探讨桥梁设计中隔震设计

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1、探讨桥梁设计中隔震设计摘要：我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位，地震频发，是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。为保障公路桥梁设施的完好，发挥其在抗震救灾中的作用，需对公路桥梁结构、支座、下部结构、基础的震害形式进行了分析，探讨了一些增加桥梁抗震结构的其他方法，以提高公路的抗震害能力。关键词：桥梁；隔震；设计；中图分类号：S611文献标识码：A前言：地震对道路桥梁的破坏相当大。地震是一种实发性、毁灭性的自然灾害.它对人类社会构成严重威胁。如何减少工程结构在地震中遭受的损害，是一个现实而又重大的问题。对于传统的结构抗

2、震方法，往往是通过结构自身的强度、刚度、变形能力、耗能能力来达到抵御地震的目的.但是这种通过结构自身弹塑性变形来耗散地震能量的方式也会给工程结构带来损伤。目前.可以通过在工程结构的特定部位加入特定减隔震系统.由其与结构共同抵御外界动荷载作用，改变或调整结构的动力特性或动力反应，使工程结构在地震和风作用下的动力反应（加速度、速度、位移）得到合理的控制，从而保证工程结构的安全一、桥梁隔震设计的重要性隔震的最终目的是将桥梁结构与可能破坏桥梁结构的地面运动尽可能的隔离开来。桥梁结构设计人员为了实现这个目标，可以延长桥梁结构的周期，从

3、而避开地震的卓越周期，能够有效的减少地震能量传入到桥梁结构中。但是，如果桥梁结构设计人员延长桥梁的结构周期，就会增加桥梁结构的位移反应，很可能会增加桥梁结构设计的难度。除此之外，如果桥梁结构较为柔软，在正常荷载的作用下，桥梁结构会发生有害的振动。桥梁结构设计人员可以增加桥梁结构的阻尼降低地震反应，有效的控制桥梁结构。（1）通过设计隔震系统，可改善降低后的地震力在下部结构各支座间的分布，以保护基础、桥墩、桥台等，必要时还保护上部结构。（2）对结构横向地震反应采用隔震，可以调节横向刚度，因而可改善结构的扭转平衡，全面降低地震力。

4、（3）上部结构隔震可用来减少或消除在设计水准地震上下部结构超出弹性范围的现象，在难以检查或修复的地方，如部分埋置的桥墩和它们的基础，可避免在这些部位发生严重的非弹性变形。（4）采用隔震系统后，在同等造价情况下可获得比传统抗震设计高的抗震性能，如保护墩柱，降低其延性需求等。（5）这些隔震支座在正常使用条件下，由温度、收缩、徐变等变形引起的抗力很小，这为城市高架桥梁中超多跨连续梁桥的采用，即减小伸缩缝的使用提供了可能。(6)同传统非隔震桥梁相比，在经历较大地震后，隔震装置的更换比较容易，维修时间和费用均比较低，而传统桥梁的抗震加

5、固在时间、费用上一般比较高。二、桥梁减隔震装置介绍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，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%。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

6、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

7、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

8、。2.4铅芯隔震橡胶支座采用铅芯隔震橡胶支座的隔震系统主要是在工程结构中安装铅芯隔震橡胶支座.并通过铅芯隔震橡胶支座的集中变形吸收大部分地震能量，从而减弱地震输入上部结构的能量，臧小了上部结构的振动.保证了结构的安全。采用粘滞流体阻尼器消能减震系统主要是在工程结构的特殊部位安装粘滞流体阻尼