梁式桥梁减隔震技术研究

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1、中交三公局桥梁隧道工程有限公司科技研发项目计划书项目名称：梁式桥梁减隔震技术研究项目负责人：许申放项目起止时间：2014年1月-2016年12月1.研究的必要性1.1国内外动态地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害，多次破坏性地震都集中在大城市附近，它对人类社会构成非常严重的威胁。据统计世界上每年要发生破坏性的强地震约为18次，中国属多地震国家，7级以上地震约10%发生在中国。近年来，全球地震活动频繁，而且多次破坏性地震都集中在大城市附近，造成了非常惨重的生命和财产损失。例如，1994年美国NoTthTidge地震(M6.7)以及1995年日本阪神大地震(M7.2)导致的城市经济总

2、损失分别为200亿美元,1000亿美元之多，2008年汶川大地震(M8),使69227名同胞遇难、17923名同胞失踪，造成大量建筑、公路桥梁破坏，直接经济损失8451亿多元。这几次地震灾害的共同特点是：由于桥梁结构工程遭到严重破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，导致更巨大的经济损失。几次大地震一再显示了桥梁结构工程破坏的严重后果，也一再显示了桥梁结构工程抗震研究的重要性。因此，如何对结构进行有效防护、减轻地震损失显得非常重要和迫切。图1日本阪神地震中破坏的高架桥1.2国内外情况综述由于公路作为生命线工程，在震后救灾中起着巨大的作用，而桥梁在公路

3、震后保持畅通起着关键性的作用，因此，对高烈度地震区域的桥梁结构进行有效地抗震保护显得非常迫切。目前，欧、美和日本等西方发达国家投入了大量的物力和财力研制性能卓越的隔震体系，用于保护在处于高烈度地震区中公路、桥梁结构的安全。从各国的桥梁减隔震技术应用情况来看，桥梁减隔震设计中主要采用粘滞流体阻尼器和铅芯橡胶隔震支座，且通常安装在桥梁上部结构与桥墩或桥台之间。桥梁减隔震技术不仅可以降低高烈度地震区域的桥梁结构的地震效应，而且对于低烈度地震区域的桥梁，还可以有效地均匀地将地震力分配到每个桥墩上，避免了地震力在某一桥墩上过于集中，因此,低烈度地震区域的桥梁采用减隔震技术也可改善桥梁整体

4、结构的抗震性能。除了改善高烈度区域桥梁的整体抗震性能，粘滞流体阻尼器和铅芯橡胶隔震支座还可以有效地改善桥梁的运营状态；在日本，为了减少伸缩缝的使用以改善运营状况，同时提高结构的抗震能力，在许多超长多跨连续梁桥中使用了减隔震装置，目前在连续钢桥中，一联的长度已达到910叫在混凝土连续梁中，一联的长度已达725mo因隔震支座在正常使用条件下，由温度、收缩、徐变等引起支座产生的抗力很小，这为超长多跨连续梁桥的设计提供了可能性，使连续长度增加，改善了桥梁的使用功能。综上所述，目前在欧美、日本等国家桥梁减隔震技术的应用已经比较广泛，并且制定了详细的设计指南、设计规范及其减隔震装置性能检测

5、规范。其中一部分减隔震桥梁已经经历了地震的考验并表现了极好的抗震性能，保证了救援工作的开展和震后的正常使用。我国从80年代起也开展了桥梁隔震技术研究，目前在部分高烈度地震区桥梁设计中采用了减隔震技术来减少地震对桥梁的影响，但是目前系统的采用隔震系统，还处于研究探索阶段，研究主要包括在不同特征的地震波作用下隔震桥梁的动力特性、减隔震装置的力学性能、减隔震装置在使用过程中的有效性和对于高烈度地震区桥梁其减震效果实验研究。1.3总体实施方案本项目研究总体主要依托国家某高速公路汉中至略阳公路中的K469+364何家村右线桥工程，该桥采用了减隔震设计，使用的隔震装置为铅芯橡胶隔震支座，减

6、震装置为粘滞流体阻尼器。何家村大桥右线桥是国家某高速公路汉中至略阳公路中的桥梁采用分离式整体断面，桥宽，13m。主桥桥墩主要采用双幅柱桥墩和溥壁空心桥墩。主梁采用C50号混凝土，主桥桥墩均采用C30号混凝土，桥面铺装层为10cm厚的沥青混凝土8cm厚混凝土。由于该桥由高墩和矮墩组成，高墩和矮墩的侧向刚度比较大，弯矩和剪力分布很不均匀，该桥的基本地震动参数为0・2g,由于桥墩较高。国内对于这种连续体系桥梁的抗震问题，盆式橡胶支座和板式橡胶支座等普通支座等早已经无法胜任，解决思路也开始由传统的结构抗震而向结构隔震方向转变。采用隔震支座延长桥梁的自振周期远离地震卓越周期，依靠粘滞流体

7、阻尼器增加桥梁的附加阻尼耗散地震能量，从而降低桥梁的地震力。因此在减隔震装置技术条件已经成熟的前提下，考虑提高该桥的安全性、降低工程造价，K469+364何家村右线桥工程系统化地采用了连续体系桥梁隔震设计，其中采用减隔震设计的部分在K469+364何家村右线桥工程占有绝对比重，且无论跨径、墩高还是支座吨位等都在整个桥中占主导地位。由此可见，连续体系桥梁减隔震设计及其减震效果将成为K469+364何家村右线桥工程设计中的一个重要的控制性因素，也是另人关注的问题。为了确保隔震设计能有效的减少K4