现代桥梁结构设计中减隔震技术的应用分析

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　　摘  要：现代桥梁极为注重结构设计，尤其是结构抗震设计，强调在进行桥梁设计与建设过程中，需要运用有效手段，降低地震对于桥梁的破坏，以对民众生命财产形成有效保护，减隔震设计就是其中一种较为有效的桥梁抗震性能强化手段。在进行桥梁周期延长时，因为随之增加的桥梁位移反应会直接增加桥梁结构设计难度，所以需要将减隔震设备放入塑性区域，以通过对设备自身能量进行消耗的方式，降低桥梁塑性能耗以及结构能耗，进而降低地震运动对于桥梁结构的影响，强化桥梁抵御性能，确保减隔震技术所具有的各项优势可以在桥梁结构设计中得到完全性发挥。通过对减隔震技术的应用，可实现破坏桥梁结构地面运动与桥梁结构的有效隔离，延长桥梁使用寿命，其应用价值不言而喻。通过对减隔震技术相关内容的介绍，对减隔震技術在桥梁结构设计中的应用步骤展开分析，进而对该项技术在现代桥梁结构设计中的应用展开全面论述，旨在提升减隔震技术应用水平，促进现代桥梁结构设计发展。
　　关键词：技术原理;减隔震技术;技术适用条件;桥梁结构设计
　　中图分类号：U442.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）22-0167-02
　　Abstract： Modern bridges attach great importance to structural design， especially structural seismic design， and emphasize that in the process of bridge design and construction， it is necessary to use effective means to reduce the damage caused by earthquake to the bridge， in order to protect the lives and property of the people effectively. Seismic isolation design is one of the more effective means to strengthen the seismic performance of bridges. When the bridge period is prolonged， because the increasing displacement response of the bridge will directly increase the difficulty of the bridge structure design， it is necessary to put the seismic isolation equipment into the plastic area， in order to consume the energy of the equipment itself， reduce the plastic energy consumption and structural energy consumption of the bridge， and thereby reduce the influence of seismic motion on the bridge structure and strengthen the resistance performance of the bridge， so as to ensure that the advantages of seismic isolation technology can be fully brought into full play in the design of bridge structure. Through the application of seismic isolation technology， the ground motion of damaged bridge structure can be effectively isolated from the bridge structure， the service life of bridge can be prolonged， and its application value is self-evident. Through the introduction of the related contents of the seismic reduction and isolation technology， this paper analyzes the application steps of the seismic reduction and isolation technology in the bridge structure design， and then comprehensively discusses the application of this technology in the modern bridge structure design， in order to improve the application level of the seismic reduction and isolation technology and promote the development of modern bridge structure design.
　　Keywords： technical principle; seismic reduction and isolation technology; technical application condition; bridge structure design 　　减隔震技术是减震与隔震技术简称，其中隔震会通过在建筑物结构相应位置设置叠层橡胶隔震支座的方式，完成带有复位功能的隔震层设计，进而达到有效延长结构自振周期，降低地震作用影响的目标，可达到良好的防震效果;而减震技术的应用，多以在建筑物结构上设置耗能装置为主，会通过装置产生摩擦，进而运用弹塑性滞回变形、弯曲等，对地震输入结构能量进行消耗，进而达到减小地震影响，保护建筑物结构的效果。
　　1 减隔震技术
　　（1）技术原理。减隔震技术原理主要分为延性设计以及结构控制两个部分：a. 结构控制。桥梁结构控制相对较为复杂，较为常见的控制方式主要有混合控制、主动控制以及被动控制三种，其中被动控制理论是减隔震技术基础与前提。在对该项技术进行应用时，会通过对桥梁结构的合理设计，降低地震运动对于结构的整体影响。通过大量实践表明，在对减隔震技术进行应用时，可通过高质量的结构控制，实现切实强化桥梁抗震性能的目标。b. 延性设计。设计人员会按照桥梁结构受力情况，在适合位置安装塑性铰，以通过对细部结构进行详细构造的方式，达到相应设计预期。良好的延性設计，可在地震发生时降低地震能量对于桥梁结构的影响，能够最大限度对桥梁结构整体性进行保护。即便在发生较高等级地震时，高质量的延性设计也能有效降低桥梁坍塌问题发生可能性，防震效果较为理想。通过实践检验以及科学计算表明，科学的隔震措施，可将桥梁单质量结构最大剪力控制在合理范围内。（2）技术适用条件。由于该项技术较为特殊无法在桥梁结构中得到通用，所以技术使用需要满足一些条件。在进行梁桥建设时，如果工程满足以下条件，便可运用减隔震技术：a. 地震波属于高频波，能量较为集中;b. 桥梁结构规范性水平较高;c. 在进行桥梁设计施工前，施工单位可通过事先设置预设点的方式，对地震运动规律与特点展开评估，进而确定桥梁结构施工要求是否与其相符，进而确定是否适合使用减隔震技术。
　　2 减隔震技术在桥梁结构设计中的应用步骤
　　（1）在对技术进行使用前，需要对已定桥梁设计项目展开实地调研，确定工程项目是否需要使用该项技术，要以实践为基础展开项目设计以及技术应用，应在对实际情况展开全面分析的前提下，利用各项数据信息展开桥梁结构设计，保证设计方案全局效应;（2）确定可以使用技术后，需要对技术具体应用方案展开设计，确定具体设计点与设计目标;（3）在对隔震装备进行选择时，因为隔震装备种类相对较多，质量参差不齐，所以在进行筛选时，需要按照桥梁结构抗震性能要求，有针对性展开装置筛选，以保证最终结构抗震性能;（4）在对减隔震技术进行使用时，需要及时展开减隔震装置检查与修补，要在地震发生之前，对位移设备展开调整，做好设备修补以及完善等工作，以为设备使用性能发挥提供可靠保障;（5）在正式对减隔震技术进行使用前，需要先对周边环境展开勘测，确定施工现场是否安全，明确地质条件是否与技术应用需求相符，进而为设计顺利完成奠定良好基础。
　　3 具体应用
　　（1）高阻尼橡胶支座。该橡胶支座具有提升结构能量消耗量以及延长结构自振周期的优势，在对其进行具体运用时，需要按照外力大小对支座刚力展开调节。如果所遇外力相对较大，桥梁发生变形问题，此时支座会产生较低刚力;而在外力较小的环境中，桥梁变形问题也会得到有效控制，其会产生较高刚力。在刚力作用下，在遇到地震等灾害时，支座所具有的柔性能够达到有效抵御地震所产生压力的效果，会对桥梁结构形成有效保护。（2）滑动摩擦支座。国内滑动摩擦支座多以聚四氟乙烯滑板支座为主，支座摩擦板以聚四氟乙烯材料为主，和不锈钢材料所产生的摩擦系数在0.06左右。在地震灾害发生时，会在地震活动作用下，滑动摩擦型支座支撑梁体所受摩擦力没有大于惯性力时，梁体与支座之间的滑动面会开始发生滑移，进而能够达到延长桥梁结构振动周期的效果。（3）梁间连接器。梁间连接器主要是针对落梁问题的，会在桥梁遭受损坏时，对桥梁结构形成保护。按照实用性以及连接难度，连接器应用主要有两种措施：第一，将连接装置安装在桥梁腹板位置，会通过对连接钢板的运用，对两端进行连接，并会在两侧进行预留槽设计，会在预留槽上安装垫板以及固定螺栓，此种方式会通过对预留槽作用的合理运用，对位移问题形成有效限制;第二，会在桥梁两翼位置进行连接器安装。在具体进行连接应用时，还存在着其他连接手段，设计单位以及施工单位需要按照桥梁具体情况以及地区地震运动规律等，对连接方案开展科学选择与应用。（4）粘滞阻尼器。在对粘滞阻尼器进行使用时，会通过对活塞运动前后压力差异的运用，在引导滞流体通过节流孔过程中，产生相应消耗与阻尼力。通过研究发现，此种类型阻尼器主要具备以下两个方面的特征：a. 阻尼器使用不会对桥梁使用形成影响。在由稳定变化所产生的变形作用下，弹塑性阻尼器与摩擦阻尼器想要实现自由变形，就需要摆脱装置摩擦力以及相应作用力的限制，会对桥梁使用形成一定影响，而在对粘滞阻尼器进行使用时，其变形过程并不会产生抗力，所以不会对桥梁使用形成干扰;b. 不会增加桥墩受力数值。其他类型阻尼器在使用时，其装置摩擦力、屈服力通常为常数值，在桥墩达到最大变形时，各项数值也会随之出现明显增加的趋势，而粘滞阻尼器在进行应用时，其阻尼力会保持在最小状态，数值几乎趋近于零，在桥墩发生快速变形时，其变化会处于最小状态，内力数值也相对较小。（5）铅芯橡胶支座。该支座是将一个或多个铅芯插入分层橡胶所形成的减震隔震装置，会在对结构周期进行延长的同时，实现对地震能量的有效消耗。因为铅芯力学特性较为理想，可与分层橡胶支座有机融合在一起，弹塑性以及耐疲劳性能较高，所以极为适合作为减隔震材料。支座所拥有的诸多性能可以在地震过程中对地震能量形成有效消耗，可在提高桥梁抗震性能的同时，满足桥梁刚度以及屈服强度等性能要求，在桥梁结构抗震设计中应用较为广泛。
　　4 技术应用不足与应对策略
　　（1）问题。虽然技术应用具有诸多价值以及优势，但在实际应用时，还存在着一定问题：a. 使用规范性不足。因为该项技术在国内应用时间相对较短，受到技术方面限制，技术应用在装置在设置方面还存在着规范性不足的问题，装置安装以及细节处理等还需进一步展开完善与优化;b. 适用条件有限。正如上文所述，减隔震技术并不适合于所有的桥梁工程，技术使用存在一定局限，需要事先展开调研与分析;c. 缺乏实际检验。由于技术应用环境较为特殊，在进行桥梁结构设计时，无法对减隔震装置实施真正的地震条件检验，只有在地震发生时，才能清楚认识到装置抗震性能，装置应用较为被动。（2）策略。为妥善解决上述问题，确保减隔震技术可以在当今桥梁工程建设中发挥出更大的作用，有关研究机构以及建设单位一方面应加强对技术的深层次研究，要在现有技术研究结构基础上，结合实际应用问题，对技术应用以及相关装置设备展开调整与优化，做好技术创新，确保传统技术应用问题可以得到妥善解决，技术应用效果可以得到最佳;另一方面应构建起健全的技术应用规范，做好技术应用管理与细节处理约束。
　　5 结束语
　　通过本文对减隔震技术相关内容的介绍，使我们对减隔震技术原理以及适用条件等基本情况有了更加清晰的认知。各桥梁工程建设单位要明确认识到该项技术应用所具有的价值与作用，应结合桥梁抗震要求以及抗震特点，将技术巧妙运用到桥梁结构设计之中，以通过安装滑动摩擦支座、铅芯橡胶支座等手段，实现对减隔震技术的有效运用，确保技术抗震性能以及其他应用价值可以在桥梁结构设计中得到完全性发挥，进而达到最优化桥梁工程施工模式。
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