桥梁结构设计中减隔震技术的应用.pdf

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1、2012年12月曩阿目蒜祷交通建设【文章编号】1673—0038(2012)36—0225—03桥梁结构设计中减隔震技术的应用陈洪(万州区交通设计院重庆市万州区404000)摘要：近几年来的几次大地震所造成的巨大的经济损失和震害已引起了科研人员、社会相关业主和桥梁结构设计人员的重视。由于我国近几年桥梁事业的发展迅速。可以使桥梁结构的抗震性能得到改善和提高的减隔震技术在我国的应用也逐渐加快。笔者总结了我国近几年在桥梁结构中采用的减隔震技术。对铅芯橡胶隔震支座的目的、大跨度桥梁中所用粘滞阻尼器、梁桥

2、中采用的钟摆式摩擦隔震支座并对这些减隔震装置的特点进行了研究，提出了一些的建议，并指出在应用方面其中存在的一些不足。关键词：减隔震技术；抗震安全性；粘滞阻尼器；抗震1引言因为近几年我国发生了几次大的地震，并因此造成的巨大人员伤亡和经济损失，引起了科研人员、工程设计人员以及社会的重视和注意。作为交通线工程中的重要部分，在历次震害中桥梁工程在地震中的损坏所导致的直接损失、随后交通中断所导致的间接经济损失都是非常大的。所以，怎么才能使桥梁结构在地震作用下的抗震性逐渐提高已是工程设计、科研人员人员面临的

3、一个难题。目前，在吸取每次震害教训、经验的前提下，由于对地震作用下各类桥梁结构动力响应特性和地震动特性、地震产生的机理，损伤机理、构件节点抗震性能、易损性部位的认识和研究的不断加深，迫使我们必须对桥梁结构相关抗震规范进一步的修改，与此同时也加速了新技术在实际桥梁工程中的应用，并促进了对新的抗震技术的研究。这能够从我国近些年在建的和建成的一些桥梁工程中完美地表现出来。因为这些原因，我们必须对一些相关规范进一步重新修订。当前《铁路工程抗震设计规范》、《公路工程抗震设计规范》的初步修订都已经完成，同时

4、有关人员也正在进行新的城市桥梁抗震设计规范的编制。近些年来我国逐渐加大对桥梁结构规划或建设以及发展基础设施的力度。如果在强震区修建桥梁工程，则工程人员就要直接面临结构抗震不足的威胁。这更加要求我国桥梁工程设计人员、科研人员加大对新的新型抗震、减震技术、抗震设计理论的应用和研究程度。作者对我国近几年来在某些桥梁结构实际设计中所使用的减隔震技术(如铅芯橡胶支座、钟摆式滑动摩擦支座、粘滞阻尼器等)进行了初步的总结，分析了这些减隔震技术目前存在的不足，以及应用的特点，并提出一些改进的意见。2减隔震原理分

5、析隔震的真正目标是把可能破坏桥梁结构的地面运动与桥梁结构尽可能的分隔开。为了实现这个目标，桥梁结构设计人员能够根据实际情况增大桥梁结构的自振周期，能够在一定程度上阻止地震能量传入桥梁结构，避开地震的卓越周期。然而，假如桥梁结构设计人员延长桥梁的结构周期，就可能会增加桥梁结构设计的难度，特别会增加桥梁结构的位移反应。此外，假如桥梁结构为柔度较大的结构，在正常的荷载作用之下，桥梁结构一定会发生对自身结构不利的振动。桥梁结构设计人员可以利用加大桥梁结构的阻尼降低地震反应的方法来控制桥梁结构。用能量方程

6、来解释减隔震原理可以我们更好地理解。Em=E。+E。+Ep+Ei就是减隔震原理的能量方程，这个方程中的Ei代表着减隔震设备消耗的能量。E。代表着桥梁结构动能和弹性势能的总和；Ei。代表地震传入到桥梁结构中的总能量；E。代表着桥梁结构弹塑性变形造成的消耗能量；E。代表着桥梁结构自身阻尼的消耗能量；由此可见，减隔震原理是将减隔震设备先进入塑性阶段，通过设备自身消耗更多的能量，减少桥梁结构耗能和塑性耗能，从而降低桥梁结构的破坏程度。3隔震装置的类型我国过去的桥梁结构抗震设计机理及概念一般是依靠构件自身

7、、桥梁结构具有的延性变形、耗能能力、强度来抗震的。这一般会导致很大的能量和地震力从地面传到了结构，但是抗震设计主要分析的问题是怎·225·交通建设■讶目爱瞄2012年12月么才能使结构有抵抗这种地震力的能力。虽然经过选择适当的仔细设计关键部位构件的细部构造和容许出现延性损伤的位置能够避免桥梁发生倒塌，保证结构的整体性，但是会对桥梁结构构件造成损伤这是无法避免的。建国几十年来尤其是改革开放近30年来，我国大量的研究人员提出了许多为了提高结构的抗震性能的抗震技术，主要包括被动控制技术、减隔震技术、混

8、合控制技术等及主动控制技术。减隔震技术是指利用减隔震装置来尽最大的可能减少传递到上部结构的能量和地震力，把支座运动或可能引起破坏的地震地面运动与结构或部件分离开来。在正常使用要求能够满足的情况之下，这种分离或解耦是通过提供适当的阻尼和增加系统的柔性来达到的。根据其性质，减隔震方法属于被动控制技术，也是结构控制方法中的一种。利用这些新的技术，特别是在实际桥梁结构中减隔震技术的应用，一方面可以降低整个工程的造价，另一方面，通常提高了结构的抗震性能。在某些特别的状况之下，譬如跨越强震区域，有时是解决实