天津市市政工程设计研究院昆明分院 云南昆明 650000
摘要：社会经济的发展，我国的桥梁工程建设越来越多，在桥梁结构设计的过程中，减隔震技术有了很大进展。桥梁结构一旦遭到破坏，则造成的损失无法弥补。近年来，山区地震频发，由此引起了相关工作者对桥梁抗震设计的高度重视。地震灾害在一定程度上会破坏山区桥梁，甚至导致桥梁出现崩塌，破坏交通路网，从而直接影响震后救援工作的顺利开展。基于此，在建设山区桥梁的过程中需严格按照当地地质条件，在具体设计过程中强化抗震设计，且结合相关经验、规范要求实现对各种抗震加固措施的大力研究，并付诸实践，提高桥梁的抗震性能，确保公路交通安全。
关键词：减隔震设计；桥梁工程；结构设计
引言
桥梁减隔震技术是重要的抗震技术措施之一，其能够解决传统抗震思想弊端，还能够促进桥梁结构抗震性能的进一步提高，从而最大限度地减少地震对桥梁的破坏。因此，它在桥梁结构设计中的应用具有重要价值。
1减隔震技术原理
减隔震技术是桥梁隔振和减震抗震设计方法的统称，主要通过结构基础位置的调整达到阻隔地震波传播、隔离地震能量的目的，具体包括减震设计和隔震设计。减震设计是通过在桥梁结构某些特殊位置人为设置阻尼及耗能构件，使其吸收地震波能量而削弱地震对桥梁结构不利影响的相关设计。隔震设计则属于特殊的结构类型，与减震设计不同的是，其具有震动周期的特殊结构，地震发生后能引导和促使结构地震能量的输出，起到缓冲地震能量、保护桥梁结构的作用。隔震设计的本质在于将结构与可能引起结构破坏的面层运动分离，从能量守恒的角度分析隔震设计在任意时刻的能量变化，存在如下能量转换关系：
Ein=Eve+Ee+Ep+Ei（1）
式（1）中：Ein为地震中桥梁结构承受的总能量；Eve为桥梁结构承受的动能和弹性势能；Ee为桥梁结构本身阻尼的能量耗费；Ep为桥梁结构弹性变形的能量耗费；Ei为减隔震设计的能量耗费。在实际设计中，减震设计应与隔震设计相得益彰，共同应对地震波对桥梁结构的危害。桥梁结构减隔震设计主要通过在桥梁建设中安装隔振器，使桥梁结构在水平向获得柔性支撑，延长桥梁结构水平向周期，并按照阻尼器增强结构的阻尼效应，有效降低地震对桥梁结构的不利影响。桥梁结构减隔震设计还能有效分解和改善地震力在结构支座之间的应力分布情况，增强上部结构的支撑作用及对桥梁基础部位的保护作用，调节横向刚度，改善结构扭转平衡。
2桥梁抗震设计实现途径
减隔震技术所实现的隔震或减震效果主要利用的是科学、合理的操作方式，在受到地震的情况下保证不会出现严重的损坏情况。具体工作原理如下：1）在结构设计过程中尽量采用柔性支撑结构形式，通过设置这种结构形式来延长周期，降低地震多造成的比例影响。2）缩短自身周期并且延长结构位移量，可以借助结构能量耗散能力与阻尼值增加的方式来实现，为此需要将一些合理的阻尼器式能量耗散基础元件应用到桥梁结构设计当中。3）为更好地满足桥梁结构在正常使用下的荷载要求与刚度要求，需要将一定间隔部件合理地设置在桥梁结构中，便于将整个桥梁结构支撑起来。为更好地降低地震所造成的不良影响，结构自振周期需适当延长，且需要尽可能地减小结构地震的加速度反应。然而，这种设计方案会导致结构位移量的显著增加，这时为促进结构自振周期的显著减少，防止造成不必要的结构位移增加与位移量过大，就需要合理地增加阻尼结构，最终能够满足减隔震的效果要求。
3减隔震技术在桥梁结构设计当中的应用
3.1减震阻尼器
减震阻尼器通过增加结构阻尼，耗散传入结构的地震能量来减小结构所受的振动。
减震阻尼器种类繁多，根据减震耗能机理的不同，可分为位移相关型阻尼器和速度相关型阻尼器。位移相关型阻尼器耗能能力与位移大小相关，既有一定刚度调节结构，又有一定耗能能力，提供附加阻尼比；速度相关型阻尼器耗能能力与速度大小相关，变形速度越快，阻尼力越大。其中，常见的位移相关型阻尼器有金属阻尼器和摩擦阻尼器，常见的速度相关型阻尼器有黏滞阻尼器和粘弹性阻尼器。
3.2铅芯橡胶支座
此类减隔震装置由普通叠层橡胶支座和高纯度铅芯组合而成，竖向承载力和水平柔性恢复力主要由普通叠层橡胶提供，利用高纯度铅芯塑性性能吸收并耗散地震能量。高纯度铅芯初始剪切模量较高且弹塑性能较为理想，所以，铅芯橡胶支座减隔震装置能在强震条件下满足能耗要求，并提供正常的刚度要求，具备减震和隔震双重功能。
3.3支座
（1）高阻尼橡胶支座。此类减隔震装置主要由添加纤维塑料、石墨等高阻尼橡胶材料制成，其阻尼比是普通叠层橡胶支座的2～4倍。当支座发生剪切变形，材料中的纤维塑料和石墨颗粒便会通过摩擦产生热耗散运动能量，具有与普通支座相同的力学性能以及更高的阻尼比、更突出的减震耗能性能。（2）滑动摩擦支座。聚四氟乙烯滑板支座是当前桥梁结构中最常用的滑动摩擦支座，其主要采用摩擦系数仅为0.06的聚四氟乙烯材料，对中等吨位支座较为适用。如遇地震，当滑动摩擦支座上的支撑性梁体遭受到大于摩阻力的惯性时，梁体和支座滑动面便会出现滑移，使桥梁振动周期大幅延长。
3.4实地考察
桥梁设计人员在确定设计方案时必须深入现场进行全面分析与考察，对现场地质条件进行充分了解，如桥梁施工地点的土质硬度、地基稳定性、桥梁结构周期延长过程中是否会出现共振等各种问题。在深入了解这些问题和实际情况以后，需要确定隔震技术是否可以在桥梁设计中应用取得良好的效果。此外，在全面勘察桥梁施工现场后，需要对这项技术的实用性进行综合分析。只有将减隔震技术应用到桥梁结构设计中，并进行科学的计算与分析，才能确定这项技术在桥梁结构设计中应用所产生的预期效果；只有全部应用条件相符，才能积极地开展桥梁结构设计工作，确保桥梁结构抗震性能达标且更加安全、稳定地运行。
4 减隔震支座在桥梁设计中的应用
隔震装置的设计可以从隔震支座的布置、各隔震装置的直径、水平位移、阻尼等方面进行。可选用橡胶支座来设计隔震支座的布置。在布置时，隔震支座之间的距离应在 2m 左右，并尽量保持一致。同时，还应减小桥梁的扭转。上部结构中心和隔震支座刚度重心可以协调，使二者尽可能保持一致状态，有效降低桥梁的扭转力。隔震支座的直径应控制在一个统一的范围内，因为隔震支座的直径受桥梁的允许值和桥梁类型的影响，所以直径的大小是根据桥梁的实际情况来选择的。为了准确测量隔震支座的水平位移距离，可以先计算桥梁隔震设计中支座力的标准刚度差值。结合计算结果，可以计算出水平位移的距离，水平位移值应始终保持在允许范围内。
结语
综上所述，地震引发桥梁结构破坏的同时还会带来巨大的经济损失，严重危害人们的生命财产安全，减隔震技术能有效克服传统抗震装置的缺陷，加速桥梁结构内地震力的消散，有效提升结构自身的安全性和稳定性。经过本文分析可知，不同减隔震装置和支座形式减隔震支撑效果不同，在桥梁设计阶段，必须结合桥梁工程实际进行减隔震装置的科学合理选择，并通过加强细部设计，不断提升桥梁结构整体质量水平。
参考文献：
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