橋梁工程抗震設(shè)計的主要內(nèi)容和方法

1、橋梁工程抗震設(shè)計的主要內(nèi)容和方法通過本學(xué)期所學(xué)的土木工程地質(zhì)，我們初步了解到了橋梁工程。橋梁 是 交通生命線工程中的重要組成部分，震區(qū)橋梁的破壞不僅直接阻礙了及時救 災(zāi)行動，使得次生災(zāi)害加重，導(dǎo)致生命財產(chǎn)以及間接經(jīng)濟(jì)損失巨大，而且給災(zāi) 后的恢復(fù)與重建帶來困難。在近30年的國內(nèi)外大地震中，橋梁破壞均十分嚴(yán)重，橋梁震害及其帶來的次生災(zāi)害均給橋梁抗震設(shè)計以深刻的啟示。在以往地震中城市高架橋或公路上梁橋的墩柱的屈曲、開裂、混凝土剝落、壓潰、剪斷、 鋼 筋裸露斷 裂等震害，橋梁防震越來越受到各國工程師的重視。所以結(jié)合所學(xué)現(xiàn) 代剛橋等知識及搜集的資料，本文將大致講述橋梁工程抗震設(shè)計的主要內(nèi)容和 方法。首先

2、我們了解下地震帶給橋梁的具體破壞影響，這樣才可以采取相應(yīng)措施 來防止。橋梁上部結(jié)構(gòu)由于受到墩臺、支座等的隔離作用，在地震中直接受慣性力作用而破壞的實(shí)例較少，由于下部結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞則是橋梁結(jié)構(gòu)破壞的主要形式，下部結(jié)構(gòu)常見的破壞形式有以下幾種：1）支承連接部件失?。汗潭ㄖё鶑?qiáng)度不足、活動支座位移量不夠、橡膠支座與梁支底座 底發(fā)生滑動，在地震力作用下支座破壞，致使梁體發(fā)生位移導(dǎo)致落梁。1）墩臺支承寬度不滿足防震要求，防落梁措施設(shè)計不合理，在地震力作用下，梁、墩臺間出現(xiàn)較大相對位移，導(dǎo)致落梁現(xiàn)象的發(fā)生。2）伸縮縫、擋塊強(qiáng)度不足，在地震力作用下伸縮縫碰撞破壞擠壓破壞、擋塊剪壞切破， 都起不到

3、應(yīng)有作用，導(dǎo)致落梁。接下來將從兩個方面講述抗震設(shè)計?？拐鹪O(shè)計的主要內(nèi)容目前橋梁工程的設(shè)計主要配合靜力設(shè)計進(jìn)行，但貫穿整個橋梁設(shè)計的全過程。與靜力設(shè)計一樣，橋梁工程的抗震設(shè)計也是一項綜合性的工作。橋梁抗 震設(shè)計的任務(wù)，是選擇合理的結(jié)構(gòu)方式，并為結(jié)構(gòu)提供較強(qiáng)的抗震能力。具體 來 說，有以下三個部分：1正確選擇能夠有效抵抗地震作用的結(jié)構(gòu)形式；2合理的分配結(jié)構(gòu)的剛度，質(zhì)量和阻尼等動力參數(shù)，以便最大限度的利用構(gòu)件 和材料的承載和變形能力；3正確估計地震可能對結(jié)構(gòu)造成的破壞，以便通過結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和其他抗震措施，使損失控制在限定的范圍內(nèi)。一、抗震設(shè)計流程橋梁工程的設(shè)計一般都要包括五個部分，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)選定，抗

4、震概念設(shè) 計，地震反應(yīng)分析，抗震性能驗(yàn)算和抗震構(gòu)造設(shè)計。其中地震反應(yīng)分析和抗震性能驗(yàn)算工作量最多，且最為復(fù)雜。如果采用三 級設(shè)防的抗震設(shè)計思想，上面的兩個部分就要做三個循環(huán)，即對于每一個設(shè) 防 標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行一次地震反應(yīng)分析，并進(jìn)行相應(yīng)的抗震性能驗(yàn)算，直到結(jié)構(gòu)的抗 震 性能滿足要求。二、抗震概念設(shè)計抗震概念設(shè)計是從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策；概 念設(shè)計是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等獲得的基本設(shè)計和設(shè)計思想，正確地解決結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達(dá)到合理抗震設(shè)計的目的。合理的抗震概念設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)度、剛度和延性等指標(biāo) 上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)

5、防的目標(biāo)。該階段的主要任 務(wù) 使選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系，主要橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一般要求進(jìn)行。對于采用延性概念設(shè)計的橋梁，還包括延性類型選擇和塑性耗能機(jī)制選擇。從抗震的角度來看，理想的橋梁結(jié)構(gòu)體系布置應(yīng)該是：1）從幾何線性看：是直橋，而且各橋墩高度相差不大。2）從結(jié)構(gòu)布局上看：上部結(jié)構(gòu)是連續(xù)的，伸縮縫應(yīng)該盡可能少；橋梁保持小跨 徑；在多個橋墩布置彈性支座；各個橋墩的強(qiáng)度剛度在各個方向都相同；基礎(chǔ)是建造在堅硬的場地上。實(shí)際工程中，由于各種限制條件，可能不能全部滿足但也應(yīng)該盡量滿足以上原則。進(jìn)行地震反應(yīng)分析，正確預(yù)測地震對橋梁結(jié)構(gòu)的影響是進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計 的基礎(chǔ)。地震反應(yīng)分析要解決三個關(guān)鍵問題：1）

6、確定合適的地震輸入2）建立結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及振動方程：一般采用有限元方法將結(jié)構(gòu)離散化， 建立橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，然后確定各離散單元的力學(xué)特性，最終建立相應(yīng)的地震振動方程。3）選擇合適的方法求解地震振動方程得到地震反應(yīng)。下面將詳細(xì)解決這三個問題1地震輸入的確定在確定性地震反應(yīng)分析中，一般采用兩種地震動輸入，即地震加速度反應(yīng) 譜和地震動加速度時程。采用反應(yīng)譜法進(jìn)行地震反應(yīng)分析時，一般采用地震加速度反應(yīng)譜作為地震 輸入。反應(yīng)譜的選取比較簡單，一般根據(jù)場地條件和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)規(guī)范選取。如果做過場地地震安全性評價，則可以選取場地的設(shè)計反應(yīng)譜作為輸入。采用動態(tài)時程法進(jìn)行地震反應(yīng)分析時，一般采用地震動加速度

7、時程作為地 震輸入。地震動加速度時程的選擇主要有三個方法，即直接利用地震記錄、采用人工地震加速度時程和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化地震加速度時程。選擇加速度時程時，必須把握住三個特征，即加速度峰值的大小，波形和強(qiáng)震持續(xù)時間。在選擇強(qiáng)震記錄時，除了最大峰值加速度應(yīng)符合橋梁所在地區(qū)的設(shè)防要求外，場地條件也應(yīng)該盡量接近，也就是該地震波的主要周期應(yīng)盡量接近于橋址場地附近同類地質(zhì)條件下的強(qiáng)震記錄，則是最佳選擇，應(yīng)優(yōu)先采用。在地震反應(yīng)分析中，地震反應(yīng)一般分別沿兩個最不利方向，縱橋向和橫橋 向輸入。而且縱橋向或橫橋向地震驗(yàn)算是分別進(jìn)行的，不考慮正交地震力的合成。關(guān)于豎向地震輸入，我國鐵路工程和公路工程抗震設(shè)計規(guī)范都規(guī)定，只有

8、位于烈度為9度區(qū)的懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮豎向地震力作用，其地震力系數(shù)為水平向的0.5倍。但需要指出來的是，拱橋?qū)τ谪Q向地震非常敏感，一般都應(yīng)考慮。地震動的輸入方式又可分為同步，不同步多點(diǎn)輸入。對于小中橋梁，進(jìn)行 同步輸入。對于橋梁長度很大的橋梁，各支撐點(diǎn)可能位于顯著不同的場地土上，由此導(dǎo)致各支撐處輸入地震動的不同，在地震反應(yīng)分析中就要考慮多支撐不同激勵簡稱多點(diǎn)激振。即使場地土情況變化不大，也可能因地震動沿橋縱軸向先后到達(dá)的時間差，引起各支承處輸入地震時程的相位差，簡稱行波效應(yīng)。2地震振動方程及結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的建立有總剛度矩陣，總質(zhì)量矩陣，總阻尼矩陣等方程。此處主要講結(jié)構(gòu)力學(xué)模型 的建立。1）動力計算模型

9、的建立采用有限元模型描述橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征時，必須將結(jié)構(gòu)離散化，這包括 結(jié)構(gòu)本身的單元劃分，支承連接部分的特殊處理，墩臺基地支承的邊界處理為了真實(shí)的模擬結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征，所建立的計算模型必須如實(shí)的反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何，材料特性，以及各構(gòu)件的邊界連接條件。2）上部結(jié)構(gòu)的計算模型一般來說，橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要由運(yùn)營荷載控制。震害資料也表明， 上部結(jié)構(gòu)自身的震害非常少見。采用能反映上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布和剛度特征的簡化的脊梁模型來模擬上部結(jié)構(gòu)的工作特性。橋梁結(jié)構(gòu)的抗震慣性力主要集中在上部結(jié)構(gòu)，控制下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要是上部結(jié)構(gòu)通過支座傳遞下來的水平慣 性力，而這一慣性力，主要取決于上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、下部結(jié)構(gòu)的剛

10、度、以及 支 座連接條件。因此，在橋梁抗震設(shè)計中，橋梁上部結(jié)構(gòu)的剛度模擬不必太精細(xì),在許多情況下甚至可以假設(shè)為剛體，但上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量必須盡可能正確模擬。3）墩柱的計算模型在地震反應(yīng)分析中，墩柱是關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。上部結(jié)構(gòu)的重力和地震慣性力通過墩柱傳遞給基礎(chǔ)，而地震動輸入又通過墩柱傳遞給上部結(jié)構(gòu)。另一方 面, 目前普遍接受的抗震設(shè)計思想一般要求墩柱具備一定的非彈性變形及耗能能 力。 因此，正確建立墩柱的計算模型，即正常模擬墩柱的剛度和質(zhì)量分布非常重 要。橋梁墩柱一般采用單元模擬，但單元的劃分要恰當(dāng)。因?yàn)閱卧膭澐譀Q定 了堆聚質(zhì)量的分布，從而決定了振型的形狀和地震慣性力的分布。對于一般的混凝土橋梁，

11、上部結(jié)構(gòu)的慣性力貢獻(xiàn)對墩柱的地震反應(yīng)起控制作用，墩柱自身的貢獻(xiàn)很小。這時，墩柱的單元劃分可以適當(dāng)粗糙。反之，如果是重力式橋墩,或者高墩，橋墩的自身貢獻(xiàn)則比較大，此時，墩柱的單元劃分就不能太粗糙。四、抗震驗(yàn)算橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的最終目的是正確地估計地震可能對結(jié)構(gòu)造成的破壞，以便通過結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及其他抗震措施，使損失控制在限定的范圍內(nèi)。因 止匕, 恰當(dāng)而有效抗震能力驗(yàn)算是橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一個重要組成部分。橋梁工程的大部分質(zhì)量都集中在上部結(jié)構(gòu)，因而，地震慣性力也主要集中 在上部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力一般通過支座傳遞給墩柱，再由墩柱傳遞給基礎(chǔ)，進(jìn)而傳遞給地基承受。一般來說，上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要由恒

12、載，活載，溫度荷載等控制。而墩柱 在地震作用下將會受到較大剪力和彎矩作用，一般由地震反應(yīng)控制設(shè)計。因 止匕, 墩柱，以及保持上、下部連接可靠的支座等連接構(gòu)件，是橋梁抗震驗(yàn)算的主要部分。大量震害資料表明：橋梁震害主要產(chǎn)生在下部結(jié)構(gòu)，即使是上部結(jié)構(gòu)破壞 的境況，也往往是由于下部結(jié)構(gòu)的破壞或大變形造成的。橋梁結(jié)構(gòu)中普遍采用的鋼筋混凝土墩柱，具破壞形式主要有剪切破壞和彎 曲破壞。比較高柔的橋墩，多為彎曲型破壞；而矮粗的橋墩多為剪切破壞；介于兩者之間的，為混合型；橋梁支座的震害也極為普遍，破壞形式主要是活動支座脫落，以及支座本 身構(gòu)造上的破壞等。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算中，不僅要驗(yàn)算墩柱的抗彎能力和抗

13、剪能力， 還要驗(yàn)算支座等連接構(gòu)件能否有效工作。1結(jié)構(gòu)破壞準(zhǔn)則迄今為止，前人已經(jīng)提出了許多結(jié)構(gòu)地震破壞準(zhǔn)則，主要有強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則， 變形破壞準(zhǔn)則，能量破壞準(zhǔn)則，變形和能量雙重破壞準(zhǔn)則，以及基于性能的破壞準(zhǔn)則。目前較為實(shí)用的是強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則和延性破壞準(zhǔn)則。2鋼筋混凝土墩柱的抗彎能力驗(yàn)算鋼筋混凝土墩柱的抗彎能力驗(yàn)算包括抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算和延性能力驗(yàn)算。抗彎 強(qiáng)度驗(yàn)算采用強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則進(jìn)行，要求地震作用下墩柱的最大彎矩小于墩柱的抗彎強(qiáng)度。我國現(xiàn)行的公路工程抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，強(qiáng)度驗(yàn)算按現(xiàn)行公路橋涵設(shè)計規(guī)范進(jìn)行。如果允許墩柱出現(xiàn)非彈性變形，則采用延性破壞準(zhǔn)則驗(yàn)算墩柱的延性能力 根據(jù)延性破壞準(zhǔn)則，結(jié)構(gòu)是否被破壞取決于塑

14、性變形的大小。鋼筋混凝土墩柱的抗剪強(qiáng)度采用強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則進(jìn)行驗(yàn)算，即要求地震引起 的墩柱最大剪力小于墩柱的抗剪強(qiáng)度。五、抗震構(gòu)造設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造設(shè)計一般包括兩個方面，即墩與梁的連接構(gòu)造設(shè)計和墩柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在歷次破壞性地震中，由于鏈接構(gòu)造的設(shè)計缺陷引起的落梁震害及其常見。在實(shí)際抗震設(shè)計中，世界各國普遍采用構(gòu)造措施防止落梁震害，包括兩個方面:1、限制支承連接部位的支承面最小寬度；2在相鄰梁之間安裝縱向約束裝置。需要指出的是，斜梁與曲線梁橋的梁端較易發(fā)生落梁，需要特別重視在梁 端至墩、臺帽或蓋梁邊緣之間的距離設(shè)置。實(shí)際設(shè)計中應(yīng)結(jié)合具體情況設(shè)計。接下來將講述橋梁工抗震設(shè)計中常見的幾種方法?？拐鹪O(shè)

15、計主要方法1反應(yīng)譜法人類在與地震的斗爭中發(fā)展了各種抗震分析方法，分為確定性方法和概率性 方法兩大類。靜力法、反應(yīng)譜法和時程分析法均屬于確定性方法 ，隨機(jī)振動、 虛擬激勵法屬于概率性方法。通常所說的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析，就是建立結(jié)構(gòu)地震 振動方程，然后通過求解振動方程得到結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)（位移、內(nèi)力等）的過程。反應(yīng)譜的定義在結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展中，靜力法、反應(yīng)譜法和動力時程分析法三個階段的形成和發(fā)展是人類對自然規(guī)律認(rèn)識的不斷深入與完善的過程。反應(yīng)譜理論考慮了結(jié)構(gòu)物的動力特性，而且簡單正確地反映了地震動的特性，因此得到了廣泛 認(rèn)可和應(yīng)用。廣義線性單自由度體系一個場地記錄到的地震動與多種因素有關(guān)，比如場 地條件

16、、震中距和震源深度、震級、震源機(jī)制和傳播路徑等等。由于諸多隨機(jī)因素的影響使得由不同記錄得到的加速度反應(yīng)譜具有很大的隨機(jī)性。各規(guī)范反應(yīng)譜之間存在一些差別，工程抗震設(shè)計中采用動力放大系數(shù)作為地震荷載的描 述，其根據(jù)規(guī)定的反應(yīng)譜曲線及體系的自振周期確定。在橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中還引入了綜合影響系數(shù)以考慮結(jié)構(gòu)的延性耗能作用。對于多質(zhì)點(diǎn)體系可利用振型分解成一系列相互獨(dú)立的振動從而可以利用單質(zhì)點(diǎn)體系的反應(yīng)譜理論來計 算， 最后將各個振型的最大反應(yīng)按適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ嘟M合（如SRSS CQC IGQC等）即 得到多質(zhì)點(diǎn)體系的各項反應(yīng)值12。反應(yīng)譜方法的優(yōu)缺點(diǎn)反應(yīng)譜方法的優(yōu)點(diǎn)是概念簡單、計算方便，可以用較少的計算量獲得

17、結(jié)構(gòu) 的最大反應(yīng)值。反應(yīng)譜方法的缺點(diǎn)是：（1） 地震響應(yīng)分析時必須重視振型數(shù)的 取值。由于大跨度橋梁的自振頻率在一個相當(dāng)寬的頻帶內(nèi)密布，而地震波一般都是寬帶激勵，因此在用反應(yīng)譜方法做大跨度橋梁的分析時，必須選取足夠數(shù)量的振型。（2）原則上只適用于線性結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu) 在強(qiáng)烈地震中一般都要 進(jìn)入非線性狀態(tài)，彈性反應(yīng)譜法不能直接使用。（3）地震反應(yīng)譜失掉相位信息。 經(jīng)疊加得到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)最大值是一個近似值。2延性抗震設(shè)計的基本概念延性的定義和指標(biāo)延性抗震設(shè)計主要是利用結(jié)構(gòu)、構(gòu)件自身的延性耗能能力 來抵抗地震作用，設(shè)計時是通過增加結(jié)構(gòu)、構(gòu)件延性來實(shí)現(xiàn)，對結(jié)構(gòu)允許出 現(xiàn) 塑性錢的部分進(jìn)行專門的延性設(shè)計。延

18、性抗震設(shè)計的基本思想：結(jié)構(gòu)構(gòu)件可 以 發(fā)生塑性變形，可以發(fā)生一定的損壞，但結(jié)構(gòu)不倒塌是必須能得到保證的，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，使結(jié)構(gòu)具有一定的滯回特性，這種特性足以抵抗大地震產(chǎn)生的彈塑性變形，設(shè)計預(yù)期的大地震發(fā)生時，滯回延性要低于地震激起的反復(fù)彈塑性變形循環(huán)，免于倒塌破壞的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的最低目標(biāo)必須始終得到保證。在抗 震 設(shè)計時，使結(jié)構(gòu)具有延性特征，首先要確定度量延性量化的設(shè)計指標(biāo)。通常 用 位移延性系數(shù)和曲率延性系數(shù)作為延性量化設(shè)計的指標(biāo)。位移延性系數(shù)定義為構(gòu)件屈服后的位移與屈服位移之比。曲率延性系數(shù)定義為截面屈服后的曲率與屈服曲率之比。靜力延性指標(biāo)與動力延性指標(biāo)地震動的隨機(jī)性使鋼筋混凝土的動力延性指

19、標(biāo) ， 在實(shí)際中無法準(zhǔn)確表示，結(jié)構(gòu)在遭遇設(shè)計預(yù)期的大地震時，地震動作用使結(jié) 構(gòu)經(jīng) 歷的反復(fù)變形循環(huán)情況無法事先預(yù)知，所以，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動力延性指標(biāo)在 地震動作用下也就無法確定。由于無法準(zhǔn)確確定大地震時結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的動力延性 指 標(biāo)，在設(shè)計時通常采用靜力延性指標(biāo)來代替，也可以采用周期反復(fù)荷載試驗(yàn) 驗(yàn) 證靜力延性指標(biāo)。當(dāng)用靜力延性指標(biāo)代替動力延性指標(biāo)時，在周期反復(fù)荷載 作 用下，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在低周疲勞現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性在地震動作用下往 往 會過高地估計。3橋梁減隔震技術(shù)減隔震技術(shù)的概念和發(fā)展減震是人為在結(jié)構(gòu)的某些部位設(shè)置阻尼器或耗能構(gòu)件，改變結(jié)構(gòu)的動力性能，耗 散結(jié)構(gòu)吸收的地震能量，從而降低結(jié)構(gòu)的地

20、震反應(yīng)。隔震則是指通過延長結(jié)構(gòu)的自振周期避開地震卓越周期或減小地震能量輸入，以此降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。對橋梁結(jié) 構(gòu)采用隔震技術(shù)的思想產(chǎn)生由來已久，減隔震技術(shù)自誕生以來，受到了廣泛 的重視 第一座采用減隔震技術(shù)的橋梁是新西蘭的 Motu橋，建于1973年，上部 結(jié)構(gòu)采用滑 動支承隔震，阻尼由U形鋼彎曲梁提供。該橋建成后，減隔震技術(shù)在 橋梁抗震中得 到了迅速推廣。美國第一次將減隔震技術(shù)用于橋梁是在1984年，用于對SierraPoint Bridge進(jìn)行抗震加固。1990年，美國新建了第一座采用 減隔震技術(shù)的橋梁Sexton橋。在日本，第一座建成的減隔震 橋梁是靜崗縣橫跨Keta河的宮川大橋， 完成于

21、1990年，是一座3跨連續(xù)鋼桁架梁橋，采用鉛芯橡 膠支座作為減震構(gòu)件。常用減隔震裝置1）分層橡膠支座。分層橡膠支座，國內(nèi)常稱為板式橡膠支座。其基本構(gòu)造 由薄橡膠片與薄鋼板相互交替結(jié)合而成，支座平面形狀多采用圓形或矩形。在抗 震設(shè)計中主要考慮分層橡膠支座的水平剛度和阻尼作用等因素。橡膠支座的 水 平剪切剛度，指上、下板面產(chǎn)生單位位移時所需施加的水平剪力。橡膠支座通過 在變形過程中消耗能量提供阻尼，這種阻尼主要取決于橡膠層變形的速度。以天 然橡膠為主要材料制作的支座，典型的阻尼比為5 除10 %分層橡膠支座的力 一位移滯回曲線呈狹長形，所提供的阻尼較小，因而在減隔震橋梁設(shè)計中，常與阻 尼器一起使用

22、。2）鉛芯橡膠支座。鉛芯橡膠支座是在板式橡膠支座的基礎(chǔ)上，在支座的中部或中心周圍部位豎直地壓入高純度鉛芯以改善支座阻尼性能的一種減震支座。鉛芯具有良好的力學(xué)特性，具有較低的屈服剪力（約10 MPa）,具有足夠高的初 始剪切剛度（約130 MPa）,具有理想彈塑性性能且對于塑性循環(huán)具有很好的耐 疲勞性能，能夠提供地震下的耗能能力 和靜力荷載下所必需的剛度。因此 ，由鉛 芯和分層橡膠支座結(jié)合的鉛芯橡膠支座能夠滿足一個良好減隔震裝置所應(yīng)具備的要求：在較低水平力作用下，具有較高的初始剛度，變形很??；在地震作用下，鉛 芯屈服，剛度降低，延長了結(jié)構(gòu)周期，并消耗地震能量。3）滑動摩擦型減隔震支座?；瑒幽Σ列?/p>

23、支座利用不銹鋼與聚四氟乙烯材料 之間相當(dāng)?shù)偷幕瑒幽Σ料禂?shù)制成。也稱為聚四氟乙烯滑板支座。這種支座具有摩擦系數(shù)小，水平伸縮位移大的優(yōu)點(diǎn)，作為橋梁活動支座十分適宜。在地震作用下，滑動摩擦型支座允許上部結(jié)構(gòu)在摩擦面上發(fā)生滑動，從而將上部結(jié)構(gòu)能夠傳 遞到下部結(jié)構(gòu)的最大地震力限制為支座的最大摩擦，同時通過摩擦消耗大量的地 震能量。這類支座的缺點(diǎn)是沒有自復(fù)位能力，用作隔震支座時，支座響應(yīng)的可預(yù)測性和可靠性都不盡如人意，所以常與阻尼器和橡膠支座等其他裝置一起使用4） 鋼阻尼器。鋼阻尼器利用鋼材的塑性變形來耗能。典型的鋼阻尼器:a.有橫向加載臂的均勻彎矩彎曲梁阻尼器，加載臂有一傾斜角度;b.錐形懸臂彎曲 梁阻

24、尼器;c. 有橫向加載臂的扭梁阻尼器。鋼阻尼器的優(yōu)點(diǎn)是制造不需要特殊 設(shè)備，費(fèi)用比較合適，堅實(shí)耐用，又具有較大的耗能能力。試驗(yàn)研究表明，大多數(shù) 鋼阻尼器的滯回曲線可用雙線性來近似模擬。不同類型鋼阻尼器的選擇取決于阻尼器放置的位置、可利用的空間、連接的結(jié)構(gòu)以及力和位移的大小。鋼阻 尼 器通常和橡膠隔震支座一起使用，如聚四氟乙烯滑板支座與懸臂鋼阻尼器就是一 種合理組合。4. 3減隔震裝置的選擇橋梁的減隔震系統(tǒng)應(yīng)滿足如下三個基本功能:1）具備一定的柔度，用來延長 結(jié)構(gòu)周期，降低地震力；2） 通過阻尼、耗能裝置等對地震力進(jìn)行耗散，并將支承 面處的相對變形控制在設(shè)計允許的范圍內(nèi)；3）具備一定的剛度和屈服力，在正常 使用荷載下結(jié)構(gòu)不發(fā)生屈服和有害振動。進(jìn)行減隔震設(shè)計時，應(yīng)將重點(diǎn)放在提高耗能能力和分散地震力上，不可過分追求加長周期。而且應(yīng)選用作用機(jī)構(gòu)簡單的 減隔震裝置，并在其力學(xué)性能明確的范 圍內(nèi)使用。另外，減隔震裝置不僅要能減 震耗能，