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【摘 要】 简要介绍桥梁减隔震技术的研究现状，简要介绍了现有的桥梁减隔震装置，并同传统的结构抗震设计相对比，讨论了结构采用隔震技术的一些特点，最后展望了桥梁减隔震技术与理论的未来发展趋势，以促进对减隔震技术在桥梁工程领域的应用和发展。

【关键词】 桥梁 抗震 减隔震装置 减隔震技术

传统的结构抗震设计方法是依靠增加结构构件自身的强度、变形能力来抗震的。该方法中，容许很大的地震能量从地面传递给结构，而桥梁抗震设计主要考虑的问题就是如何为结构提供抵抗这种地震作用的能力。尽管通过适当的选择塑性铰的位置和仔细设计构件的细部构造可以确保结构的整体性和防止结构倒塌的发生，但结构构件发生损伤是不可避免的。近几十年来，为了提高结构的抗震性能，一些研究人员提出一些新的抗震技术，主要包括减隔震技术、被动控制技术、主动控制技术以及混合控制技术等。

减隔震是指通过采用减隔震装置来尽可能地将结构或部件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开来，大大减少传递到上部结构的地震力和能量。在满足正常使用要求的情况下，这种分离或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的阻尼来实现的。被动控制、主动控制及混合控制技术均属于结构控制技术范畴，结构控制技术是指在工程结构的特定部位装设某种装置、或某种机构（如耗能支撑等）或某种子结构（如调频质量等）或施加外力（外部能量输人），以改变或调整结构的动力特性或动力作用，确保结构本身及结构中的各种附属物的安全。从本质上说，减隔震方法也是结构控制方法中的一种，属于被动控制技术的一种。

1.桥梁减隔震装置简介

经过近40年的发展，减隔震技术给传统的地震工程领域带来了强大的活力，也不断涌现出不同类型的新型装置，根据不同的目的和用途可以简要分为以下几类：（1）耗能减震装置：黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器、电流变阻尼器、磁流变阻尼器，以及金属类阻尼器，如软钢阻尼器、铅阻尼器、记忆合金阻尼器及约束屈曲支撑（BRB）等;（2）柔性橡胶支座：叠层板式橡胶支座、铅芯橡胶支座（LRB）、高阻尼橡胶支座（HDRB）、填充钢珠橡胶支座等;（3）滑动摩擦类支座：纯滑动摩擦支座（如四氟滑板支座）、摩擦摆式支座（FPS）、双曲面球型支座、多球面滑动摩擦支座;（4）组合型减隔震装置：如橡胶支座与滑动支座的组合支座、拉索减震支座;（5）连接、限位装置：如Lock-up 锁定装置、耗能挡块、耗能限位器等。

2.同传统抗震设计相比采用隔震技术的一些特点

通过设计隔震系统，全面降低地震荷载，并改善降低后的地震荷载在上部结构各支座间的分布，以保护桥墩、桥台，必要时还保护上部结构。由于增大了上部结构各支座的总柔度和阻尼，使地震荷载减小，又由于使支座刚度与下部结构强度相关，荷载分布也得以改善。

采用隔震系统后，在同等造价情况下可达到比传统抗震设计高的抗震性能，如保护墩柱，降低其延性需求等。

传统抗震设计的非弹性响应分析还存在许多不确定性，这是因为恰当模拟构件的非线性及构件屈服后的弱化行为通常较困难。但对于隔震结构，若采用全保护隔震设计，非线性仅局限于隔震装置，因隔震装置的力学特性相对于构件的力学性能要清楚得多，从而易于得到较可靠的分析结果。

3.桥梁减隔震技术与理论的未来发展趋势

自上个世纪70 年代减隔震技术应用于桥梁工程领域以来，国内外的工程师和研究人员开发了许多类型的减隔震装置，随着减隔震技术已越来越广泛地应用于强地震区桥梁设计与加固工作，表现出一些新的发展趋势：

（1）减隔震设计从传统梁式桥扩展到了大跨度桥梁，如旧金山金门大桥（悬索桥） 就在上部结构加装了较多黏弹性阻尼器以进行抗震加固;2005 年希腊建成的里翁-安蒂里翁跨海大桥通过在桥塔基础与地基之间设置滑移垫层以及在主桥（斜拉桥）加装液体黏滞阻尼器，使之可抵御水平、竖向各2 m 的断层运动位移及强烈地震动作用。

（2）多种减隔震装置组合应用已获得更优的桥梁减震方案，除前面提到的智利Amolanas 桥和美国Bill Emerson Memorial 斜拉桥外，美国加州南部91 /5 公路桥在两桥台上组合使用了橡胶支座和液体黏滞阻尼器。

（3）减震装置与桥墩等结合形成损伤可控或具自复位功能的新型构件或结构体系。如El-Bahey等提出了在双柱式排架之间设置剪切钢板或屈曲约束支撑等可更换耗能装置，用以消耗地震能量以保护排架本身免于地震损伤的设计概念。孙利民等则提出了设置耗能型辅助墩，将墩间的剪切型连杆或屈曲约束支撑等耗能构件设计为“保险丝”，以达到保护斜拉桥主塔的目的。

（4）中国高速铁路桥梁的减隔震技术有较大的发展空间。我国高速铁路运行里程和建设规模已局世界前列。高速鐵路桥梁与公路、一般铁路桥梁相比具有如下不同抗震特点：1）为保证列车高速平稳运行，桥墩、支座体系刚度要求高，位移限制严格，这也意味着其要承受更大的地震荷载;2）高速铁路桥梁占比大，行车密集，地震时列车位于桥上概率极大，即便采取紧急刹车，其到完全静止所用时间也与强震持续时间相当。桥梁抗震设计必须要保证运行列车的充分安全，坚决杜绝脱轨及倾覆事件发生;3）地震过后高速铁路首要任务是在尽短的时间内恢复通车，这要求桥梁要满足地震损伤可控及具备被快速修复条件。

如前所述，传统的公路桥梁减隔震技术未必适用于铁路桥梁，更不适用于高速铁路桥梁。因此，深入开展高速铁路桥梁抗震问题研究，发展适用的减隔震技术，已显很是急需、迫切。

（5）第三代结构设计理论是减隔震桥梁发展的必然选择。“第三代结构设计理论”将是以结构生命周期中的整体可靠性设计为主体，以现代固体力学理论、结构动力灾变分析理论和耐久性设计理论、工程随机系统分析理论为支撑，以结构全寿命周期中的服役功能可靠为目标的新一代设计理论。支座在全寿命周期内力学特性随时间和环境变化、健康监测技术、震后损伤探测与评估等涉及到的问题都有待深入研究。

【参考文献】

[1] 范立础，王志强：我国桥梁隔震技术的应用Journal of VibrationEngne， Vo1.12 No.2，1999.7

[2] 王东升，韩建平，孙治国，等. 桥梁减隔震技术的应用现状与发展趋势[J]. 地震工程与工程振动，2017，37（5）：118-128.