第六章_桥梁减隔震设计
桥梁设计中的减隔震设计_0
桥梁设计中的减隔震设计在桥梁抗震设计中，利用隔震装置可延长结构周期，消耗大量地震能量，降低结构的响应。
本文主要阐述了桥梁减隔震设计的重要性，论述了桥梁隔震设计的理论，并介绍了几种常用的减隔震装置，并分析了隔震技术方案的优化措施。
标签：桥梁设计;减隔震设计;优化措施引言：随着我国公路交通行业的快速发展，桥梁在促进我国城市发展的作用越来越突出。
而桥梁工程作为危机管理系统的核心组成部分，要求了其必须具备较高的抗震性能。
同传统桥梁抗震相比，隔震桥梁的设计可以延长结构的周期，利用耗能装置来抑制结构的位移，从而达到全面降低结构动力响应的目的。
1、桥梁减隔震设计的重要性所谓的隔震设计就是指在桥梁施工建设的过程中安装相应的隔震器和阻尼器，既要保证桥梁在水平方向上得到足够的柔性支承，同时也要充分的提高桥梁的阻尼效应，这样在地震来临时，就可以最大限度的减少损坏。
这几年来，欧美等众多的发达国家对隔震设计方面的工作都在不断的研究和探索，并且也取得了一定的成绩。
而我国在这方面还是有一定差距的，目前所应用的设计方法还都是借助于国外的研究经验。
做好桥梁的隔震设计工作，在地震到来时，可以有效的分解和改善地震力在桥梁各结构间的分布情况，从而有效的保护桥梁工程的上部结构。
另外，做好了隔震设计工作，还能够合理的调节横向的刚度，解决了桥梁结构扭转平衡的问题，也就是降低了地震力。
与普通的抗震设计相比，隔震设计后的抗震效果明显更好，在没有增加施工成本的前提下也充分的保证桥梁的整体质量。
在隔震设计中采用隔震支座后，其受温度等外界因素的影响较小，并且在震后更换相应的隔震装置是很容易的，维修桥梁费用较低，维修的时间也很短。
2、桥梁隔震设计的理论2.1桥梁隔震技术的原理运用建筑物的地震反应谱可以说明桥梁隔震的原理，自振周期和阻尼特性两个因素决定了建筑物的地震反应。
通常，中低层钢筋混凝土建筑物周期短、刚度大，基本周期与地震动卓越周期比较相似，因此，相对于地面运动的加速度而言，建筑物的加速度反应是比较大的，但是其位移反应是比较小的。
桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用分析
桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用分析摘要：地震是一种常见的自然灾害，具有突发性和不可预测性，给人类社会带来极大的破坏和影响。
桥梁作为交通工程的重要组成部分，其安全性直接关系到人民生命财产安全和社会经济的稳定发展。
因此，桥梁抗震设计是当前工程设计的重要课题之一。
本文将重点探讨桥梁抗震设计的要点及减隔震技术的应用，以期为相关工程提供参考。
关键词：桥梁抗震；减隔震技术1 桥梁不同部位震害分析1.1 上部结构震害在地震作用下，桥梁的上部结构可能遭受不同程度的破坏。
主梁作为桥梁的主要承重构件，可能因较大的水平地震力作用而在梁端或跨中位置断裂或移位。
此外，支座作为上部结构和下部结构的连接点，也可能会因地震作用产生位移或损坏，导致上部结构失去支撑而发生侧向失稳。
在强烈地震作用下，上部结构的重心可能会产生较大的水平位移，导致上部结构整体坠落。
这些震害不仅影响了桥梁的结构安全，也可能对行人和车辆的通行造成威胁。
因此，在进行桥梁抗震设计时，应特别关注上部结构的稳定性和安全性。
1.2 下部结构震害在地震作用下，桥梁的下部结构也可能遭受不同程度的破坏。
墩柱作为桥梁的基础和支撑结构，可能会因地震作用产生裂缝、移位或断裂等损坏，导致桥梁失去支撑而倾覆。
此外，支座作为上部结构和下部结构的连接点，也可能会因地震作用产生位移或损坏，导致上下部结构的失稳。
而基础作为桥梁的基础设施，其震害可能会导致整个桥梁的失稳和破坏。
这些震害不仅影响了桥梁的结构安全，也可能对行人和车辆的通行造成威胁。
因此，在进行桥梁抗震设计时，应特别关注下部结构的稳定性和安全性。
同时，还应采取相应的防震措施，如加强基础承载力和稳定性、设置防震挡块等，以减小地震对下部结构的影响。
2 桥梁抗震设计要点研究2.1 防落梁设计为了防止地震作用下桥面和伸缩缝的破坏，设计中应采用防落梁装置。
该装置由挡块、连梁、支座等组成，通过减小纵梁的位移来防止落梁的发生。
同时，为确保防落梁装置的有效性，设计中应考虑其强度、刚度和稳定性等方面的要求。
桥梁减隔震设计与新型减隔震装置
文章编号:1005-0574-(2010)06-0018-05桥梁减隔震设计与新型减隔震装置张 宁1, M arioni2, 吴惠卿1(1 内蒙古交通设计研究院有限责任公司,内蒙古呼和浩特010010; 2 成都亚佳工程新技术开发有限公司)摘 要:结构减隔震设计通过在结构的适当位置布置减隔震装置,达到延长结构自振周期和耗散地震能量的目的。
此时,主要的结构构件在罕遇地震作用下仍工作在弹性范围内。
因此,结构减隔震设计方法可同时具备安全、经济、适用、易维护等多重优点,是最理想的抗震设计方法。
以减隔震设计理论为技术支撑,多种新型抗震装置被开发出来,如高阻尼橡胶支座、滞后型阻尼器、液压阻尼器、电磁阻尼器等。
文章论述了各种减隔震装置的基本理论及使用案例,有助于工程师进行抗震设计及减隔震产品的选择。
关键词:桥梁工程;结构减隔震设计;高阻尼橡胶支座;滞后型阻尼器;液压阻尼器;电磁阻尼器中图分类号:U441+ 3 文献标识码:AAbstrac t:T he desi gn o f se is m ic iso lati on is t o locate se is m ic iso lati on dev ices on proper locati on in orde r to extend its nat u ra l v i bra ti on per i od and d i ssi pate the earthquake energy.A t this mom ent,the m ain struc t ure i s e lastic under t he condition of strong eart hquake.T herefore,t h is me t hod is safe,econo m ic,prope r and easy m a i nta i n i ng,it i s the best w ay o f se is m ic desi gn.O n the basi s o f this design theo ry,m any types o f ne w se i s m i c dev ices a re deve l oped,such as:high damp i ng rubber bear i ng,hys teresi s damper,hydrau lic damper,e l ec trom agnetic da m per,e tc..T his paper e laborates the basic t heory and use cases o f v arious se i s m i c iso lati on dev i ce,it i s good fo r eng ineers to choose proper des i gn m ethod and prope r se i s m i c iso l a ti on products.K ey words:br i dg e eng i neer i ng;se is m ic iso l a ti on desi gn o f struct u re;h i gh da mp i ng rubber bea ri ng;hy steresis damper;hy drau lic damper;e lectrom agnetic da m per按照传统的桥梁设计方法,在罕遇地震下,结构物自身应具备较大的塑性变形能力。
浅析桥梁减隔震设计的分析与应用
浅析桥梁减隔震设计的分析与应用【摘要】近期地震频发，瞬间发生的地震及其后续余震将可能造成地震的一、二、三次震害,形成灾害链。
桥梁工程是公路工程的咽喉要道,在保障公路通畅中起着至关重要的作用。
而一旦地震就会使交通线路瘫痪,将会给国家和人民带来极大的损失和不便。
因此对其进行有效的抗震设计,确保其抗震安全性意义深远。
【关键词】桥梁抗震设计引言桥梁设计在很大的程度上决定着工程的质量和施工的难易，桥梁设计中的可靠性关系到桥梁质量好坏。
近几年来，我国的桥梁设计正在逐步从最初的单纯设计满足载荷强度的设计原则转变到既满足载荷强度需求又满足桥梁寿命需要的设计思路，桥梁工程的抗震研究和设计也一直受到工程建设专家的高度重视。
一、桥梁设计中存在的问题桥梁是一个由许多结构件组成的一个系统结构，各结构件不仅本身要有足够强度和耐久性，而且组合到整个桥梁中也要满足全桥安全性和耐久性。
目前一些设计人员设计时考虑片面，结构的整体性、安全和耐久性考虑不够，造成有的结构整体性延性不足，冗余度过小，有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大，强度要求过低，保护层厚度过小及构件截面过薄和过大。
设计中考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用性能表现，重视结构的建造而不重视结构的维护。
实际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。
这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果，也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背，也不符合结构动态和综合经济性的要求。
就目前国内桥梁设计来讲，主要从两个方面考虑：即按承载能力和正常使用两种极限状态进行考虑。
具体表现在结构强度性和结构耐久性，前者考虑结构控制在丧失承载服务能力时极限临界状态的承载力，其基本原则是要求荷载效应不利组合的设计值必须小于或等于结构抗力的设计值。
桥梁结构设计中减隔震技术的应用
桥梁结构设计中减隔震技术的应用摘要：随着科技的不断进步，减振和隔离技术被越来越多地运用于桥梁的设计之中，并为其注入了更多的内涵。
减振降噪是指将可能引起地表震动的地震从桥梁中隔离出来。
为此，必须通过增加其固有频率，避免其在强震下产生较大的耗能，从而降低其抗震性能。
所以，为了提高桥梁结构的安全和可靠度，必须在桥梁结构的设计中采用减振技术。
关键词：桥梁结构；结构设计；减隔震技术1减隔震技术的原理以及适用要求1.1减隔震技术相关原理在国内，使用减隔震技术时，应遵守如下原则：①若发生小的地震，桥梁不会受到损害，或发生轻微的损害，在地震停止后，桥梁的性能不会发生根本的改变，所有的结构都处于一种弹性的状态；②若发生中等规模的地震，则会对桥梁造成某种程度的破坏，但经过修补后，桥梁仍能正常工作，整体结构处于不稳定状态；③当发生较大的地震时，大桥有显著破坏，但整体不会倒塌，修补后仍能正常运行，大桥整体处于弹性塑性区。
1.2减隔震技术相关适用要求通过对减隔震技术原理的研究，不难发现，对于桥顶框架的振动时间比较短，而对于桥梁的基础结构来说，减隔震技术是可以选择的。
在对我国有关标准的规定进行了明确以后，在进行减隔震技术的设计时，其高度不能大于40 m，桥梁的结构和硬度，都要满足平衡的要求，若难以形成减隔震，则要在1 s以内，结合实际，对其进行了全面的分析和判断，建立了相应的模型。
还需对其它种类的元素作进一步的研究，比如，由于风的作用而引起的应力，这个应力不能超过大桥所受的地心引力的十分之一。
2减隔震技术的优势与不足2.1减隔震技术的优势在相同的地震作用下，采用延性结构和减隔震结构的抗震性能有很大区别。
基于延性的桥梁结构在震后必须做出合理的评估和加强，而采用减隔震技术的桥梁结构在震后仍能正常工作，且不损伤承力件。
减隔震技术的优点是：①在桥梁中使用减隔震技术，可以对桥梁进行有目的的调整，确保其合理的布置，最大限度地提高桥墩、桥头的地震效应，提高桥梁的整体抗震性能。
桥梁设计中的减隔震设计探讨
桥梁设计中的减隔震设计探讨桥梁设计中，减隔震设计是非常关键的一部分。
在桥梁结构的设计过程中，减隔震设计可以有效降低地震、风震等自然灾害引起的毁坏风险，提高桥梁的安全性、稳定性和耐久性。
减隔震的设计理念是将桥墩与桥面分离，通过各种简单而安全的手段减轻强震和风震造成的损害，保证桥梁的正常使用。
其利用的主要工作原理是根据地震或风力加速度来设计支架或者挡橡胶，将桥梁与地面隔离，从而减缓或消除地震或风震对桥梁的影响。
桥梁减隔震技术的发展历程十分悠久，从最初的钢材耐震裂纹预防、加固减震防护，到如今的多种桥梁减隔震方案已经逐步形成。
出现在20世纪60年代的金属阻尼橡胶，20世纪80年代的橡胶弹簧、40年代的钢筋混凝土桥墩隔震铅芯垫板、50年代的双耗能层开裂斜筋隔震支座等都是一些典型的减隔震方案。
而近年来的岛城跨海大桥、港珠澳大桥，北京地铁、深圳地铁等城市大桥往往采用了更为先进的减隔震技术，包括LAGEOS超静态定性监测系统、PRS预应力技术等，突破了材料体积限制、强度大小不均等瓶颈，实现了桥梁隔震的高精度、高性能等特点，大幅度推动了桥梁高质量的建设。
减隔震的设计特点和优势在于推动桥梁的高质量、高效、高可靠性建设。
其充分考虑了地震、风震等自然因素，在设计过程中增加了桥梁的可靠性、稳定性和安全性。
减隔震的安全性和高效性体现在其在减轻地震对桥梁影响的同时，同时可以提高桥梁的使用寿命和经济效益，减少了后期维护和加强难度，节省了很多成本支出。
但是，减隔震的设计也存在一些不足之处。
一方面，其施工和维护成本较高，需要精细的设计和施工，增加了工程的复杂度；另一方面，不同类型的减隔震材料使用寿命不同，对于久作桥梁而言，更是考验减隔震技术的可持续性。
综上所述，减隔震技术在桥梁设计中发挥着重要的作用。
虽然减隔震技术的实施存在一定的困难和挑战，但其优势和特点依然十分明显。
未来，减隔震技术也将不断发展，并越来越多地运用于桥梁建设中，推动桥梁的高质量、高效和高可靠性建设。
浅析桥梁减隔震设计
１ 常用 的减隔震装置
１ １叠层橡胶支 座 ． 叠 层橡 胶 支 座 是 国内 桥 梁 结 构 中 使 用 最 多 的 隔 震 器 ， 由橡 胶 片 与 钢 板 交 替 叠 它 合粘接而成。 由于 钢 板 对 橡 胶 片 横 向 变形 产 生 约 束 ， 叠 层 橡 胶 垫 具 有 非 常大 的竖 使 向 刚度 ； 在水 平 刚 度方 面 ， 薄钢 板 不影 响橡 胶 的剪 切 变 形 ， 因而 保 持 了橡 胶 固有 的 柔 韧 性 。 胶 支 座 主 要 是 靠 增 加 桥 粱 结 构 的 橡 柔性 ， 而 延 长 结 构 的 周 期 来 达 到 减 震 的 从 效果。 是 ， 层橡胶支座在减小桥墩 、 但 叠 台 受 到地 震 荷 载的 同时 ， 增加 了梁体 与 墩 、 也 台 之 间 的 相 对 位 移 ， 此 具 有 一 定 的局 限 因 性。 １ ２ 聚 四氟 乙烯支座 ． 聚 四氟 乙 烯 滑 动 支 座 是 利 用 聚 四 氟乙 烯 摩擦 系 数 较 小 的 特 点 ， 其 粘 帖 在 支座 将 上表 面 ， 另在 梁 底 部 支 撑 处 设 置 一 块 有 一
定 光 洁 度 的 不 锈 钢 钢 板 ， 钢 板 能 在 支 座 使 表 面 上 来 回滑 动 ， 而 可 以 满 足 较 大 的 横 从 向位 移 的要 求 ， 属于 一 种 柔性 支 座 。 四氟 聚 乙烯 支 座隔 震 的 优 点是 对 输 入 地 震波 频 率 特 性 不 敏 感 ， 由于 它 不具 有 向 平 衡 位 置 但 的 恢 复力 特性 ， 梁 体 与墩 、 使 ３ 铅 芯 橡胶 支座 把 橡 胶 和 弹 塑 性 阻 尼较 好 的结 合 在一 起 ， 有较 好 的 减 隔震 效 果 具 铅 芯橡 胶 支 座 是 一 种 集 隔 震 器 、 阻尼 器于 体的隔震支座。 是在普通橡胶支座 中 它 加 入 铅 棒 制造 而 成 。 具 有 屈 服应 力 较低 、 铅 滞 回 曲 线丰 满 的 特 点 ， 同时 还 是 一 种 较 好 的 阻尼 器 。 过 实验 研 究 证 明 铅 芯 橡 胶 支 通 座 具 有 较 好 的滞 回特 性 ， 初 始 刚 度 可 以 其 达 到 普 通 叠 层 橡 胶 支 座 的 １ 倍 以上 ， 屈 ０ 其 后 刚 度 接近 于 普 通 叠 层橡 胶 支 座 的 剪切 刚
桥梁减隔震设计探讨
桥梁减隔震设计探讨 摘要：减隔震设计是一种能有效减轻结构在地震中遭受损坏的设计方法。本文简要介绍桥梁抗震设计方法的发展和常用的减隔震装置，详细阐述了桥梁隔震设计的具体方法，供大家参考。 关键词: 桥梁 隔震设计 橡胶支座 阻尼 1 前言 桥梁的抗震设计是桥梁设计人员经常遇到的问题。当前的抗震设计规范以强度作为设计的依据就是说设计的构件强度高于地震需求强度即可。这通常给设计人员造成一种错觉，不考虑结构的变形能力，认为只要满足规范规定的结构强度即可使结构达到预期的抗震性能。其实，规范允许利用结构的屈服耗能来进行抗震设计。在吸取震害经验、教训的基础上，伴随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下结构动力响应特性、破坏机理、构件能力的研究及认识的加深表明，要使结构能有效的发挥其抗震能力，就必须在强度、变形能力等方面给予全面的充分的考虑。通过设计使构件具有足够的延性变形能力来实现结构预期的屈服顺序和抗震所需的必要变形能力和耗能能力，可以简单的理解为减隔震设计方法，值得设计人员借鉴采用。 2 桥梁抗震设计方法的发展 2．1 基于强度的设计方法 早期的抗震设计基本采用基于强度的抗震设计方法，将地震力当作静荷载进行结构分析，以结构构件的强度或刚度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。且该方法是目前许多抗震设计规范仍采用的设计方法。 2．2 基于延性的设计方法 结合桥梁结构弹塑性破坏的特点，一些学者提出了基于反应谱的延性抗震设计方法。该方法采用地震力修正系数调整反应谱加速度或弹性分析的地震内力，来反映不同结构的延性需求。如美国AASHTO桥梁设计规范就针对桥墩、基础、支座等构件，采用不同的地震反应修正系数R对弹性地震力进行折减，得到设计地震力。 2．3 基于性能的抗震设计 基于性能的抗震设计实际上是一总体设计思想，主要指结构在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能达到一组预期的性能目标。基于性能的抗震设计是使设计出的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内，使结构震后的功能得以延续和维持。基于性能的抗震设计的特点是使抗震设计从宏观定性的Et标向具体量化的多重目标过渡，将抗震设计由以保障人们生命安全为基本目标转化为不同风险水平地震作用下满足不同的性能目标，从而通过多目标、多层次的抗震安全设计来最大限度保障人民生命财产安全，满足业主所需的结构性能目标。基于性能的抗震设计内容主要包括：1)科学的定义和确定地震危险性；2)确定结构在不同水平地震作用下损伤状态、性能水平和性能指标；3)设计方法，主要包括承载力设计方法、位移设计方法和能量设计方法等。 3 常用的减隔震装置 3．1叠层橡胶支座 叠层橡胶支座是国内桥梁结构中使用最多的隔震器，它由橡胶片与钢板交替叠合粘接而成。由于钢板对橡胶片横向变形产生约束，使叠层橡胶垫具有非常大的竖向刚度；在水平刚度方面，薄钢板不影响橡胶的剪切变形，因而保持了橡胶固有的柔韧性。橡胶支座主要是靠增加桥粱结构的柔性，从而延长结构的周期来达到减震的效果。但是，叠层橡胶支座在减小桥墩、台受到地震荷载的同时，也增加了梁体与墩、台之间的相对位移，因此具有一定的局限性。 3．2聚四氟乙烯支座 聚四氟乙烯滑动支座是利用聚四氟乙烯摩擦系数较小的特点，将其粘帖在支座上表面，另在梁底部支撑处设置一块有一定光洁度的不锈钢钢板，使钢板能在支座表面上来回滑动，从而可以满足较大的横向位移的要求，属于一种柔性支座。聚四氟乙烯支座隔震的优点是对输入地震波频率特性不敏感，但由于它不具有向平衡位置的恢复力特性，使梁体与墩、台之间的相对位移很难控制。 3．3 铅芯橡胶支座和新型减震支座 铅芯橡胶支座把橡胶和弹塑性阻尼较好的结合在一起，具有较好的减隔震效果铅芯橡胶支座是一种集隔震器、阻尼器于一体的隔震支座。它是在普通橡胶支座中加入铅棒制造而成。铅具有屈服应力较低、滞回曲线丰满的特点，同时还是一种较好的阻尼器。通过实验研究证明铅芯橡胶支座具有较好的滞回特性，其初始刚度可以达到普通叠层橡胶支座的10倍以上，其屈后刚度接近于普通叠层橡胶支座的剪切刚度。铅芯橡胶支座是解决中短跨桥梁抗震问题简单、可靠的方法，但是铅芯橡胶支座耐久性差、稳定性不高、承载能力有限，这些都限制了其在桥梁减隔震上的使用和发展。 3．4双曲面球型减隔震支座 双曲面球型减隔震支座是一种新型支座，是在普通球型支座的基础上，用大半径球面摩擦副取代平面摩擦副，并设置抗剪螺栓。它由上座板、中座板、下座板、上球面不锈钢滑板、下球面不锈钢滑板、上四氟滑板、下四氟滑板、抗剪螺栓及防尘密封裙等几部分组成。地震发生时，如果横向力超过给定值时，抗剪螺栓被剪断，支座的横向限位约束被解除，大半径球面摩擦副横向即可自由滑动，地震产生的能量在动能和势能之间反复转换，摩擦阻力逐渐消耗地震能量。双曲面球型减隔震支座)结构简单、耐久性优异，其未来的发展前景巨大。
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安装于
阻尼器
有相对变形或相对 位移的地方
梁柱连接处 框架与剪力墙的连接处
上部结构与基础连接处
与速度相关的粘弹型阻尼器 阻尼器 以摩擦或金属屈服为特征的位移 相关型阻尼器
6.3减震原理与方法
6.3.2 耗能减震装置
最大长度915mm，最小长度595mm，冲程320mm
粘弹型阻尼器
6.3减震原理与方法
基底隔震
隔震层隔开 限制地震动向结构物的传递 结构物地面以上部分
固结于地基中的基础
6.2隔震原理与方法
6.2.1 隔震原理
图6.1 隔震原理
6.2隔震原理与方法
6.2.1 隔震原理
基底隔震结构设计应注意:
(1).在满足必要的竖向承载力的前提下，隔震装置的水平刚度应尽可 能小，以使结构周期尽可能远离地震动的卓越周期范围
(2).保证隔震结构在强风作用下不致有太大的位移。 通常要求在隔震结构系统底部安装风稳定装置或用阻尼器与隔 震装置联合构成基底隔震系统。
6.2隔震原理与方法
6.2.2 隔震分析模型
单质点模型
隔震建筑系统 动力分析模型
多质点模型
空间分析模型
6.2隔震原理与方法
6.2 减隔震装置 6.2.1 常用的减隔震装置分为整体型和分离型两类。 6.2.2 目前常用的整体型减隔震装置有： （1）铅芯橡胶支座 （2）高阻尼橡胶支座 （3）摩擦摆式减隔震支座； 6.2.3 目前常用的分离型减隔震装置有： （1）橡胶支座+金属阻尼器 （2）橡胶支座+摩擦阻尼器 （3）橡胶支座+粘性材料阻尼器
橄榄景医院（抗震结构）
南加州大学医院（隔震结构）
6.2隔震原理与方法
橡胶支座隔震—实例
6.2隔震原理与方法
橡胶支座隔震
钢板叠层橡胶支座 橡胶支座 铝芯橡胶支座 石墨橡胶支座
在天然橡胶中加入 石墨大幅度提高橡 胶支座的阻尼 实际中应用还不多
6.2隔震原理与方法
橡胶支座隔震
钢板：
限制橡胶片的横向变 形使座竖向刚度较纯 橡胶支座大大增加
6.3减震原理与方法
6.3.1 耗能减震原理
小震 结构
耗能
减轻结构振动
耗能装置
强烈地震作用 结构
耗能
应具有
较大的刚度
减轻结构振动
保证
结构的使用性能
耗能装置
应率先 进入
非弹性状态
大量消耗地震能量
有试验表明，耗能装置可做到消耗地震总输入能量的90%以上。
6.3减震原理与方法
6.3.2 耗能减震装置--阻尼器
6.2隔震原理与方法
2.常用隔震装置--其它隔震装置：
已用于墨西哥城内一座 五层钢筋混凝土框架结 构的学校建筑中，安放 在房屋底层柱脚和地下 室柱顶之间。为保证不 在风载下产生过大的水 平位移，在地下室采用 了交叉钢拉杆风稳定装 置
滚珠隔震装置
6.2隔震原理与方法
其它隔震装置：摇摆式隔震支座
是一种摇摆隔震支座。在杯形基础内设一个 上下两端有竖孔的双圆筒摇摆体。竖孔内穿 预应力钢丝束并锚固在基础和上部盖板上， 起到压紧摇摆体和提供复位力的作用。在摇 摆体和基础壁之间填以沥青或散粒物，可为 振动时提供阻尼。经试验证实：当地面加速 度幅值达330cm/s2时，被隔震房屋的加速度 反应被降低到无隔震反应的1/3左右。我国 山西省的悬空寺，历史上经历多次大地震而 仍完整无损。分析认为是其特有的支撑木柱 起到了摇摆支座隔震的作用
橡胶片：
总厚度越小所能承 受的竖向荷载越大
分层橡胶支座
支座内阻尼较小， 常需配合阻尼器一 起使用
6.2隔震原理与方法
橡胶支座隔震
叠层橡胶支座中 间钻孔灌入铝芯 提高支座大变形 时的吸能能力
6.2隔震原理与方法
橡胶支座隔震：
设计的关键--合理确定隔震支座承受的应力
我国建筑抗震设计规范规定：
隔震层各橡胶隔震支座，考虑永久荷载和可变荷载 组合的竖向平均压应力设计值不应超下表的规定。 橡胶隔震支座平均压应力限值
传 送 计算
处理器
（一般为计算器）
所需的控制力
传 送
作动器
(一般为加力装置)
有外部能源 提供所需的 控制力
6.4结构主动控制装置
6.4.3 结构主动控制装置
主动调频质量阻尼器： （ATMD）
TMD基础上增加主 动控制力而构成 应用集中于高层建 筑与高耸结构
主动拉索
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
6.1.3 存在以下情况之一时，不宜采用减隔震设计。 （1）地震作用下，场地可能失效； （2）下部结构刚度小，桥梁的基本周期比较长； （3）位于软弱场地，延长周期可能引起地基和桥梁共振； （4）支座中可能出现负反力。
6.2隔震原理与方法
6.2.1 隔震原理
悬挂隔震 隔震
悬挂隔震
主要方法
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
香港汇丰银行（悬挂隔震）
南加州大学医院（隔震结构）
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
减震：是通过采用一定的耗能装置或附加子结构吸收或消耗地震
传递给主体结构的能量，从而减轻结构的振动。
地震
结构
耗能
减轻结构振动
耗能装置或附加子结构
耗能减震
主要方法
山西悬空寺
6.3减震原理与方法
6.3.1 耗能减震原理
地震 结构
耗能
减轻结构振动
耗能构件 地震时，结构在任意时刻的能量方程为：
结构主体自 身的耗能
Et Es Ef
地震过程中输入 给结构的能量 附加耗能构件的 耗能
E Es 能量观点： t 一定 E f 结构地震反应的降低
动力学观点：耗能装置的作用， 相当于结构的阻尼 ， 必使结构地震反应
6.3.2 耗能减震装置--阻尼器
330
12.5
25 12.5
摩擦阻尼器
100
6.3减震原理与方法
6.3.2 耗能减震装置--阻尼器
各种形状的软钢阻尼器 （弹塑性阻尼器）
6.3减震原理与方法
6.3.3 吸振减震原理
地震 结构
能 量 转 移
减轻结 构振动
附加子结构
6.3减震原理与方法
6.3.4 吸减震装置
延性结构体系的结构
当地基本烈度地震
作 用
被动抵御地震作用
建筑物
隔震、减震、 制振技术
可能进入非弹 性破坏状态
导 致
Байду номын сангаас
某些生命线工程损失更 是难以估量 延性结构体系的应用也 有一定的局限性
装修与内部 设备破坏
巨大经济损失
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
隔震：
地震动
隔离装置 隔开
结构
减小结构振动
基底隔震
吸振减震 冲击减震
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
主动控制（狭义的制震技术）
地震 结构
施加控 制力
减小结构振动
自动控制系统
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
隔震技术 实用阶段
减震
制振技术
研究、探索并部分应用 于工程实践的时期。
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
6 桥梁减隔震设计 6.1 一般规定 6.1.1 本章给出的是桥梁减隔震设计的原则。 6.1.2 满足下列条件之一的桥梁，可采用减隔震设计： （1）桥墩为刚性墩，桥梁的基本振动周期比较短； （2）桥墩高度相差较大时； （3）桥址区的预期地面运动特性比较明确，主要能量 集中在高频段时。
大
小 地 震 内 力
小
地震剪力
大
地震位移反应
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
适当控制结构物的刚度与强度
结构构件进入非弹性状态后仍具有较大的延性
通过塑性变形消耗地震能量
“延性结构体系” 基本要求
实现延性结构体系 设计是工程师所追 求的抗震基本目标
“坏而不倒”
6.1 结构抗震设计思想的演化与发展
6.2隔震原理与方法
6.2.3 常用隔震装置—橡胶支座隔震
6.2隔震原理与方法
1. 橡胶支座隔震—实例
1994年1月17日，美国圣菲尔南多发生洛 杉矶地震，震级M=6.7
底层加速 度 0.82g， 顶层加速 度2.31g, 加速度放 大系数为 2.8
橡胶支座隔震 系统的更优越
基础加速 度0.49g 顶层加速 度0.21g 加速度折 减系数为 1.8
调频质量阻尼器是包括 质量系和弹簧、阻尼系 的小型振动系统
通过弹簧连接于主体结 构，可安装在高耸结构 或高层建筑的顶部
调频质量阻尼器
6.4结构主动控制
6.4.1 基本概念
地震 结构
改变
结构的动力特性
减小结构振动
施加控 制力
外部能源
借鉴现代 控制思想
6.4结构主动控制
主动控制体系组成
传感器
测量
结构所受外部激励 及结构相应
建筑类别 甲类建筑 乙类建筑 丙类建筑
平均压应力 10 12 15 （Mpa） 注：1. 对需验算倾覆的结构，平均压应力设计值应包括水平地震作用效应； 2. 对需进行竖向地震作用计算的结构，平均压应力设计值应包括竖向 地震作用效应；
在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力
6.2隔震原理与方法
橡胶支座隔震：
6.4.2 减隔震装置应进行如下验算： （1）对于橡胶型减隔震装置，在E1地震作用下产生的剪切应 变应小于100%，在E2地震作用下产生的剪切应变应小于 250%，并验算其稳定性； （2）非橡胶型减隔震装置，应根据具体的产品指标进行验算； （3）应对减隔震装置在正常使用条件下的性能进行验算。 6.4.3 减隔震装置的变形、阻尼等力学参数应进行试验测试。试 验得到的力学参数值应在设计值的±10%以内。