减隔震技术在我国桥梁中的应用

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1、172．减隔震技术在我国桥梁中的应用王志强(同济大学桥梁工程系)摘要：近年来的几次大地震所造成的震害和巨大的经济损失已引起了桥梁结构设计人员、科研人员和社会相关业主的重视。伴随着近几年我国桥梁事业的飞速发展。能够提高和改善桥梁结构抗震性能的减隔震技术在我国也得到了快速应用。本文对近几年我国采用减隔震技术的桥梁进行了总结。主要对大跨度桥梁中所用粘滞阻尼器、梁桥中采用的钟摆式摩擦隔震支座、铅芯橡胶隔震支座的目的和这些减隔震装置的特性进行了分析比较。指出其中在应用方面存在的一些不足。并提出了相应的建议。关键词：桥梁抗震粘滞阻尼器铅芯橡胶隔震支座1概述近几年几次大的地震发生，以及

2、由此造成的巨大经济损失和人员伤亡，引起了社会以及工程设计人员、科研人员的注意和重视[1]。桥梁工程作为生命线工程中的一部分，在地震中的损坏所造成的直接经济损失、随后中断所引起的间接经济损失在历次震害中都是十分巨大的。因此，如何提高桥梁结构在地震作用下的抗震性能成为摆在科研人员、工程设计人员面前的一个难题。当前，在汲取历次震害经验、教训的基础上，伴随着对地震产生的机理、地震动特性以及地震作用下各类桥梁结构动力响应特性，易损性部位、损伤机理、构件节点抗震性能的研究和认识的加深，促使桥梁结构相关抗震规范进行改进，同时也促进了对新的抗震技术的研究，并加速了新技术在实际桥梁工程中的

3、应用。这可从我国近几年建成的和在建的一些桥梁工程中充分体现出来。这些因素促使一些规范进行了重新修订。目前《公路工程抗震设计规范》、《铁路】2】9工程抗震设计规范》均已初步修订完成，在试行阶段，新的城市桥梁抗震设计规范也正在编制过程中。近年来我国正处于基础设施的大发展中，大量桥梁结构在建设或规划中。在一些强震区修建桥梁结构使工程人员直接面临结构抗震的挑战。这进一步促进我国科研人员、桥梁工程设计人员对新的抗震设计理论、新型抗震、减震技术的研究和应用。本文对国内近年来在一些实际桥梁结构中采用的减隔震技术(如粘滞阻尼器、铅芯橡胶支座、钟摆式滑动摩擦支座等)进行初步的汇总，阐述这些

4、减隔震技术应用的特点，以及目前存在的不足，并提出一些改进的建议。2减隔震装置的类型传统桥梁结构抗震设计概念及机理主要是依靠桥梁结构、构件自身具有的强度、延性变形、耗能能力来抗震的。这通常容许很大的地震力和能量从地面传递给结构，而抗震设计主要考虑的问题是如何为结构提供抵抗这种地震力的能力。尽管通过适当选择容许出现延性损伤的位置和仔细设计关键部位构件的细部构造可以确保结构的整体性，避免桥梁发生倒塌，但桥梁结构构件的损伤是不可避免的。近几十年来，为了提高结构的抗震性能，国内外大量研究人员提出了许多新的抗震技术，主要包括减隔震技术、被动控制技术、主动控制技术及混合控制技术等口]。

5、减隔震技术是指通过采用减隔震装置来尽可能地将结构或部件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开来，大大减少传递到上部结构的地震力和能量。在满足正常使用要求的情况下，这种分离或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的阻尼来实现的。从性质上说，减隔震方法也是结构控制方法中的一种，属于被动控制技术。通过这些新技术，尤其是减隔震技术在实际桥梁结构中的应用，一方面提高了结构的抗震性能，另一方面，通常可以降低整个工程的造价口]。在一些特殊情况下，如跨越强震区域，采用这些新技术有时是解决实际桥梁结构抗震问题的唯一有效途径。从近几年国内采用减隔震技术的种类和目的来分，大致集中在以下几类：

6、一类是利用耗能装置来消耗地震能量，达到改善桥梁结构局部关键部位的抗震性能，如粘滞阻尼器；另一类是利用延长结构周期，同时消耗地震能量的隔震装置来提高结构的抗震性能，如摆式滑动摩擦支座、铅芯橡胶隔震支座等。下面就这些技术在实际桥梁中的应用情况和特点进行简要的分析比较。2．1粘滞阻尼器的应用粘滞阻尼器的作用机理是利用活塞前后压力差强迫粘滞流体流过节流孔，从而产生阻尼力和耗能，粘滞阻尼器的力学特性可由下式表述：F—CoI△I。sgn(A)(1)式中：△——速度；a——阻尼指数，其值在0．1～2．0；sgn——符号函数。最简单的形式是线性阻尼器，指数为1．0。粘滞阻尼器同其他减隔震

7、装置相比，特点是：①弹塑性阻尼装置、摩擦阻尼装置的屈服力】220或摩擦力是常值，且在墩最大变形时，这些值往往也同时达到。而粘滞阻尼器装置当阻尼器参数∈一1时，因其反力与速度成比例，因此在桥墩达到最大变形时，粘滞阻尼器的阻尼力反而最小，接近予零；在桥墩变形速度最大时，粘滞阻尼器阻尼力达到最大，而此时桥墩变形最小，其内力也最小，因此，粘滞阻尼器并不显著增加桥墩的受力。②在温度产生的变形作用下，弹塑性阻尼装置、摩擦阻尼装置要求必须在克服弹塑性阻尼装置的屈服力或摩擦力后才允许自由变形；而粘滞阻尼器在蠕变变形下，产生抗力接近于零，这使得