減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

藍(lán)航

摘要：目前，減隔震技術(shù)作為一種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)技術(shù)正在推廣和應(yīng)用。本技術(shù)通過將減震隔離裝置與阻尼裝置相結(jié)合，能控制橋梁結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)，有效的減少地震能量傳入到橋梁結(jié)構(gòu)中。減震技術(shù)的高性能安全系數(shù)也獲得專業(yè)人士一致認(rèn)同，并大量應(yīng)用于橋梁建設(shè)中?；诖耍疚膶⒉捎美碚摲治龅姆椒▉硌芯吭谟谌绾胃玫貞?yīng)用減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，更好的提高橋梁力學(xué)性能。

【關(guān)鍵詞】減震技術(shù);隔震技術(shù);橋梁結(jié)構(gòu);橋梁設(shè)計;粘性阻尼器

在過去的幾年里，人們的經(jīng)濟和社會經(jīng)歷了快速的發(fā)展，橋梁建筑使人們的生活越來越便捷，人們對正在架起的橋梁建筑的質(zhì)量要求更高。本文介紹減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的基本原理及必要性，以及相關(guān)的使用配件，如振動滑動摩擦支座的應(yīng)用、鉛芯橡膠支座的應(yīng)用、梁間連接器的應(yīng)用等方面，為相關(guān)人員提供技術(shù)參考。

1.減隔震技術(shù)的設(shè)計原理

不難從字面上理解，減隔震技術(shù)可以實現(xiàn)減震和隔震的設(shè)計目標(biāo)?？傮w來說，就是通過特殊改變建筑的設(shè)計結(jié)構(gòu)，來阻擋地震的能量，避免地震進(jìn)一步的傳播下去，符合力學(xué)設(shè)計原理。

與傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)減少震動能量的阻尼技術(shù)相比，減隔震技術(shù)具有更特殊的結(jié)構(gòu)類型，比如說：在發(fā)生地震災(zāi)害時，橋梁結(jié)構(gòu)能夠吸收和緩沖地震能量，這是因為，阻尼技術(shù)與隔震技術(shù)的相互作用可以有效地防止橋梁結(jié)構(gòu)的破壞從而大大提高橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性。在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時，必須通過力學(xué)性能來優(yōu)化橋梁的抗震性能。為達(dá)到這一目的，需要在設(shè)計層面對此進(jìn)行改變，可以擴大橋梁的結(jié)構(gòu)循環(huán)通道，將通道與震動傳播路線分隔開來，通過這種方式，可以減少所有震動對橋梁結(jié)構(gòu)的不利影響。

減隔震技術(shù)可以分為建筑隔震和建筑減震兩個方面，所謂建筑隔震是指即在房屋基礎(chǔ)、底部或下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置由疊層橡膠隔震支座組成具有整體復(fù)位功能的隔震層，以延長整個結(jié)構(gòu)體系的自振周期，減小輸入上部結(jié)構(gòu)的水平地震作用，達(dá)到預(yù)期防震要求;而建筑減震（結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)）是指在結(jié)構(gòu)物某些部位（如支撐、剪力墻、連接縫或連接件）設(shè)置耗能裝置，通過該裝置產(chǎn)生摩擦，彎曲（或剪切、扭轉(zhuǎn)）、彈塑性（或黏彈性）滯回變形來耗散或吸收地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，以減小主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，達(dá)到減震控制的目的。

2.減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用必要性

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，地震的力量會破壞橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，如果情況嚴(yán)重，甚至可能會導(dǎo)致支柱斷裂和橋梁倒塌。這給人類的生活帶來很多威脅，比如說城市生活、交通、通訊、供水、供電等方面，都會帶來不便和危險，當(dāng)橋梁被摧毀時，會嚴(yán)重威脅我們的生命財產(chǎn)安全。

因此，有關(guān)人員在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時必須保持嚴(yán)格的工作態(tài)度和科學(xué)設(shè)計方法以確保橋梁建設(shè)的質(zhì)量。在橋梁設(shè)計中應(yīng)用減隔震技術(shù)是指，甲板可提供水平支撐，以延長甲板節(jié)點在水平方向的循環(huán)計算設(shè)計包括減震器，這樣的話，將減少地震對橋梁的不利影響。同時，絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化了橋梁各部分結(jié)構(gòu)的地震應(yīng)力，減震抗震隔震在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的橫向剛度的調(diào)節(jié)會使橋梁在平衡扭轉(zhuǎn)方面更加有效。從而最終減少地震對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞性影響，提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。綜上所述，在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計中應(yīng)用抗震技術(shù)是至關(guān)重要的。

此外，有些橋梁雖然在強度上能夠承受地震的振動力，但由于橋梁上部、下部結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)不牢，整體性差，往往會造成橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生過大的相對位移，從而導(dǎo)致橋梁破壞。

3.減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

在橋梁施工中，采用隔震技術(shù)，使橋梁具有更好的抗震性能。因此，在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時，必須采用隔震技術(shù)，提高橋梁穩(wěn)定性，延長橋梁使用壽命。

地震對橋梁的破壞主要是由于地表破壞和橋梁受震破壞引起的。其中地表破壞有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等現(xiàn)象。地裂會造成橋梁跨度的縮短、伸長或墩臺下沉。在陡峻山區(qū)或砂性土和軟粘土河岸處，強烈地震引起的塌方、岸坡滑動以及山石滾落，可使橋梁破壞。在淺層的飽和和疏松砂土處，地震作用易引起砂土液化，致使橋梁突然下沉或不均勻下沉，甚至使橋梁傾倒。在坡邊土岸或古河道處，地震則往往引起岸坡滑移、開裂和崩坍等現(xiàn)象，造成橋梁破壞。橋梁受震破壞是由于地震使橋梁產(chǎn)生水平和豎直振動，造成橋梁構(gòu)件的損壞和破壞，甚至使橋梁倒塌。

3.1粘滯阻尼器的設(shè)計

傳統(tǒng)的阻尼裝置有兩種形式，一種是摩擦阻尼裝置，另一種是彈性阻尼裝置。兩者都有很大的使用優(yōu)勢。一般情況在底部使用，當(dāng)橋樁最大變形時，這兩個緩沖器的阻尼力最小，反之，當(dāng)阻尼器的值為零時，阻尼力最大，這座橋的變形最小。如果環(huán)境溫度發(fā)生變化，阻尼裝置如果要變形的話，需要突破一定的阻力極限，故不易變形。橋梁結(jié)構(gòu)變形時，它會承受變形過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，然后承受壓力，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。粘滯阻尼在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用有效地防止上述情況的發(fā)生，可以產(chǎn)生減震隔震性能。

3.2摩擦擺式支座的設(shè)計

該設(shè)備的絕緣原理的特點：滑動摩擦支承滑動表面的結(jié)構(gòu)是滑動表面上的曲面，這時振蕩結(jié)構(gòu)通過滑動摩擦降低地震能量，并將其轉(zhuǎn)化為獨立的橋梁結(jié)構(gòu)零點能量，也就是時間差值的原理，增加了橋梁的振動時間。在地震中，摩擦支承的平面尺寸由支承的曲率改變，因此，一般來說，滑動摩擦軸承這個座位的平面相對變化量較大?？紤]到上述特性，滑動摩擦支座被放置在一個合理的位置以達(dá)到隔震的目的。

3.3鉛芯橡膠支座的設(shè)計

鉛芯橡膠支座設(shè)計技術(shù)，廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計，人員需要在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時，適當(dāng)考慮到鉛芯橡膠支座的結(jié)構(gòu)特性在甲板結(jié)構(gòu)中應(yīng)力變化情況。該結(jié)構(gòu)主要由層壓橡膠制成，用于地震減震。為了提高橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，在膠粘劑支架上加入了鉛芯材料。鉛芯材料的力學(xué)性能優(yōu)于其他材料，與層壓橡膠一起使用時，橡膠支架的組合可以有效地提高了橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。一般來說，該裝置不受高剪切應(yīng)力的影響，原始剪切剛度較大，具有高強度的抗疲勞性能和彈性，可以使橋梁長期保持穩(wěn)定。鉛芯在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用橡膠支架還可以延長設(shè)備的使用壽命，達(dá)到穩(wěn)定甲板結(jié)構(gòu)的作用。

3.4梁間連接器的設(shè)計

使用這種裝置可以提高橋梁的穩(wěn)定，橋梁移位，通常是一個外部力的因素。橋間連接器的設(shè)計是為了減少地震傳播。該裝置提供了一種普遍的阻止震動的傳播的功能，以下是功能介紹：橋梁和橋梁結(jié)構(gòu)的安裝使用，使保留槽充分發(fā)揮作用，通過減少橋梁結(jié)構(gòu)在橋梁上的位移，提高了橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。梁間連接器安裝在橋的兩側(cè)，連接兩個法輪，可以有效地防止梁的倒塌，并將倒塌的可能性降低30%。梁間連接器的設(shè)計，都需要專業(yè)的設(shè)計師進(jìn)行精密的設(shè)計工作，由嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)工作的專業(yè)人員保護。

4.結(jié)束語

綜上所述，在橋梁設(shè)計中應(yīng)用減隔震技術(shù)，需要按照減隔震裝置的特點，確定裝置的安裝位置。通過閱讀上述內(nèi)容我們可以了解到，粘滯阻尼器在自由變形的過程中，不會對橋梁的結(jié)構(gòu)造成影響，鉛芯橡膠支座彈塑性能較強，可以長時間保持穩(wěn)定。因此，工作人員可充分考慮上述內(nèi)容，科學(xué)設(shè)計橋梁的結(jié)構(gòu)，提升橋梁的抗震能力。

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