抗震技術(shù)——橋梁的減、隔震技術(shù)

橋梁的減、隔震技術(shù)作為一項重要的抗震技術(shù)措施，可以在解決傳統(tǒng)抗震思路弊端的同時顯著提升橋梁結(jié)構(gòu)抗震性，將地震對橋梁的損害降到最低，因此其在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用具有重要價值。橋梁的減隔震技術(shù)主要是通過科學(xué)以及合理的設(shè)計措施而使其結(jié)構(gòu)體系能夠達到一定的隔震或者減震的作用，以確保其結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。根據(jù)結(jié)構(gòu)體系對地震響應(yīng)的基本規(guī)律，橋梁減隔震技術(shù)的具體作用原理可概括為三點：

1、延長結(jié)構(gòu)自振周期。在結(jié)構(gòu)中通過設(shè)計柔性支撐結(jié)構(gòu)的方式來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)周期進行延長的目的，使結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)降低，以便減弱地震作用下的地震動響應(yīng)。

2、減小結(jié)構(gòu)位移量。結(jié)構(gòu)自振周期的延長勢必造成結(jié)構(gòu)的位移量增加，為了減小這部分增加的結(jié)構(gòu)位移量，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中以科學(xué)、合理的方法應(yīng)用一些阻尼器式能量耗散元件。發(fā)生地震時隨著結(jié)構(gòu)受力變形增大，阻尼器由原本的彈性狀態(tài)快速進入塑形狀態(tài)，并產(chǎn)生阻尼來消耗地震的能量，以此增加結(jié)構(gòu)的能量耗散能力和阻尼值。

3、合理的剛度值設(shè)計。在設(shè)計柔性支撐結(jié)構(gòu)的同時，應(yīng)該確保在正常使用荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)剛度的合理性，可以在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中增設(shè)專門的間隔裝置，進行支撐整個橋梁結(jié)構(gòu)。

常見的橋梁減隔震技術(shù)有以下三種：

1、鉛芯橡膠支座。鉛芯橡膠支座是一種減隔震支座，它是由普通疊層橡膠支座在其中間豎直地灌入適當(dāng)直徑的鉛芯形成。疊層橡膠支座承擔(dān)橋梁上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的重量和水平位移的功能，地震時鉛芯在橡膠支座剪切變形時，靠塑性變形吸收能量，地震后鉛芯又通過動態(tài)恢復(fù)與再結(jié)晶過程，以及橡膠的剪切拉力的作用，使橋梁自動恢復(fù)原位。鉛芯屈服應(yīng)力較小，地震作用下鋼筋屈服，剛度降低，延長了結(jié)構(gòu)周期，則鉛芯橡膠支座使隔震支座和阻尼器的功能一體化，可以單獨在隔震中使用，沒有必要額外設(shè)置阻尼器，是目前比較理想的減隔震裝置。

2、摩擦擺式支座。1985年美國的Zayas等人提出摩擦擺式支座的減隔震理念，同年由美國地震保護體系（EPS）公司研制而成，并首先用于房屋建筑，而后應(yīng)用到橋梁、大型儲油罐等結(jié)構(gòu)上。相比于其他支座，其承載能力高、隔震效果好，在大跨度橋梁上得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它同時具有減震和隔震的功能。

3、液體粘滯阻尼器。粘滯阻尼器是根據(jù)流體運動，特別是當(dāng)流體通過節(jié)流孔時會產(chǎn)生節(jié)流阻力的原理而制成的，是一種與活塞運動速度相關(guān)的阻尼器。粘滯阻尼器剛開始主要出現(xiàn)在軍工、機械等領(lǐng)域的減震系統(tǒng)中，后來由于其在耗能減振方面的優(yōu)良性能，例如吸收和耗散能量的能力強、阻尼力——位移滯回曲線圓滑飽滿等，逐漸被引入到土木工程領(lǐng)域，并迅速得到了該領(lǐng)域工程設(shè)計人員的認可而廣泛應(yīng)用。

當(dāng)發(fā)生地震時，它通過內(nèi)部相互作用，包括阻尼介質(zhì)與活塞之間的相互作用、阻尼介質(zhì)與油缸之間的相互作用、介質(zhì)之間的相互作用、活塞桿與密封件之間的相互作用實現(xiàn)了機械能轉(zhuǎn)換為熱能并耗散掉，從而在很大程度上削弱了地震的能量。液體粘滯阻尼器作為速度相關(guān)型的耗能元件，它在增加結(jié)構(gòu)阻尼比方面做出了巨大的貢獻，且對結(jié)構(gòu)只提供附加阻尼而不會增大橋梁的剛度。此外，它還具有阻尼系數(shù)調(diào)整幅度大、經(jīng)濟性好、適用性好、維護費用低等優(yōu)點使其在橋梁抗震中始終占領(lǐng)著舉足輕重的地位。

資料參考：《橋梁結(jié)構(gòu)中的減隔震技術(shù)原理研究》周潤翔。