公路橋梁減、抗震防落梁系統(tǒng)研究

張建

摘 要：交通運(yùn)輸部門頒布了《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，作為公路工程行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其中提到很多關(guān)于公路橋梁設(shè)計(jì)施工環(huán)節(jié)上的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與安全規(guī)范，也全面加強(qiáng)了對(duì)公路橋梁減震、抗震功能的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。公路橋梁減、抗震防落梁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠在絕大程度上為公路橋梁的安全提到保障作用，在面臨地震災(zāi)害時(shí)也能更好的承受地震災(zāi)害所帶來(lái)的沖擊。基于此，本文就將針對(duì)公路橋梁減、抗震防落梁系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析與研究。

關(guān)鍵詞：防落梁系統(tǒng);限位裝置;公路橋梁;分析;研究

中圖分類號(hào)：U441.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

目前，導(dǎo)致橋梁倒塌的重要原因就是由于橋梁上部結(jié)構(gòu)的落梁倒塌，一旦地震之類的自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，地震所產(chǎn)生的力量足夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)上的支座沖擊毀壞，上部的結(jié)構(gòu)也會(huì)從支承上方脫離墜落。而防落梁系統(tǒng)屬于一種新型的減、抗震設(shè)計(jì)系統(tǒng)，也是對(duì)橋梁加固的最佳方法，防落梁系統(tǒng)主要是由梁擱置長(zhǎng)度、限位裝置以及連梁裝置這三個(gè)部分組成，最主要的功能就是實(shí)質(zhì)性的阻止公路橋梁的梁支承上方脫離墜落。防落梁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從某種程度上來(lái)說(shuō)能夠有效抑制震區(qū)橋梁在面臨突發(fā)災(zāi)害時(shí)所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失與人員損失，也避免了災(zāi)后救援過(guò)程中對(duì)附近交通的二次破壞，對(duì)于人們的出行以及生命財(cái)產(chǎn)安全來(lái)說(shuō)意義非凡。

1 公路橋梁減、抗震理論設(shè)計(jì)方法

對(duì)于人類而言，地震災(zāi)害一直都是潛在的危險(xiǎn)因素之一，地震所引發(fā)的災(zāi)害后果可想而知，地震對(duì)于建筑物造成的損壞程度一直都是全人類關(guān)注的重點(diǎn)，這也激起了人們對(duì)抗震設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用。在人們對(duì)地震動(dòng)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的理解不斷深化后，在時(shí)代的發(fā)展下，越來(lái)越多的抗震設(shè)計(jì)理論誕生，這些抗震理論的應(yīng)用，促使著公路橋梁在面臨地震災(zāi)害時(shí)有了更強(qiáng)的應(yīng)對(duì)能力。

1.1 靜力法

靜力法在抗震設(shè)計(jì)假設(shè)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分中與地震力有著大徑相同的振動(dòng)原理，主要就是將地震運(yùn)動(dòng)加速，并引起一定的慣性力，也就是所謂的地震力，也可以視作靜力作用在結(jié)構(gòu)物體上展開結(jié)構(gòu)線彈性的力計(jì)算，在這之中可列地震力計(jì)算公式：

在此公式中，W是結(jié)構(gòu)總重量，K所代表的是地面運(yùn)動(dòng)加速后峰值和重力加速后G的比值，也可稱之為地震系數(shù)。

按照動(dòng)力學(xué)角度分析，彈性靜力法在理論中有著一定的局限性，這是由于靜力法將結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)所忽略，導(dǎo)致局限性上調(diào)。也就說(shuō)，只有結(jié)構(gòu)物能相近于剛體時(shí)，彈性靜力法才會(huì)成立。

1.2 反應(yīng)譜法

隨著早期反應(yīng)譜法的概念誕生，也為整個(gè)世界創(chuàng)造出來(lái)了第一條彈性反應(yīng)譜曲線，隨著反應(yīng)譜法的逐漸普及，反應(yīng)譜法也被應(yīng)用到結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中。而我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)一般都是應(yīng)用的中國(guó)科學(xué)院工程力學(xué)研究所在1973年所提出的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，此譜也是按照國(guó)內(nèi)外地震記錄進(jìn)行的數(shù)據(jù)匯總所制成的。反應(yīng)譜法的分析方法可劃分為兩個(gè)步驟，第一個(gè)就是計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)的固有頻率，第二則是計(jì)算結(jié)構(gòu)在反應(yīng)譜法作用下各個(gè)周期分段的頻率變化。

另外，反應(yīng)譜法計(jì)算的結(jié)果不會(huì)涵蓋其它載荷，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)需要計(jì)算其它的載荷，剛度大的結(jié)構(gòu)通常都是低階響應(yīng)下的主要作用，其柔性結(jié)構(gòu)則要更多的考慮高階響應(yīng)作用。而且，最重要的是，在反應(yīng)譜法中，阻尼比值越小的結(jié)構(gòu)則其反應(yīng)就會(huì)越大。

1.3 能力設(shè)計(jì)方法

能力設(shè)計(jì)方法也被稱為能量設(shè)計(jì)方法，能力設(shè)計(jì)法主要包括概念設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)布局合理選擇，還需要確定地震中預(yù)期引發(fā)的彎曲塑性鉸可靠位置，并確立結(jié)構(gòu)的適當(dāng)塑性耗能機(jī)制，更要選定好塑性耗能構(gòu)建的抗彎曲設(shè)計(jì)方案，在后續(xù)的流程中估算好塑性鉸區(qū)界面在發(fā)生變形時(shí)的最大范圍及承受能力，最后要對(duì)整體的塑性鉸區(qū)域的構(gòu)造進(jìn)行嚴(yán)密的計(jì)算設(shè)計(jì)，保障塑性鉸區(qū)界面具有延伸性能力。

另外，在常規(guī)的靜力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法相比較下，應(yīng)用能力設(shè)計(jì)的方法來(lái)設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)能夠有著明顯的優(yōu)勢(shì)。塑性鉸一般而言只會(huì)出現(xiàn)在預(yù)定好的結(jié)構(gòu)內(nèi)，這就可以選擇相對(duì)適合的耗能機(jī)制，并且預(yù)期發(fā)生塑性鉸的不同構(gòu)件都能夠進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，還有一點(diǎn)是構(gòu)件局部的延伸性標(biāo)準(zhǔn)可與結(jié)構(gòu)整體延性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行直接關(guān)聯(lián)，這對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能比較時(shí)，每個(gè)結(jié)構(gòu)與方法之間的關(guān)系都有布局，詳見表1。

1.4 公路橋梁擱置長(zhǎng)度計(jì)算方法分析

對(duì)于結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，地震動(dòng)作為一種外加的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，在其物理意義上所涵蓋的是地震作用在結(jié)構(gòu)中所引起的一種慣性力量，這與靜力荷載極為不同，地震力的大小完全取決于地震動(dòng)特性，還會(huì)取決于結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性，在地震力的強(qiáng)大作用下，因?yàn)闃蛄鹤陨愍?dú)有的構(gòu)造需求受到限制，像是伸縮縫的設(shè)置與截面設(shè)置等，其結(jié)構(gòu)在反應(yīng)中較為復(fù)雜。

1.4.1 應(yīng)用反應(yīng)譜法分析

在遭到地震時(shí)，由于地震的力量慣性，橋梁的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生非線性的變形情況，為了能夠得到結(jié)構(gòu)非線性反應(yīng)的相似估值，一般可以采用一個(gè)線性系統(tǒng)作為替代系統(tǒng)，來(lái)替代非線性系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作，并有效利用標(biāo)準(zhǔn)中的彈性反應(yīng)譜計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大地震反應(yīng)。

1.4.2 橋墩延性能力靜力法分析

通過(guò)地震災(zāi)害調(diào)查可知，強(qiáng)烈的地震作用影響下，多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)展開的抗震驗(yàn)算并不是完全具有地域強(qiáng)震的能力，但有些結(jié)構(gòu)卻沒(méi)有倒塌，所以并沒(méi)有產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞情況，這些結(jié)構(gòu)之所以能夠幸免，是由于結(jié)構(gòu)的初始強(qiáng)度可以進(jìn)行維持，沒(méi)有因?yàn)榉菑椥宰冃蔚膲毫κ┘佣焖傧陆?，這就證明了具有很好的延性。所以，當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)方法也逐漸進(jìn)行規(guī)范，應(yīng)用了延性抗震的理論，延性抗震理論與強(qiáng)度理論有所不同，它主要是以結(jié)構(gòu)來(lái)判定部位的塑性變形，以此來(lái)抵抗地震帶來(lái)的后續(xù)結(jié)果，選擇選定部位的塑性變形，不但能夠消耗地震產(chǎn)生的能力，還可以加深結(jié)構(gòu)的使用作用，延長(zhǎng)壽命，減小地震反應(yīng)。

2 阻尼限位裝置分析

2.1 金屬阻尼器

有效的消耗掉地震能力是減少橋梁結(jié)構(gòu)在地震中引發(fā)破壞與損壞的關(guān)鍵點(diǎn)，采用金屬阻尼器能夠耗散地震能量。一般而言，在地震的強(qiáng)力作用下，橋梁都會(huì)遭受到很大壓力，負(fù)荷作用極大。在比較其他的阻尼器時(shí)，金屬阻尼器的優(yōu)勢(shì)就在于它的造價(jià)低廉，耗能的能力穩(wěn)定強(qiáng)大，在應(yīng)用時(shí)就能夠減小橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，所以在現(xiàn)階段的公路橋梁建造中被廣泛的進(jìn)行應(yīng)用和推廣。

隨著科技技術(shù)的發(fā)展，新型復(fù)合式的金屬阻尼器問(wèn)世，同時(shí)制作出來(lái)了阻尼器試件，并展開了靜力模擬實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)與相關(guān)研究能夠表明，橋梁橫向金屬阻尼器的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單、力學(xué)性能明確、具有良好的滯回耗能特點(diǎn)，在通過(guò)合理有效的設(shè)計(jì)下，能夠滿足當(dāng)前公路橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)抗震性能的基本要求。另外，金屬阻尼器有著較好的減震效果，但在地震的作用下，金屬阻尼器會(huì)引發(fā)不可恢復(fù)的殘余變形，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁上部結(jié)構(gòu)造成不可恢復(fù)的殘余變形，這會(huì)影響公路橋梁結(jié)構(gòu)在地震后的正常應(yīng)用。所以，橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬阻尼器在每次突發(fā)強(qiáng)震以后都必須進(jìn)行及時(shí)的更換翻新。

2.2 粘彈性阻尼器

粘彈性阻尼器屬于一種被動(dòng)消能的減震控制裝置，最主要的就是依靠粘彈性的滯回消能特點(diǎn)來(lái)增加結(jié)構(gòu)內(nèi)的阻尼，其中與速度有關(guān)，這也證明其減震效果相比于位移相關(guān)的阻尼器要好很多。彈性阻尼器的構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單、性能比較優(yōu)質(zhì)，而且造價(jià)十分低廉，耐久性也很高。

在實(shí)際的工程應(yīng)用中，粘彈性阻尼器也有著一些不足之處，像是變形能力局限、粘彈性材料容易破損等。在相關(guān)粘彈性阻尼器的研究過(guò)程中，更多的會(huì)考慮土結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)減震效果的直接性影響，通過(guò)研究也能發(fā)現(xiàn)，地基越軟，土體結(jié)構(gòu)的相互作用降低的減震效果幅度就會(huì)增大。所以，基于相互作用影響，實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要對(duì)土體結(jié)構(gòu)的相互作用進(jìn)行深度的分析與考慮，進(jìn)而有效對(duì)不同場(chǎng)地所適合的阻尼器進(jìn)行了解，最終達(dá)到更加優(yōu)質(zhì)的減震效果。

2.3 磁流變阻尼器

磁流變阻尼器屬于一種可控性的流體，是智能材料的一種，磁流變液是經(jīng)由均勻散布和絕緣母液結(jié)合在絕緣母液的電介微粒中所組成。一般來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有任何磁場(chǎng)的作用下，磁流變液會(huì)符合流體力學(xué)的基本特征，擁有相對(duì)較低的粘度。如果是在磁場(chǎng)較強(qiáng)的作用下，懸浮的顆粒會(huì)因?yàn)楦袘?yīng)特征而逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)磁性，在兩種磁極之間相互沿著磁通線集成鏈的形狀，這時(shí)磁流變液也會(huì)隨之轉(zhuǎn)變?yōu)檎乘荏w，呈現(xiàn)出一種類似于固體狀態(tài)的力學(xué)特征，擁有很強(qiáng)的屈服強(qiáng)度，并且屈服強(qiáng)度伴隨著會(huì)隨著磁場(chǎng)內(nèi)的強(qiáng)度不斷增加。

此外，如果以接觸單元法進(jìn)行研究磁流變阻尼器的公路橋梁碰撞的半主動(dòng)控制的方法，就需要對(duì)某公路橋梁展開數(shù)據(jù)值的模擬分析，通過(guò)研究分析可得出，橋梁結(jié)構(gòu)在地震的作用影響下，引發(fā)的碰撞會(huì)累計(jì)增加橋梁結(jié)構(gòu)的絕對(duì)速度響應(yīng)。在安裝磁流變阻尼器的半主動(dòng)控制系統(tǒng)之后，可以明顯減少突發(fā)地震后產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)動(dòng)力影響，還會(huì)有效消除相鄰結(jié)構(gòu)之間的碰撞影響，其主動(dòng)控制力很強(qiáng)，具有明顯優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)階段，磁流變阻尼器的應(yīng)用趨勢(shì)良好，雖然本身存在一些缺陷，但不影響磁流變阻尼器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

2.4 液體黏滯阻尼器

液體黏滯阻尼器的基本構(gòu)造中，是以活塞、油缸缸體、活塞桿、密封件所組成，阻尼器的介質(zhì)是液態(tài)硅油。在活塞缸體內(nèi)又分為兩個(gè)液體，活塞上方的小孔與活塞缸體之間的縫隙會(huì)促使兩個(gè)液體內(nèi)的阻尼介質(zhì)在活塞力的控制下，相互對(duì)應(yīng)流動(dòng)，也因此產(chǎn)生阻尼力。

當(dāng)從變形與受力這兩個(gè)方面來(lái)討論液體黏滯阻尼器在橋梁工程中應(yīng)用是否能達(dá)到減震的效果，而在相關(guān)研究中則表明，液體黏滯阻尼器的不同選擇需要考慮參數(shù)，參數(shù)能夠在不明顯增加結(jié)構(gòu)內(nèi)減小位移。在實(shí)際工程的應(yīng)用中，因?yàn)橐后w黏滯阻尼器容易導(dǎo)致漏油等問(wèn)題，所以需要對(duì)液體黏滯阻尼器的密封性展開不定期的檢測(cè)與維護(hù)，如果出現(xiàn)一些破損情況就必須要?jiǎng)倱Q翻新。

3 限位裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 限位器設(shè)計(jì)中的參數(shù)

為了能夠有效研究轉(zhuǎn)變橋梁性能對(duì)鉸位移的諸多影響，可建立多個(gè)分析模型，在這些模型中，原型包含兩個(gè)橋聯(lián)、兩個(gè)橋臺(tái)與一個(gè)中間鉸（如圖1所示）。此外，在每個(gè)原型橋聯(lián)中都是以兩個(gè)或者多個(gè)橋墩所組成的剛構(gòu)橋體，在假設(shè)上部結(jié)構(gòu)是不能壓縮后，橋梁參數(shù)就會(huì)產(chǎn)生變化。

在這之中，每個(gè)模型參數(shù)的影響都會(huì)通過(guò)每次轉(zhuǎn)變后，改變一個(gè)現(xiàn)有參數(shù)并用在非線性動(dòng)力時(shí)程的分析方法中進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 限位器裝置安裝位置

面對(duì)一些具有特殊抗震設(shè)計(jì)的需求的重要公路橋梁或者是位于地震板塊幅度較大地區(qū)的橋梁，需要應(yīng)用限位裝置對(duì)抗震進(jìn)行加固，這是一種十分優(yōu)質(zhì)的方法。在應(yīng)用限位裝置時(shí)，最關(guān)鍵的問(wèn)題就是裝置型號(hào)選擇與位置設(shè)計(jì)，在選擇耗能型的限位裝置時(shí)，會(huì)涉及到限位器的有效空間，并且還會(huì)與結(jié)構(gòu)內(nèi)的連接和位移情況有關(guān)。

另外，在簡(jiǎn)單的支梁橋中，橋墩梁之間相互對(duì)應(yīng)的位移是控制不了引發(fā)落梁后的重要參數(shù)轉(zhuǎn)變的，所以就必須針對(duì)不同公路橋梁的實(shí)際情況，選擇一些適合橋墩梁之間優(yōu)質(zhì)的限位器進(jìn)行安裝，而限位器安裝位置的規(guī)范在各國(guó)之間的標(biāo)準(zhǔn)基本相同。

3.3 限位器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，橋梁支座的抗震能力無(wú)法抵抗L2級(jí)別的地震時(shí)，就需要對(duì)橋梁安裝限位器裝置，限位器裝置與橋梁支座能夠一起抵抗L2級(jí)別的地震能力，這樣聯(lián)合應(yīng)用也是有效補(bǔ)充了支座抵抗地震能力時(shí)的不足。而對(duì)于限位器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)來(lái)說(shuō)，必須要遵循和考慮到以下幾個(gè)方面：

（1）限位器裝置與連梁裝置會(huì)在地震的不同情況下有著不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這也就表明兩種裝置在作用生效的時(shí)間上也各有差別。

（2）限位器裝置不能損壞支座經(jīng)由溫度與活荷載引發(fā)的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等相關(guān)功能，無(wú)法影響到支座的維修與管理，并且限位器與連梁裝置在面對(duì)地震時(shí)必須起到一定的減震作用，兩者開始動(dòng)作的時(shí)間與變量各有不同，限位器無(wú)法妨礙連梁裝置的主要功能。

（3）當(dāng)橋梁支座突然發(fā)生破損時(shí)，限位裝置則是用來(lái)防止上、下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大相對(duì)變位的，所以設(shè)計(jì)間隙必須要和支座變形能力相近。

4 公路連梁裝置設(shè)計(jì)與理論分析

4.1 公路連梁裝置理論分析

面向抗震設(shè)計(jì)，人們對(duì)于不同地區(qū)的地震會(huì)按照發(fā)生的概率展開不同的分類，在伸縮縫處需要提供足夠的支承寬度，這也說(shuō)明當(dāng)不應(yīng)用連梁裝置的情況下，也能夠有效規(guī)避掉落梁的情況發(fā)生。

但是，因?yàn)榈卣疠斎氲奶匦灾写嬖诤艽蟮牟淮_定因素，就算是對(duì)伸縮縫進(jìn)行了相對(duì)唯一的保守假設(shè)，也會(huì)在實(shí)際情況中因?yàn)殡y以預(yù)測(cè)或者難以計(jì)算而造成周圍地基的損壞，甚至是結(jié)構(gòu)構(gòu)件功能造成嚴(yán)重的損失，地震力與位移超出預(yù)期范圍后，橋梁就會(huì)損壞，這些因素都是難以預(yù)測(cè)的情況。因此，作為另外一種保護(hù)性的方法，公路橋梁就必須要安裝連梁裝置來(lái)保護(hù)橋梁安全。

4.2 公路橋梁連梁裝置的構(gòu)造

關(guān)于連梁裝置的選用，一般需要考慮相鄰垂直橋軸方向有可能引發(fā)相對(duì)移動(dòng)引發(fā)的各種情況，要選擇梁間拉索連接裝置。當(dāng)選擇鋼板式連梁裝置時(shí)，必須考慮梁處于懸吊狀態(tài)下鋼板所能承受的梁體重量。

在無(wú)法設(shè)置梁間連接形式的連梁裝置時(shí)，必須要選擇橋軸方向擋塊，也或者選擇梁下部結(jié)構(gòu)連接的連梁裝置。而且，梁與下部結(jié)構(gòu)的連接裝置必須要能承受住橋梁向上的地震力，并能夠與其它類型的連梁裝置共同應(yīng)用，也無(wú)須以其它的方法來(lái)防止橋梁豎向移動(dòng)。面對(duì)相鄰的結(jié)構(gòu)形式，或者是規(guī)模差別較大的橋梁，上部結(jié)構(gòu)的移動(dòng)量差別有著一定距離，會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)有固定周期與相位差的巨大影響。面對(duì)這樣的情況，需要有效規(guī)避應(yīng)用梁間連接的構(gòu)造，必須選擇橋軸方向擋塊和梁與下部結(jié)構(gòu)連接的這類裝置。

另外，連梁裝置的設(shè)置需要硬性的考慮到橋臺(tái)、支撐部位以及橋墩位置的安全檢測(cè)情況，深入了解這些位置是否進(jìn)行了定期的維修與管理，或者有沒(méi)有此類需求。

4.3 公路橋梁連梁裝置構(gòu)造對(duì)緩沖橡膠的性能影響

一般來(lái)說(shuō)，帶有限制橡膠變形緩沖盒的連梁裝置中的緩沖橡膠會(huì)在遭受到壓力之后引發(fā)大范圍變形，橡膠也會(huì)逐漸充滿緩沖盒子的全部空間，如果持續(xù)受到壓力疊加，橡膠就會(huì)一直處于在三向受壓的狀態(tài)中，并會(huì)放任狀態(tài)一直增加不減。而隨著壓力與能量的不斷增大，橡膠不可避免的就會(huì)發(fā)生塑性變形，因?yàn)槭艿綌D壓，而從鋼盒的縫隙中溢出，所吸收和消耗地震沖擊帶來(lái)的巨大能量，這樣鋼棒與拉索的拉力也能夠持續(xù)平穩(wěn)的增大。

在與傳統(tǒng)的連梁裝置相互比較下，在同樣的環(huán)境中造成變形時(shí)所承受的荷載會(huì)相對(duì)大很多，吸收的能力也更高。傳統(tǒng)普通型的連梁裝置在經(jīng)過(guò)緩沖后，橡膠就會(huì)引發(fā)變形，而此時(shí)只是會(huì)保持在一種兩向受壓的環(huán)境中，變形在橫向結(jié)構(gòu)中不受任何約束，所以在相同的變形條件下實(shí)現(xiàn)與帶緩沖盒的連梁裝置一致的荷載力量，這就必須要增加緩沖橡膠塊的面積。

由上可知，帶緩沖盒的連梁裝置可以選擇較小的緩沖橡膠塊，以此實(shí)現(xiàn)普通型連梁裝置也能有著大橡膠塊的能力作用，也可實(shí)現(xiàn)連梁裝置的工作小型化，最終達(dá)到良好的減震與緩沖效果。

此外，在相關(guān)研究中表明，結(jié)構(gòu)相互作用下，能明顯提高橋梁的減震效果，而橡膠緩沖裝置也能夠有效的減小橋梁結(jié)構(gòu)之間的擠壓與碰撞，不過(guò)仍然需要注意，天然的橡膠在耐久性方面的效果并不理想。為了有效克服這樣一個(gè)應(yīng)用缺陷，在近年來(lái)的發(fā)展中研制出了一種全新型的減震裝置：“形狀記憶合金人工橡膠緩沖器”。在相關(guān)研究人員通過(guò)縮尺比例1∶30的模型試驗(yàn)對(duì)新型的減震裝置的減震性能進(jìn)行模擬與分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種新型的減震裝置不但能夠顯著減小連梁之間的碰撞幅度，還可以顯著消除碰撞所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力波動(dòng)。

4.4 緩沖材料對(duì)梁間的沖突影響分析

關(guān)于梁間碰撞或者是主梁及橋臺(tái)，在墻體碰撞下都屬于橋梁結(jié)構(gòu)較為常見的震害情況，這種碰撞行為一般會(huì)引發(fā)各類的危險(xiǎn)情況，如主梁梁端開裂、伸縮縫擠壓等，這類情況都會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成輕微的破壞，但一些情況下，碰撞還會(huì)引發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重的落梁破壞。

為了能夠達(dá)到防落梁系統(tǒng)緩沖裝置的小型化，并在具有小型化的同時(shí)擁有良好的吸能性能標(biāo)準(zhǔn)，很多學(xué)者對(duì)不同材質(zhì)及形狀的組合展開了詳細(xì)的研究。其中，運(yùn)用鋼型制作了四種鋼制緩沖裝置進(jìn)行試驗(yàn)操作，在試驗(yàn)后認(rèn)為鋼制裝置和橡膠緩沖材料的相互比較下，有著較高的吸能性能，這也表明了該材料有著良好的緩沖效果。另外也有學(xué)者針對(duì)蜂窩型與圓筒型這兩種構(gòu)造的橡膠緩沖裝置展開了靜壓縮試驗(yàn)，通過(guò)靜壓縮實(shí)驗(yàn)表明，蜂窩型與圓筒型這兩種構(gòu)造的橡膠緩沖裝置也具有一定的吸能特性，為了更加深入的了解，對(duì)緩沖裝置的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究，并對(duì)蜂窩型緩沖裝置采取了沖擊試驗(yàn)，這樣一來(lái)就會(huì)更為細(xì)致的了解到性能對(duì)溫度的依賴程度和對(duì)沖擊次數(shù)的頻率影響，在此基礎(chǔ)上提出了參照能量守衡原理展開蜂窩型緩沖裝置的設(shè)計(jì)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

總結(jié)緩沖材料對(duì)梁間的沖突影響，可以細(xì)致的規(guī)劃為以下四點(diǎn)：

（1）圓筒型緩沖裝置和普通緩沖裝置相比較下，具有十分顯著的效果，最主要的就是體現(xiàn)在對(duì)于能量的吸收，從這一點(diǎn)不難看出其緩沖裝置的作用較為理想。

（2）在相同的條件下，所設(shè)置的緩沖裝置與不設(shè)置的緩沖裝置相比較后，橋墩的塑性變形逐漸減小，并且設(shè)置圓筒型緩沖裝置時(shí)也是最小。

（3）所設(shè)置的緩沖裝置和不設(shè)置緩沖裝置相比較后，橋梁之間的相對(duì)變位會(huì)顯著減小，并且每個(gè)相鄰的最大變位都趨向相同。

（4）普通的緩沖裝置的耗能較為有限，在計(jì)入耗能與否后，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響其實(shí)并不大。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，公路橋梁的使用對(duì)于出行車輛及人員來(lái)說(shuō)有著十分重要的安全影響，在面臨各種突發(fā)性的地震災(zāi)害時(shí)，公路橋梁的質(zhì)量及安全性能將會(huì)對(duì)橋梁本身起到不同程度的保護(hù)作用，而防落梁系統(tǒng)是在發(fā)生大地震時(shí)，為防止公路橋梁坍塌而設(shè)計(jì)出來(lái)的一種顯著減、抗震的優(yōu)質(zhì)措施，其中包括著梁擱置長(zhǎng)度、連梁裝置以及限位器裝置這三個(gè)部分，在對(duì)防落梁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究中必須要深度考慮到這三個(gè)裝置的重要性作用。目前，在公路橋梁防落梁系統(tǒng)的重要研究與分析中提出了很多關(guān)于多種橋梁防碰撞與防落梁的措施與裝置，這些措施與裝置的提出和規(guī)劃都是更好的保護(hù)公路橋梁在遭受到大地震時(shí)能夠更好的保障橋梁整體不會(huì)被沖擊，這也是在全面提升公路橋梁的安全質(zhì)量，同時(shí)也在響應(yīng)著《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的全新要求。因此，防落梁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究能夠更好的保障公路橋梁質(zhì)量安全，有效保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅晨.公路橋梁設(shè)計(jì)中優(yōu)化公路橋梁各項(xiàng)功能和抗震構(gòu)造的探討[J].黑龍江交通科技，2021（5）：106+108.

[2]高文軍，蘭海燕，張奔牛，等.公路大跨度橋梁建設(shè)期抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)研究[J].橋梁建設(shè)，2021（2）：47-53.

[3]張軒，溫佳年，韓強(qiáng)，等.橋梁結(jié)構(gòu)防落梁與碰撞裝置綜述[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2021（4）：403-420.

[4]李賽，熊倚奇.公路橋梁設(shè)計(jì)中抗震與減隔震技術(shù)的應(yīng)用[J].交通建設(shè)與管理，2021（1）：86-87.

[5]交通運(yùn)輸部關(guān)于《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 2231-01—2020）的解讀[J].城市道橋與防洪，2020（10）：

222-223.

[6]尹永杰.山區(qū)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)與抗震加固措施研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（17）：113-115.

[7]趙安安，趙博，高兆東，等.混凝土空心板橋抗震性能評(píng)價(jià)及提升技術(shù)[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），

2020（5）：616-625.

[8]邢心魁，王逸飛，雷震霖，等.公路橋梁連梁裝置研究進(jìn)展[J].工程抗震與加固改造，2019（4）：140-145+114.

[9]賈威.榫形防落梁裝置的抗震性能及其在連續(xù)梁橋中的應(yīng)用研究[D].北京交通大學(xué)，2019.

[10]袁旭斌，陳可.北京地區(qū)公路舊橋抗震性能評(píng)估研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2019（1）：244-246.