橋梁設計中的減隔震設計解析

1、<p>　　橋梁設計中的減隔震設計解析</p><p>　　摘要：為了實現(xiàn)橋梁工程質(zhì)量的提升，我們需要實現(xiàn)其橋梁設計系統(tǒng)的健全，促進其隔震設計環(huán)節(jié)的優(yōu)化。本文筆者從橋梁設計中的隔震設計概述、橋梁減隔震裝置介紹以及橋梁設計中的隔震設計需要注意的問題等方面對橋梁設計中的減隔震設計進行了探討，希望對相關從業(yè)人員具有借鑒意義。 </p><p>　　關鍵詞：橋梁設計減隔震設計 </

2、p><p>　　中圖分類號：K928文獻標識碼： A </p><p>　　前言：橋梁工程是城市現(xiàn)代化設施的重要組成部分,而要想充分的保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量,就必須做好其隔震設計的工作,我國的隔震技術的設計水平還并不成熟,因此,我們應不斷的改進并且完善我國橋梁設計工作中的隔震設計,真正的提高橋梁工程的整體抗震性能,促進我國公路交通行業(yè)的良性發(fā)展。 </p><p>　　

3、1.橋梁設計中的隔震設計概述 </p><p>　　1.1隔震設計的原理。作為抗震設計的一種新的形式,隔震設計工作并不是要抵抗地震的作用,而是要最大限度的減小地震的作用以起到保護橋梁各結(jié)構(gòu)的效果。一般情況下,在橋梁工程的設計和施工階段,都是通過提高橋梁的抗變形能力和整體強度來提高其抗震能力的,但是進行隔震設計就不是這樣了,其最重要特別就是要加入一個柔性裝置,從而減少橋梁結(jié)構(gòu)與水平地面運動的關聯(lián)性,當?shù)卣鸬絹頃r,地

4、面的加速度是要大于結(jié)構(gòu)的反應加速度的,所以結(jié)構(gòu)構(gòu)件就不會受到嚴重的損壞。另外,橋梁設計中還采用了阻尼設計,消耗了地震帶來的一部分能量,也就減少了傳遞到隔震結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的作用力。 </p><p>　　1.2隔震技術的特點。進行隔震設計的根本目的就是通過設計了這些隔震的裝置來最大限度的消耗地震的能量并且延長結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用周期,進行隔震設計時,應保證設計工作的科學性和合理性,確保隔震系統(tǒng)的各個構(gòu)件都具備足夠的可塑性

5、和彈性。在橋梁設計的過程中應用隔震技術后,由于在橋梁結(jié)構(gòu)的上部會采取一定的隔震措施,那么地震后橋梁下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的超出彈性范圍的問題就可能被避免,而采用了隔震技術后,一些難以修復和檢查的部位也不會出現(xiàn)太大的非彈性變形;由于采用隔震設計的抗震性能更高,對橋梁的墩柱也就起到了保護作用,從而降低了它們的延性需求。 </p><p>　　1.3隔震設計應遵循的原則。作為提高橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的重要要求,只有做好了隔震設計工作

6、,才能真正的提高橋梁的整體抗震性能,而在進行隔震設計時還要遵循以下幾個原則:(1)應對橋梁項目進行實地的考察,確定隨著橋梁使用時間的增長仍是可以提高地震時能量的吸收的,確定適宜進行隔震設計才可施工,否則是不可以盲目施工的;(2)進行橋梁設計時,如果確定采用了隔震措施,那么與普通的設計工作相比,采用隔震設計的橋梁的抗震性能就是要更高的;(3)在選擇隔震的裝置時,應選擇符合橋梁結(jié)構(gòu)整體抗震性能要求的并且結(jié)構(gòu)較為簡單的裝置,并且抗震的要求一定

7、是要在這些裝置的力學性能要求的范圍內(nèi)的;(4)設計中安裝了相應的隔震裝置后,當?shù)卣饋砼R時,上部結(jié)構(gòu)就一定會產(chǎn)生相對的位移,那么就會影響結(jié)構(gòu)的使用性能,所以,當?shù)卣鸾Y(jié)束后,應立即修補并完善隔震裝置的使用性能;(5)進行隔震設計之前,還要實地的勘察橋梁的地基以及施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境,確保其具有較為堅實的地質(zhì)條件。 </p><p>　　2 橋梁減隔震裝置介紹 </p><p>　　2. 1 分層

8、橡膠支座 </p><p>　　橋梁分層橡膠支座也稱為板式橡膠支座，它的基本結(jié)構(gòu)由橡膠薄皮和薄鋼板交叉構(gòu)成，有圓形形狀或者矩形形狀的支座平面。在具體的橋梁抗震設計中，需要考慮分層的橡膠支座剛度以及阻尼系數(shù)。分層橡膠支座的水平剛度，為上板面和下板面發(fā)生位移時產(chǎn)生的水平剪力。分層的橡膠支座需要通過一定的變形來提供阻尼，阻尼和分層的橡膠支座變形速度有關。分層的橡膠支座主要材料為天然橡膠，其阻尼比為 5% ～10%。橋梁

9、分層的橡膠支座力與位移的曲線是狹長形的，由于分層的橡膠支座提供的阻尼很少，所以在橋梁減震設計中，需要和阻尼器結(jié)合一起使用。 </p><p>　　2. 2 滑動摩擦式支座 </p><p>　　橋梁的滑動摩擦式支座也稱作聚四氟乙烯滑板支座，它通過不銹鋼以及聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)設計而成?；瑒幽Σ潦街ё哂泻苄〉哪Σ料禂?shù)，水平伸縮時可以產(chǎn)生很大的位移。當?shù)卣鸢l(fā)生時，滑動摩擦式支座的上部結(jié)構(gòu)發(fā)生

10、滑動，把上部結(jié)構(gòu)傳遞給下部結(jié)構(gòu)的地震力轉(zhuǎn)化為滑動摩擦式支座的最大摩擦力，通過上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)之間的摩擦來減低地震帶來的能量。橋梁的滑動摩擦式支座的缺點是不能進行自動復位，也沒有很好的可靠性及可預測性，決定了它需要與橡膠支座和阻尼器一塊使用。 </p><p>　　2. 3 剛阻尼器 </p><p>　　橋梁設計中的剛阻尼器是通過鋼材的塑性變形來降低地震帶來的能量。剛阻尼器分為三種，一種

11、是有橫向加載臂的彎曲梁阻尼器，它的彎曲梁具有均勻的彎矩; 一種是懸臂的彎曲梁阻尼器，它的懸臂呈現(xiàn)出錐形; 還有一種是橫向加載臂的阻尼器。這些剛阻尼器的共同優(yōu)點是不需要特殊的設備進行制作，費用低，也很結(jié)實耐用，具有很好的抗震能力。根據(jù)相關實驗資料，這些剛阻尼器可以用雙線性來表示滯回曲線。在具體類型剛阻尼器的選擇過程中需要根據(jù)不同的放置位置、連接結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生的水平位移多少來選擇。橋梁的剛阻尼器經(jīng)常結(jié)合橡膠隔震支座使用，懸臂的剛阻尼器結(jié)合聚四

12、氟乙烯支座是經(jīng)常采用的組合。 </p><p>　　2. 4 鉛芯橡膠支座 </p><p>　　橋梁的鉛芯橡膠支座，需要在板式橡膠支座的中間部位壓入高純度鉛芯來改善阻尼性能。高純度鉛芯力學特征良好，屈服剪力較低，可以保持在 10 MPa 左右，初始剪力剛度可達 130 MPa，高純度鉛芯良好的彈塑性性能和耐疲勞性能，可以很好地消耗地震帶來的能量和提供靜力負荷需要的剛度。分層橡膠支座結(jié)合鉛

13、芯形成的鉛芯橡膠支座具有良好減震裝置的特性，遇到地震時，鉛芯屈服，鉛芯剛度減少，使橋梁的結(jié)構(gòu)周期加大，消耗了地震帶來的能量; 遇到較低水平力時，高純度鋼芯可以保持較高初始剛度，發(fā)生很小的形變。 </p><p>　　3 橋梁設計中的隔震設計需要注意的問題 </p><p>　　為了協(xié)調(diào)基礎隔震橋梁的基部體積，在建造有隔震功能的橋梁時，和普通的橋梁一樣，讓基礎隔震結(jié)構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)與地基直接結(jié)合

14、，在隔震層下再做一些抗震措施。即在設計橋梁的隔震結(jié)構(gòu)時，需要注意保持橋梁結(jié)構(gòu)和隔震層平移一致，然后設計成水平縫，還要注重橋梁美感。在布置隔震裝置時要做到: </p><p>　?、?隔震層的水平剛度要適應水平方向的地面震動的影響。不管橋梁遇到強風狀況，還是遇到劇烈的地面震動，橋梁的隔震層都要保持足夠的剛度，可以發(fā)生柔軟性的變形。 </p><p>　?、?水平剛度中心位置與隔震層上部結(jié)構(gòu)保

15、持重心一致，防止兩者之間發(fā)生偏差。 </p><p>　?、?根據(jù)隔震裝置的豎向剛度，設計好隔震裝置豎向承載的效果，使隔震裝置的豎向水平移動值可以在一定的范圍內(nèi)波動。 </p><p>　?、?在隔震裝置設備水平變形能力的基礎上，還要加大其豎向的承受能力，只有這樣，才能在橋梁遇到強烈的地面震動時具有強大的橋梁隔震效果，使橋梁可以保持堅固，避免橋梁受到地面震動的影響而倒塌。 </p&g

16、t;<p>　?、?保持橋梁隔震裝置的自動復位功能，在橋梁經(jīng)受了強烈的地面震動后，可以在一定程度上還原到原來的位置，也能防止余震的影響。 </p><p>　　⑥ 設置好隔震裝置的阻尼，使之保持一定的穩(wěn)定性，削弱橋梁受到承載力以及溫差的影響。 </p><p>　?、?保持橋梁隔震裝置的耐久性，可以讓隔震裝置在橋梁的使用年限內(nèi)發(fā)揮出較高的隔震效果，此外還要注意隔震裝置的抗老化

17、性、抗變異性以及抗勞損性。例如，某橋梁內(nèi)采用了隔震技術，用橡膠墊疊層來構(gòu)成橋梁的隔震裝置，在模擬地面震動的作用下，有關人員計算出了該橋梁的剪力地震效果，得出隔震結(jié)構(gòu)大大延長了第一抗震周期，延長后的第一抗震周期差不多是原來的 4 倍; 橋梁的隔震結(jié)構(gòu)振型參與指數(shù)很大; 橋梁隔震結(jié)構(gòu)的層間位移以及地震潛力和原來相比明顯減小。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p>

18、<p>　　橋梁減隔震設計是現(xiàn)代橋梁工程的重要組成部分，雖然我國橋梁的隔震設計和西方發(fā)達國家相比還有一些差距，但可以借助于以往國內(nèi)外橋梁隔震技術的設計經(jīng)驗，提高我國橋梁隔震設計的水平，為我國交通線的暢通提供保障。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　［1］鄭國棟，李校兵 . 不同方法對某橋梁抗震分析的影響比較［J］. 公路