减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述

1、       减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述                     摘要：经济的快速发展使得我国水利、交通工程项目中的桥梁建设逐渐增多。由于我国地理位置比较特殊，处于两地震带之间，地震活跃程度较高。从汶川地震、青海玉树地震中我们也不难体会地震这一自然灾害为我国经济、社会发展所带来的重大损失。因此，桥梁抗震性能的研究及减隔震桥梁的设计就成为桥梁建

2、设过程中的重中之重。关键词：减隔震桥梁；设计；抗震性能抗震桥梁设计过程中如果仅仅只考虑桥梁结构的合理安排及强度的提升，桥梁抗震性能的提升空间将会受到限制，且桥梁强度的增加将会成为桥梁建设中成本输出的主要部位。减隔震桥梁的设计在建造过程中并不会过多地增加建设成本地支出，在我国抗震桥梁的设计中应用较为广泛。1. 减隔震桥梁设计方法1. 静力法静力理论最先是由意大利国家提出的，此后经过一段时间的研究，日本的静力理论发展相对成熟，在静力理论的完善与优化方面做出了较大贡献。将静力理论应用于抗震设计中的想法也是由日本学者在十八世纪末提出的。该理论的主要内容是假设建造结构为刚体并将其与地面固定在一起，使其即

3、便在地震的作用下也不会与地震动的震动规律产生很大差距。但综合惯性定律及惯性力与结构物之间的破坏关系，静力理论的应用与实际情况下结构的动力反应是相违背的。因此静力法在桥梁减震中的应用是存有一定缺陷的。2. 反应谱法反应谱法是继静力理论之后被提出的，最初反应谱法并不被建筑界所理解，应用范围较少，二十世纪中后期，反应谱法的实用性被展示出来，从而被建筑界广泛接受，应用范围也随之扩大。从理论层面来说，反应谱法是静力法的升级版，依然是假设地震作用的情况下将地震载荷视为静力点。吸取静力法的应用经验，反应谱法的研究中心应为对建筑结构的弹性分析。基于此，反应谱法在实际应用过程中充分考虑了结构物的动力特点如基本周

4、期、阻尼特性等，也分析了地震动的动力特性，其合理性更高。但即便如此，在一段时间的应用后依然发现反应谱法存在十分明显的缺陷。一方面，在震荷载十分强烈的情况下，结构误会产生塑性变形，此时反应谱法的应用所起到的作用将微乎其微，另一方面，反应谱法在抗震建筑应用过程中只能对结构物在地震动作用下的最大反应进行测量与反馈，对于地震过程红结构物的应力、变形程度与时间之间的关系无法展现。3. 动态时程分析法计算机技术的发展为动态时程分析法的应用提供了机会，计算机技术在动态时程分析法中的应用是动力试验技术得到了显著提升，相关工作人员能够十分简单的获取地震动作用下结构物的反应并对震动过程中的地震动数据等进行详细记录

5、。动态时程分析法的应用可以说是真正实现理论与实践相结合，同时抗震理论的研究也开始步入正轨。将该方法应用于抗震设计中不仅考虑了上述所说结构特点等基础元素，还能够利用有限元方法建立模型，从而通过模型分析建立地震动动力平衡的方程，按照数值方法对该方程进行解答可以清楚的看到动力反映在不同时程下的曲线变化情况。继续对该曲线进行计算又可以得知地震动作用下结构物有弹性阶段向塑性阶段变形的过程，与此同时内力及结构受损伤程度的变化情况等。4. 随机振动法随机振动法是抗震理论研究的又一重要成果，该方法在在二十世纪中期才被应用于抗震设计中的。就地震动的产生机理而言，比较复杂，且地震动过程中频谱特性的变化通常是没有规

6、律可寻的，地震动强度的大小也很难直接预测。即同一地震区域的不同位置进行加速度等的测量所得到的曲线都不是一致的，且依然没有变化规律。随机振动法的出现主要应用振型组合的方式，减小抗震计算的难度。但与上述三种计算方式不同的是，随机振动法的计算主要是对结构物的频谱特性进行分析，不再对结构物的时程曲线等量变因素进行深入研究。一般来说，随机振动法在抗震设计中的计算方式有时域和频域两种。两种计算方式之间没有过的联系，特点各异。相对于频域计算而言，时域的计算方式所得到的结果更加精确且能够直接对动力反应结果进行计算，但该计算方式复杂程度较高，资源耗费较多，且只在单件的结构物的分析与计算中适用。频域计算主要是寻找

7、地震动输入与结构物动力反应之间的函数关系，从而对结构物动力反应的特点进行统计归纳。该计算方式难度较低，近年来虚拟激励法的发展更是将频域计算推向了新的高潮。2. 减隔震桥梁抗震性能研究1. 减隔震支座对抗震性能的影响通过对未隔震有限元模型进行分析可以发现减隔震支座安装前后，桥墩底部弯矩的峰值发生了明显变化。对弯矩的整体变化进行观察可以看到在弯矩较大的地方出现震荡的频率较高。尽管随着地震荷载的不断施加，减隔震桥梁墩底弯矩不断增加，但增加幅度普遍较小且没有明显的振荡现象。由此可知，减隔震支座在桥梁抗震设计中的应用能够有效改善桥梁墩底弯矩，对地震动反应的灵敏程度也会产生一定程度的影响。由于桥墩是桥体设

8、计中最为脆弱的部位，该部位实施减隔震措施更能有效提升桥体抗震性能，充分发挥减隔震支座的作用。若在桥墩顶部安装间隔振装置也能够起到抗震作用，减小桥梁底部受到地震破坏的风险，只不过将该装置应用于顶部是对结构物的惯性作用产生影响，从而实现抗震性能的。2. 拉杆式防落梁装置抗震性能的影响拉杆式防落梁装置在桥梁建造过程中的使用主要是为了防止偶遇迪镇出现的情况下，桥梁地震荷载超限使得桥梁本身出现较大的变形导致落梁甚至更加严重的安全事故的发生。拉杆式防落梁装置在桥梁抗震设计中的应用一方面能够减少支座损坏的概率，另一方面又大大提高了桥梁本身的安全性能。拉杆式防落梁装置应用过程中能够对桥梁抗震性能产生影响的因素

9、主要有设置拉杆、拉杆参数及拉杆分布三种。设置拉杆对桥梁抗震性能的影响主要考虑桥墩底部承受的弯矩、剪力等与时间变化之间的关系。通过系列研究发现，桥墩顶部位移会随时间的变化产生一定的曲线，对该曲线进行分析可以发现设置拉杆后，不论是桥墩底部的剪力还是承受弯矩其位移都有不同程度的增加，但西鞥价幅度并不是很大。拉杆在桥梁抗震设计中的使用能够将梁体进行连接，促进上下梁之间的联系，有利于桥梁本身整体性的增强及抗震性能的优化。同样的对拉杆参数产生的影响进行分析可以发现，拉杆刚度与桥墩底部、顶部的剪力、弯矩都成正比例关系。当拉杆刚度增加到一定程度时，各参数之间的差距将逐渐缩小。尽管拉杆刚度的增加同样能够起到调节

10、桥梁整体性的作用，但与此同时桥墩与梁体之间的相对位移也会不断增加，不利于减震效果的发挥。基于此，在对拉杆钢都进行调整时要综合考量各种因素的变化及影响。相对于前两种影响因素来说，拉杆分布对于桥梁顶部、底部剪力、位移等的影响并不明显。结束语综上所述，对减隔震桥梁设计方法及抗震性能进行系统研究可以发现影响减隔震桥梁抗震性能发挥的因素众多。在对减隔震支座等进行安装的过程中除要考虑整体的抗震性能以外还要选择更加经济、适用的减隔震安装方案。另一方面还要通过对桥梁动力特性等数据的计算综合评估桥梁减隔震性能的发挥，在有限的条件下使减隔震桥梁设计发挥最大的应用价值。参考文献：1石岩. 减隔震桥梁性能设计方法及环境影响因素研究d.大连海事大学,2015.2郭立业. 梁式桥隔震分析方法对比研究d.重庆交通大学,2018.3王欢. 基于减隔震性能分