桥梁结构设计中减隔震技术的应用

桥梁结构设计中减隔震技术的应用

郑土永

北京市市政工程设计研究总院有限公司佛山分院  广东佛山  528200

摘要：伴随着我国桥梁相关技术的持续进步，在桥梁结构设计之中运用的减隔震技术，其进步趋势也较为明显，并且得到了广泛运用。桥梁属于一种重要的交通类基础设施，其建设规模和数量仍处于持续上升的过程中，而且桥梁的安全性必须得到保障，因此减隔震技术得到了广泛应用。减隔震技术不仅可以增加桥梁的寿命，同时能够保证在自然灾害出现之后，桥梁不会被严重损坏。基于此，本文主要研究在桥梁结构设计过程中，应用减隔震技术的关键点。

关键词：桥梁结构设计；减隔震技术；应用

引言

城市化发展过程中，桥梁成为社会交通体系中的关键组成部分。但在桥梁运营过程中，常见的地质灾害会直接影响桥梁结构的稳固性，继而诱发桥台滑移、桥墩开裂等安全问题，使桥梁使用期间的安全风险增加。为此，相关人员应优化桥梁结构抗震设计，并通过采取科学、有效的设防措施增强桥梁工程的抗震性能，完善其安全性能。

1减隔震技术及其工作原理

1.1减隔震技术的概念

桥梁的隔震与减震技术，是根据结构在地震作用下的反应不同，采取不同的措施来进行控制，主要是指为了避免或减少地震对桥梁造成的破坏，如在桥梁结构中设置减隔震装置、隔震层以及相关的构造措施。桥梁隔震技术主要包括隔震装置和减隔震技术两个方面。在地震发生后如果不能及时消除地震对桥梁造成的危害，会造成地震影响区域内的人民生命财产损失。因此，在地震发生后应及时采取有效的抗震措施，以减少地震带来的危害和损失。桥梁减隔震技术是指通过在结构上设置各种类型、尺寸和数量适宜的减隔震装置和隔震层（如橡胶支座）以达到减少地震作用的目的，减隔震装置有许多不同种类，如摩擦摆支座、阻尼器、滑块支座等。减隔震装置是一种以消耗能量为目的而设计的结构体系，是通过减少桥梁结构所受到的地震作用，避免造成人员伤亡或重大经济损失。

1.2减隔震技术相关原理

减隔震技术在我国桥梁结构设计之中运用，需要遵循以下原理：①如果出现小型地震，桥梁不会损坏，或者出现轻微的损坏，在地震结束之后桥梁性能不会出现根本性变化，所有结构都保持弹性状态；②如果出现中型地震，桥梁会出现一定损坏，但是在修复损坏部位之后，整个桥梁依旧可以投入使用，其总体结构为非弹性态势；③如果出现大型地震，桥梁出现明显的损坏，但是整个桥梁不会坍塌，在经过修复之后仍旧可以投入使用，整个桥梁的状态为弹塑性。

2桥梁结构的震害表现形式

1）桥台震害。发生桥台震害后，桥台、桥梁基础结构的主要表现形式是滑移。滑移问题产生后，桩柱式桥台结构会开裂、折断，重力式桥台则会出现下沉、台体位移。另外，桥台震害还表现为翼墙受损、有裂缝，桥头引导下沉、施工缝错位，与主梁结构相撞后还会直接损坏桥梁结构，使其在受压后坍毁。2）桩墩震害。桥墩震害的主要表现为墩台开裂、结构倾斜、折断和沉降等，桥墩下部结构中的钢筋构件会呈现出“灯笼”状，混凝土结构会崩裂。部分桥梁结构的桩墩会呈“八”字形、“倒八”字形倾斜，开裂区域多集中在桩柱和横梁、桩顶和盖梁的连接处。3）支座震害。支座震害多表现为支座结构上的锚固螺栓被迫拔出、支座断裂和倾斜。但不同类型的支座的震害表现形式有所差异。比如，固定支座的震害表现为支座压碎、倾斜，简易辊轴支座则表现为滚动脱落，活动支座在面临震害时，其结构会直接被破坏。4）梁结构震害。梁结构震害中，主梁坠落是较为严重的震害表现形式，落梁的主要原因是桥台、桥墩因震害而出现倒塌或倾斜情况，以及梁体之间的碰撞、支座结构受损等。桥梁结构中相邻桥墩位移过大时，同样会引起落梁。5）地震位移。桥梁上部结构中活动节点宽度设置不当时，桥梁结构会出现位移问题，地震位移的主要表现形式是梁体碰撞，对于液化地基，桥梁结构位移后还会引起落梁风险，出现横向、纵向位移情况。

3桥梁结构设计中减隔震技术的应用

3.1粘滞阻尼器的在桥梁结构设计中的应用

粘弹性阻尼器是一种非常常见的减隔震装置，该装置的主要组成部分包括阻尼器、弹簧等。由于摩擦是非线性的，当阻尼器与结构发生相对运动时，阻尼器就会吸收能量并释放出变形能进而达到减振效果，同时由于这种装置具有耗能和减震的特点，因此在实际使用过程中，可以有效提升桥梁的抗震能力。然而由于粘滞阻尼器具有滞回特性，在实际的应用过程中存在一定难度。由于桥梁结构本身比较复杂，在实际的施工过程中存在很多问题。因此，为了有效解决上述问题，需要在桥梁结构设计中积极引入粘滞阻尼器。另外，虽然粘弹性阻尼器具有很好的减振效果和减震性能，但是在实际使用过程中还存在一些问题需要重点关注和解决。比如：粘弹性阻尼器易受到环境因素的影响；桥梁结构中可能存在较多损伤和裂缝等问题。桥梁结构设计过程中没有充分考虑到环境因素、地震因素等对桥梁结构稳定性的影响等，在实际设计过程中必须要高度重视以上问题，采取有效措施加以解决。因此，为了能够有效提升桥梁结构的稳定性和抗震性能，需要对粘滞阻尼器进行合理设计和优化。首先，要认真分析桥梁结构现状、存在的问题以及设计要求等相关内容；其次，要结合实际情况来选择粘滞阻尼器类型并进行优化处理；最后，要明确粘滞阻尼器相关参数规格，确保桥梁结构设计更加符合实际情况，进而提高桥梁结构抗震性能和稳定性。

3.2高阻尼橡胶支座

该减隔震装置通常被称为HDRB，能够延长结构的自振周期，并且使能量得到耗散。在实际应用该装置的过程中，该装置可以在受到外力影响之后，自动调节自身的刚力，如果桥梁遭遇较大的外力，并且桥梁结构出现变形，该装置的刚度就会下降，但如果桥梁遭遇的外力较小，桥梁变形幅度较小，甚至完全没有出现变形情况，该装置的刚度就会提高。因此，如果桥梁遭遇地震等自然灾害，该装置的柔性完全可以抵抗强大的外界压力。

3.3铅芯橡胶支座在桥梁结构设计中的应用

在桥梁结构设计中，铅芯橡胶支座是一种新型的桥梁减隔震装置，与传统的桥梁减隔震装置相比，铅芯橡胶支座具有较好的减隔震效果，主要表现在以下几个方面：第一，能够有效降低桥墩和基础设施的位移，例如在一些特殊结构中，铅芯橡胶支座不仅能够起到良好的隔震效果，还能有效减少基础设施位移；第二，铅芯橡胶支座具有较强的刚度，在实际应用中为了满足桥梁结构设计的需要，必须要选择合适的铅芯橡胶支座材料；第三，铅芯橡胶支座能够在地震发生时有效控制结构位移，铅芯橡胶支座能够在混凝土收缩过程中有效吸收变形。另外，铅芯橡胶支座还具有良好的阻尼效果和低弹性模量，基于此种情况下桥梁设计人员需要结合当地实际情况选择合适的铅芯橡胶支座材料。铅芯橡胶垫是一种新型、先进、实用和有效的减隔震装置，其具有较好的减隔震性和良好的隔震效果，在实际应用过程中需结合具体情况选择合适的铅芯橡胶垫材料，并遵循设计要求进行桥梁结构设计和施工工作。

结束语

综上所述，地震属于常见地质灾害，会在桥梁工程运营期间给通行人员造成不可预估的损害。在桥梁工程的设计阶段，相关人员应结合桥梁抗震设计规范、抗震等级加强桥梁结构抗震设计，用可靠的抗震设计方法，增强桥梁工程抗震性能，使桥梁结构的强度、抗震能力、延性符合公路桥梁安全运行需求，为我国公路桥梁建设事业的可持续发展提供基础保障。

参考文献

[1]李璐杰,冯海,欧阳慕.桥梁结构设计中的减隔震技术应用[J].西部交通科技,2021(02):143-145.

[2]费文.桥梁结构设计中减隔震技术的应用[J].黑龙江交通科技,2021,44(02):130-131.

[3]左维,汪竹英.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用[J].交通世界,2020(31):114-115+139.