浅析隔震设计在桥梁设计中的应用

1、浅析隔震设计在桥梁设计中的应用【摘要】近年来，桥梁在城市发展中的作用日益显 现和提高，因此客观上要求桥梁抗震效能的增强与改善。桥 梁设计中的隔震设计是建设桥梁过程中一个非常重要的措 施，加强对隔震设计应用的研究，有利于提升桥梁工程的质 量。从隔震设计的重要性及特点等方面对隔震设计在市政桥 梁设计中的应用进行了分析。【关键词】隔震设计；市政工程；桥梁设计随着现代城市化的发展，桥梁已经成为了现代城市化建 设中的重要基础设施，作为社会的公共性设施，与人们的生 活息息相关。桥梁作为危机管理系统的重要组成部分，也应 该具备极强的抗震能力。提高桥梁抗震能力，可以有效的减 少地震后的损失以及避免意外事故的发

2、生。桥梁建设中的隔 震设计是一种能有效减轻结构在地震中遭受损坏的设计方 法。1桥梁隔震设计的原理以及重要性1.1桥梁隔震设计的原理隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势，它的作用 是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构 不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。在通常的桥梁设计和 施工中，提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构 的整体强度和变形能力。与之相对比，桥梁的隔震设计主要 特点在于引入了柔性装置的设计，这样做就使桥梁的重要结 构构件可以与水平地面运动在一定程度上的关联性减少，使 重要构件在地震后不会发生破坏性的损伤，使结构的反应加 速度比地面的加速度小，另外，由于采用了阻尼设

3、计，这样 阻尼就有效地将地震带来的能量得到消耗，当能量传递到桥 梁上部以及隔震结构时作用力已大大减小。1.2桥梁隔震设计的重要性。由于自然环境的不定向性，特别是地震多发区的城市， 桥梁建设中的隔震性能显得尤为重要。因为桥梁隔震性能对 地震后的地震力在各个支座间力的分布情况能够起到有效 地分解和改善作用。这样就可以使得桥梁中的基础中心区域 得到有效的保护，同时，对桥梁的上部结构也起到了一定的 支撑和减少破坏的作用，它对桥梁的横向刚度也起着调节作 用，因为既可以对桥梁结构有所改善，又可以对桥梁的扭转 平衡起到一定的控制作用。此外，在桥梁上部结构的设计上 采用抗震设施有利于降低甚至消除地震后带来的桥

4、梁变形 以及桥梁上下部结构发生超出规定的弹性范围以内的现象 等一系列的问题。隔震设计中采用的隔震支座在正常环境 下，是会随外界温度的变化而变化的，但科研家研究表明， 它虽然能随温度的变化而变化，但它的形变能力是非常弱的 并且它的形变能力在国家标准规定范围以内的，因此，在桥 梁抗震建设中采用这种隔震支座，可以有效的减小连续桥梁 接触端的缝隙，从而达到更稳定的作用。2桥梁隔震装置介绍通常情况下，在桥梁建设中，最常用的隔震技术装置是 由分层橡胶支座、滑动摩擦式支座、刚阻尼器以及铅芯橡胶 支座组成，通过各功能的相互配合，从而起到了隔震减震的 作用。2. 1分层橡胶支座桥梁分层橡胶支座也称为板式橡胶支座

5、，它的基本结构 由橡胶薄皮和薄钢板交叉构成，有圆形形状或者矩形形状的 支座平面。在具体的桥梁抗震设计中，需要考虑分层的橡胶 支座刚度以及阻尼系数。分层橡胶支座的水平刚度，为上板 面和下板面发生位移时产生的水平剪力。分层的橡胶支座需 要通过一定的变形来提供阻尼，阻尼和分层的橡胶支座变形 速度有关。分层的橡胶支座主要材料为天然橡胶，其阻尼比 为5%10%0桥梁分层的橡胶支座力与位移的曲线是狭长 形的，由于分层的橡胶支座提供的阻尼很少，所以在桥梁减 震设计中，需要和阻尼器结合一起使用。2. 2滑动摩擦式支座桥梁的滑动摩擦式支座也称作聚四氟乙烯滑板支座，它通过不锈钢以及聚四氟乙烯的摩擦系数设计而成。滑

6、动摩擦 式支座具有很小的摩擦系数，水平伸缩时可以产生很大的位 移。当地震发生时，滑动摩擦式支座的上部结构发生滑动， 把上部结构传递给下部结构的地震力转化为滑动摩擦式支 座的最大摩擦力，通过上部结构和下部结构之间的摩擦来减 低地震带来的能量。桥梁的滑动摩擦式支座的缺点是不能进 行自动复位，也没有很好的可靠性及可预测性，决定了它需 要与橡胶支座和阻尼器一块使用。2.3刚阻尼器桥梁设计中的刚阻尼器是通过钢材的塑性变形来降低 地震带来的能量。刚阻尼器分为三种，一种是有横向加载臂 的弯曲梁阻尼器，它的弯曲梁具有均匀的弯矩；一种是悬 臂的弯曲梁阻尼器，它的悬臂呈现出锥形；还有一种是横 向加载臂的阻尼器。这

7、些刚阻尼器的共同优点是不需要特殊 的设备进行制作，费用低，也很结实耐用，具有很好的抗震 能力。根据相关实验资料，这些刚阻尼器可以用双线性来表 示滞回曲线。在具体类型刚阻尼器的选择过程中需要根据不 同的放置位置、连接结构以及产生的水平位移多少来选择。 桥梁的刚阻尼器经常结合橡胶隔震支座使用，悬臂的刚阻尼 器结合聚四氟乙烯支座是经常采用的组合。2.4铅芯橡胶支座桥梁的铅芯橡胶支座，需要在板式橡胶支座的中间部位 压入高纯度铅芯来改善阻尼性能。高纯度铅芯力学特征良 好，屈服剪力较低，可以保持在10 mpa左右，初始剪力刚 度可达130 mpa,高纯度铅芯良好的弹塑性性能和耐疲劳性 能，可以很好地消耗地

8、震带来的能量和提供静力负荷需要的 刚度。分层橡胶支座结合铅芯形成的铅芯橡胶支座具有良好 减震装置的特性，遇到地震时，铅芯屈服，铅芯刚度减少， 使桥梁的结构周期加大，消耗了地震带来的能量；遇到较 低水平力时，高纯度钢芯可以保持较高初始刚度，发生很小 的形变。3桥梁隔震技术的适用环境当下的桥梁设计模块中，隔震技术的重要应用有利于实 现工程效能的提升，其相对于常规的抗震设计，具有更好的 抗震性能。但是桥梁的隔震设计对周边的环境也是有要求 的，首先要求场地、地质等的条件都要比较稳定，其桥梁的 建设基础最好是位于基岩或是一些比较坚硬的土层上，否则 软土地基会加大结构的位移从而影响隔震装置的使用。因 此，

9、对桥梁是否适宜采用隔震设计要经过细致的科学考察， 判断隔震装置是否能用真正有效的提高抗震性能，而不能盲 目采用。采用隔震设计的桥梁最好还是中小跨度的直线型桥 梁。在现在的桥梁设计中，作为隔离装置，我国广泛应用的 是普通橡胶支座、铅芯橡胶支座与滑动摩擦型减隔震支座 等。在总结经验基础上，我们可以得出对于隔震装置的支座 应用，我们一般是优先采用铅芯橡胶支座。对于各减震支座 的水平刚度不可以采用一刀切的做法，应根据桥墩、支座刚 度相等的原则对各个隔震支座进行分析，并确定相应的水平 刚度。除此以外，在桥梁的隔震设计中结构的细部设计是不 能忽略的。4结语随着经济的迅猛发展，交通运输越来越发达，同时对交 通事业的依赖程度也越来越高。为了更好的使桥梁隔震技术 在我国广泛应用，就需要对我国的桥梁隔震装置以及它所适 用的环境进行了深入的了解后，才可以因地制宜的做好桥梁 隔震、抗震工作