浅析隔震设计在桥梁设计中的应用

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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生。桥梁建设中的

2、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，由于采用了阻尼设计，这样阻尼就有效地将地震带来的能

3、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

4、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，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

5、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

6、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，

7、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10MPa左右，初始剪力刚度可达130MPa,