，会有效地降低地震的发生。

桥梁结构设计中只有将减隔震技术共同使用其中，在减隔震技术、桥梁结构、间隔设备的一同作用下，才能发挥出减隔震的实质性效果，达到减震和隔震的效果。当桥梁结构中安装了减隔震设备以后，能够使桥梁水平方向上得到柔性的支撑，从而延长桥梁结构水平，提高桥梁的寿命。安装阻尼器的桥梁能够在一定程度上起到抗阻尼的效果。

可见，做好桥梁的结构设计，将隔震设计应用于桥梁建设中，能够将地震所带来的压力有效的分解开，从而达到保护桥梁整体结构的作用，更好的支撑桥梁的上半部分的结构。此外，在设计桥梁结构中，将减隔震技术应用上，

能够更好的调节桥面的横向刚度问题，从而避免桥梁结构出现扭转平衡的现象，同时，还能有效地监视地震力的影响。因此，在桥梁结构设计时，减隔离技术的应用是极为重要的，具有较强的应用价值。三、减隔震技术在桥梁结构设计中的应用路径1.摩擦摆式支座的应用 摩擦摆式支座应用于桥梁结构中，其该支座的平面尺寸会受结构曲率的影响，而发生变化，如出现位移的情况较常见，所以桥梁结构设计人员，在设计时应当考虑周期问题，若发生长周期的脉冲型地震波时，隔震节后是否会发生共振的现象，摩擦摆式支座的减震效果则会受到低频共振的影响。另外，摩擦摆式支座在滑动的过程中，会形成一个球面，假设球面的半径在滑动区域进行滑动时，则半径R的大小会伴随着滑动区的变化而发生变化，从而隔震周期会出现位移的情况，以此，达到减震抗震的效果。2.粘滞阻尼器的应用抗震减震效果评价较好的材料有粘滞阻尼器，该阻尼器得到了较高的评价，且应用范围呈现出逐渐上升的趋势。该材料从抗摩擦性以及弹性上，相对于阻尼器的效果较好，因为粘滞阻尼器在屈服力上会产生一定的变化，和桥梁中桥墩的变形两者呈现反比的关系。即若桥墩变形较大，粘滞阻尼器的屈服力会缩小，使粘滞阻尼器的屈服力接近零值。相反，若粘滞阻尼器的屈服力增大，则桥墩的变形程度则较小。另外，粘滞阻尼器在受温度的影响，也会发生一定的变化，抗震程度也会发生变化。3.铅芯橡胶支座的应用在隔震减震设备中其性能较好的支座有铅芯橡胶支座，该支座的隔震减震效果强，且使用的范围也较广泛。对铅芯橡胶支座的材料进行详细的分析，该材料的力学特性较强，且抗疲劳性能较好，具有强力的塑弹性，屈服剪应力较低。在使用铅芯橡胶支座时，当桥梁结构的基本周期小于1.25s时，则隔震减震效果会达到较好效果。但是，材料优势也会存在劣势，例如铅芯橡胶支座在应用于，施工现场施工地质较软的区域，或者是桥梁结构复杂化的脉冲型地震波区域时，则在减震效果上会受到影响，甚至于会出现水平位移的现象。4.高阻尼隔震支座的应用高阻尼隔震支座材料从本体上分析即是一种橡胶支座，该材质的支座是采用高阻尼以及钢板等结构组合而成的，其阻尼性能较好，将其应用在桥梁建设过程中，能够延长桥梁结构的使用寿命。之所以高阻尼隔震橡胶支座材料较好，是因为叠层橡胶支座的力学特性较强，其抗阻尼值较高，承载能力较强。该材料应用在桥梁结构中，当自然灾害地震发生时，高阻尼隔震能够有效地降低地震的能量，从而增加了结构的自振周期，有效的隔离桥梁结构中地震的运动，避免桥梁结构发生损害。所以，高阻尼隔震支座应用于地质复杂的环境中，如弯道、斜坡等桥梁结构中，具有较大的使用价值，但减隔震技术的使用效果，需要从地震发生的周期性，地震的强度等因素详细的分析，确保减震效果。国家和有关部门应规划设计当对桥梁结构设计安全稳定性评价体系的有关方法进行抗震效果判断。此外，还应当合理化的应用现代网络信息技术，利用互联网技术建立起能够有效减隔震的智能化系统，提高技术的性能。四、减隔震技术在桥梁结构设计中的应用实例以某道路高墩桥梁作为实例进行分析，分析减隔震技术在桥梁结构中设计的重要性，首先，根据减隔震抗震技术在桥梁结构中应用的效果进行设计与规划，从而创建出新型的高墩隔断结构，作为桥梁的结构体系。在桥梁高墩处设立减隔震断，并在隔断处设立好适用于该地质的支座，再对数据进行建模分析，从而得出一套相对完整化的抗震效果结构设计的方案体系。传统的桥梁结构在抗震及减震的效果上分析，主要是以降低结构内部的反应能量完成的。比如说在使用隔震减震等装置上，扩大桥梁的整体结构，使其周期能够延长，用这种方式降低桥梁结构内部的地震反应效应，从而达到减隔震的效果。本次案例所选用的是以减隔震技术应用上高墩桥为设计背景，该桥梁整体结构上相互完整，研究过程中建立一套完整化的有限元分析模型，通过对桥梁整体结构进行分析，桥梁的上下结构设计符合相关规定，当整体的上部结构设立成高度相等的混凝土箱梁，将边跨和桥台进行有效的连接。桥梁的下部结构将设立为横系梁的双柱墩结构，该结构具有牢固的特性，桥墩的高度设定为32m，双柱墩的实际高度应当按照桥梁结构的实际情况设定具体的高度。五、存在的不足隔震技术应用到桥梁结构中仍然存在着不足之处。其主要的不足之处分析如下：（1）两隔震技术的应用是通过隔振装置耗能部件及砼桥梁结构组合而成的，以达到抗震效果。所以在安装隔震区的时候应当明确桥梁的整体结构，确保所安装的构件抗震效果能发挥出最大的作用。要达到该目的必须依赖于设计人员，因为设计人员必须有足够的耐心，我的经验是设计出较为完善化的应用隔震技术的桥梁结构，不是通过复杂分析的方法确定最后的构造。（2）有效的细节构造是十分重要的，它是确保整个桥梁结构减隔震效果的重要保证。在桥梁减隔震设计规范中并没有过多地提到这一点，缺乏足够多的经验，若被减隔震装置的安装存在一定的弊端，且危害着桥梁的整体结构，降低荷载力。六、结语综上所述，我国公路桥梁建设的高速发展，其减隔震技术在桥梁建设过程中得到了广泛的应用，对防震效果十分显著化，尤其是在地理环境复杂化、地质条件复杂化、地震带等区域应用该技术是十分必要的。合理的将滑动摩擦支座、粘滞阻尼器等装置，应用于桥梁结构中，可以使抗震减震的效果较强。（作者单位：重庆市设计院）69