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标题	桥梁抗震设计与减隔震设计的比较
范文	王璐 摘要： 桥梁工程的抗震设计一般在静力设计的基础上进行，通过对某座四跨连续梁桥进行抗震设计及减隔震设计，探究这两种方法的原理，分析该方法的特点并对这两种方法进行比较，得出其适用范围并为抗震设计手算方法提供实例。 Abstract： The seismic design of bridge engineering is generally carried out on the basis of static design. Through the design of seismic design and seismic isolation of a four-span continuous girder bridge， the principle of these two methods is explored， and the characteristics of the method are analyzed. These two methods are compared to obtain their scope and provide examples for the seismic design manual method. 关键词： 抗震设计;减隔震设计;支座 Key words： seismic design;seismic isolation design;bearing 中图分类号：P733.22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）07-0111-04 1 延性抗震设计原理 采用延性概念来设计抗震结构，要求结构在预期的设计地震作用下必须具有一定可靠度保证的延性储备。延性抗震设计实质是通过让结构在特定部位形成塑性铰，结构整体进入延性状态而起到减震耗能的作用。其延性系数越大，所造成的结构损伤程度也越大。采用“抗震”对策进行设计，为结构提供较强抗震能力[1]。《公路工程抗震设计规范》规定：抗震设计是采用能力设计方法的延性设计。 2 减隔震设计原理 桥梁减隔震技术是一种工程抗震手段，其特点是先进、经济和简便。减震是利用特制减震构件或者装置，让其在出现强震的情况下提前进入塑形，产生大阻尼，从而将进入结构体系的能量消耗掉;隔震的原理是通过隔震体系，尽量让主体结构中进入更好的地震能量，最大限度的降低结构的地震反应[2]。 一般情況下，减、隔震设计的情况包括如下几种[3]： ①桥梁整体的基本周期较短，桥梁下部结构刚度较大，上部结构为连续形式。 ②由于桥梁下部结构刚度不一致，为便于调节各桥墩刚度，引入减隔震装置，如此可避免刚度较大桥墩承担很大惯性力的情况。 ③场地条件较好，长周期范围所含能量较少，预期地面运动具有较高的卓越频率等情况。 3 延性抗震设计与减隔震设计的对比 延性抗震设计和减隔震技术在抗震原理上是相似的，其原理都是利用延长周期的方式避开地震能量集中的周期范围，然后通过增大阻尼的方式耗散能量，最大限度的降低地震反应。然而，两者在具体的实施方法上存在较大区别，具体分析如下： ①延性抗震设计中重点考虑了如何使结构能够承受更大的地震能量，因为该设计容许较大的地震能量自地面传递到结构的重要构件上;而减隔震技术不同，它需要将地震能量大大降低后才能传递到结构的重要构件上，其地震能量会大部分传递给减隔震装置。 ②延性抗震设计由于要求选定结构构件的特定部位屈服，使其形成塑性铰，将刚度延长周期降低，从而起到增大阻尼的作用，所以说对结构构件的损失是无可避免的，并且震后极难修复。但减隔震技术不同，它通过设置减隔震装置达到延长周期的目的，同时增大阻尼，能够将能量大大降低。所以，对于结构构件的损伤是极小的，并且后期的修复也较为容易 [1]。 4 桥梁抗震设计实例 如图1所示，某一四跨连续梁桥，跨径组合为25+30+30+25m。预应力混凝土连续箱梁为其上部结构，高1.5m，宽18m。三道防撞栏杆质量共2.6t/m，桥面铺装厚13cm，箱梁的混凝土用量为0.6m3/（m2桥面）。采用双柱式桥墩，墩柱为实心钢筋混凝土截面，具体是1.35m（横向）×1.5m（纵向），如图2所示，横向间距为4.15m，采用C30混凝土。如图3所示，为墩柱截面纵筋配筋率采用尺寸及配筋。主筋为直径25mm的II级钢筋，净保护层4cm。箍筋为直径12mm的II级钢筋，纵向间距：塑性铰区段为10cm，塑性铰以外为20cm。 抗震设计的要求： 对两种支座设置方式进行比较： ①中墩每一立柱顶设置一个固定盆式支座，其它立柱顶设置单向活动盆式支座。 ②在每一立柱顶均设置一个普通板式橡胶支座（边墩为GJZ400×700×78，中墩为GYZ900×138）。 其支座设置的两种方式，分别代表抗震设计和减隔震设计原理。第一种方法在中墩每一立柱顶设置一个固定盆式支座，其它立柱顶设置单向活动盆式支座。属于抗震设计，目的是设法提高固定墩的抗震能力。第二种方法在每一立柱顶均设置一个普通板式橡胶支座（边墩为GJZ400×700×78，中墩为GYZ900×138）。采用减隔震概念设计，上部结构为连续梁形式下部结构刚度比较大，采用普通板式橡胶支座以延长结构周期、减小地震反应，并分散上部结构惯性力。 4.1 采用延性抗震法计算 4.1.1 设计地震力计算 5 结论 通过对抗震设计和减隔震设计这两种方法的比较，得出以下结论： ①对于同一桥梁结构，抗震设计要求的结构内力大小要大于减隔震设计的结构内力。抗震设计主要依靠自身具有的强度，延性，耗能能力来抗震，设计是通过增加结构的强度和延性来实现。而减隔震技术是通过引入隔震装置改变结构在地震中的动力响应特性，减少地震输入，外加耗能机制作为主要的抗震构件，以结构构件为辅。 ②为桥梁抗震设计和减隔震设计提供具体的计算过程，将公式应用于具体实例中让人更好地理解计算过程。 ③施加轴力对截面进行弯矩—曲率分析时，需要在分析软件中自定义截面和钢筋位置，得出相应的结果。 ④延性概念设计抗震结构，对在预期内设计地震作用下的延性储备具有较高要求，其必须可靠安全。 由于两种抗震设计适用范围不同，一般情况下，完全延性结构类型的抗震设计比较适用于普通的公路桥梁，其具有较高的经济效益，而完全弹性结构形式的抗震设计比较适用于那些关键性桥梁，比如容易对社会造成较大危害的、为救灾提供紧急车辆通行的，两种抗震设计各有利弊，应结合具体情況具体分析，合理选择最佳方案。 减隔震技术不仅结构的抗震性能良好，还具有较高的经济效益，未来该方案在实际工程中的应用必将越来越广泛。 参考文献： [1]李红卫，蒋信萍，石岩，刘锡媛，王东升.山区连续梁桥隔震设计研究中的隔震度因素探讨[J].公路交通科技（应用技术版），2014（06）. [2]林永楷.曲线梁桥地震响应分析与减隔震研究[D].西安：长安大学，2014. [3]夏超逸，雷俊卿.桥梁防震减震与评估加固的对策研究[A].北京交通大学：中国公路学会桥梁和结构工程分会2008年全国桥梁学术会议[C]. [4]刘鹏.桥梁抗震的减隔震技术[J].科技资讯，2006，33：247-248. [5]王克海，李冲，李悦.中国公路桥梁抗震设计规范中存在的问题及改进建议[J].建筑科学与工程学报，2013（02）.
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