1、隔振理论的要素及隔振设计方法
桥梁工程设计中的隔震设计要点分析
桥梁工程设计中的隔震设计要点分析【摘要】隔震设计在桥梁工程中起着重要作用，通过植入隔震设备，可以有效减少地震对桥梁结构的破坏。
隔震设计的基本原理是利用隔震设备消耗地震能量，减少结构受力。
其主要目的是提高桥梁的抗震性能，保障人员和财产安全。
影响因素包括桥梁结构、地震威力以及建设预算。
常见方法有橡胶支座、减震层等。
隔震设计适用于高速公路桥、铁路桥等各类桥梁工程。
隔震设计的重要性在于提升桥梁的抗震性能，减少灾害损失。
未来隔震设计将成为桥梁工程设计的趋势，为建设更安全、稳固的桥梁贡献力量。
隔震设计在桥梁工程中的应用前景广阔，值得进一步深入研究和推广。
【关键词】关键词：桥梁工程设计、隔震设计、原理、目的、影响因素、方法、应用范围、重要性、应用前景1. 引言1.1 桥梁工程设计中的隔震设计要点分析桥梁工程设计中的隔震设计是一项关键的技术手段，通过对桥梁结构进行隔震设计，可以有效地减少地震对桥梁造成的破坏，提高桥梁的抗震能力和安全性。
隔震设计在桥梁工程中扮演着至关重要的角色，为桥梁结构的设计提供了新的思路和方法。
隔震设计的基本原理是利用隔震装置将桥梁结构与地基之间隔离，减少地震作用对桥梁结构的传递，从而减小结构的位移和加速度。
隔震设计的主要目的是降低地震对桥梁造成的影响，保护桥梁结构和使用者的安全。
隔震设计的影响因素包括地震烈度、桥梁结构类型、地质条件等。
隔震设计的常见方法包括隔震支座、隔震墩柱、隔震承台等，这些方法在不同的桥梁结构和地震条件下有着不同的应用。
隔震设计的应用范围涵盖了各种桥梁类型，包括高速公路桥、铁路桥、城市桥梁等。
2. 正文2.1 隔震设计的基本原理隔震设计的基本原理是通过在桥梁结构中引入一定的隔震装置，将地震产生的能量转化为其他形式，减小或消除结构的振动响应，从而降低地震对结构的破坏程度。
隔震设计的基本原理可以分为几个方面来解释：隔震设计利用隔震装置的柔度与结构的刚度差异，使地震作用下的结构产生位移差，进而减小结构的振动响应。
隔振器隔振原理
隔振器隔振原理隔振器是一种用于减少或消除振动传递的装置。
它的工作原理是通过减震材料或减振结构将振动能量转化为其他形式的能量，从而实现隔振效果。
隔振器的隔振原理主要包括质量阻尼和刚度阻尼两个方面。
质量阻尼是指隔振器本身的质量比被隔振物体的质量大，使得振动能量主要转化为隔振器的动能而不是传递给被隔振物体。
刚度阻尼是指隔振器的刚度比被隔振物体的刚度小，使得振动能量主要通过隔振器的弹性形变来吸收和消散。
质量阻尼是隔振器中常用的隔振原理之一。
通过增加隔振器的质量，可以降低振动传递的能力，从而减少被隔振物体的振动。
例如，在汽车工程中，车辆的发动机产生的振动会通过发动机座橡胶隔振器传递给车身，为了减少车身的振动，可以在发动机座上安装质量较大的隔振器，使得发动机的振动能量主要转化为隔振器的动能而不是传递给车身。
刚度阻尼是隔振器中另一个常用的隔振原理。
通过降低隔振器的刚度，可以增加振动系统的自然频率，从而减小振动传递效应。
例如，在建筑物中，地震会产生很大的地面振动，为了保护建筑物不受地震影响，可以在建筑物的基础上安装刚度较小的隔振器，使得地震的振动能量主要通过隔振器的弹性形变来吸收和消散，从而减小建筑物的振动。
除了质量阻尼和刚度阻尼，隔振器还可以利用压缩空气、液体或弹簧等材料的特性来实现隔振效果。
例如，软管隔振器中的压缩空气可以通过空气的压缩和膨胀来吸收和消散振动能量；液体隔振器中的液体可以通过流动和黏滞阻尼来减少振动传递；弹簧隔振器中的弹簧可以通过弹性形变来吸收和消散振动能量。
隔振器的隔振效果与其结构设计、材料选择和工作条件等因素密切相关。
合理的结构设计和材料选择可以提高隔振器的隔振效果，而不同的工作条件可能对隔振器的性能产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体的振动源和被隔振物体的特点来选择合适的隔振器，并进行适当的设计和调试。
隔振器通过质量阻尼和刚度阻尼等原理来减少或消除振动传递，从而实现隔振效果。
合理的结构设计、材料选择和工作条件可以提高隔振器的性能。
橡胶隔振设计指导-精
橡胶隔振设计指导设计和选用的原则：优先选用标准产品，对于一些有特殊要求而又无标准的产品，则可根据需要自行隔振设计。
隔振设计主要流程：1)输入：隔振系统固有频率和减振装置刚度的要求，输出：减振装置的形状和几何尺寸；2)输入：系统通过共振区的振幅要求，输出：阻尼系数或阻尼比；3)输入：隔振系统所处的环境和使用期限，输出：橡胶的材料。
隔振设计原则：结构紧凑、材料适宜、形状合理、尺寸尽量小以及隔振效率高。
具体设计和选用时，还应注意以下因素：1)载荷特点：确保支撑物的重心与支撑点中心重合，载重后的支撑面与基础面平行。
很多零件支撑大多采用几何对称布置，而设备的重心却往往偏离几何对称轴，设计时需将该偏差考虑进去。
在设计和选用减振器时，不仅要考虑总重量，还应考虑各支撑部位的重力大小，以确定每个减振器的实际承载量，使产品安装减振器后，其安装平面与基础平行。
2)减振装置的总刚度应满足隔振系数的要求。
此外，无论产品的支撑布置是否与几何中心对称，均应使各支撑部位的减振装置刚度对称于系统的惯性主轴。
3)减振装置的总阻尼既要考虑系统通过共振区时对振幅的要求，也要考虑隔振区隔振效率，尤其是在频率较高时对振动衰减的要求。
减振装置设计：橡胶减振器是以橡胶作为减振器的弹性元件，以金属作为支撑骨架，故称为橡胶一金属减振器。
这种减振器由于使用橡胶材料，因而阻尼较大，对高频振动的能量吸收尤为显著，当振动频率通过共振区时，也不至产生过大的振幅。
橡胶能承受瞬时的较大形变，因此能承受冲击力，缓冲性能较好。
这种减振器采用天然橡胶，受温度变化大，当温度过高时，表面会产生裂纹并逐渐加深，最后失去强度。
此外，天然橡胶耐油性差，对酸性和光等反应敏感，容易老化。
近年来化工技术的发展，人工橡胶使其工作性能大大提高，如有多种可在油中使用的改性橡胶，出现了使用温度可在 1 00 ℃以上的改性橡胶。
常用的橡胶减振器有 JP 型和 JW 型，性能基本相同，仅结构外形上有区别。
振动和隔振基础知识简介
A
F0
振幅：
K
1
w2 wn2
2
4
2
w2 wn2
不同设备其隔振控制目标不同，控制目
标包括隔振效率、振动最大位移、振动最
大速度、振动最大加速度，具体控制目标
可参考相关规范、试验及现场动力测试等
途径获取。
隔振产品
高阻尼橡胶隔振器
阻尼弹簧隔振器
多维隔震（振）装置
隔设备振动或外部工业振动； 材料本身既能提供刚度，又能提
振动和隔振基础知 识简介
振源分类
振动来源可以分为两类：天然振动、人工振动
天然振动：地震、海浪、风振、地面脉动等
低频振动
一般为随机振动或瞬态振动。振级较高时，具
有很大的破坏作用。
以大位移低频率振动为主的随机震动，地震加速
振动
度振动频率一般在10Hz以下
人工振动：主要来源于工厂生产、工地施工、
交通运输等。工厂中大型发电机、磨煤机、
设备
隔振装置
质量、刚度、阻尼
基础或支承结构
隔振原理
激振频率与隔振体系频率之比 w wn 2 时，具备隔振效果
隔震设计方法与流程
隔振设计资料： A. 隔振对象的型号、规格及轮廓尺寸； B. 隔振对象的质量中心位置、质量及其转动惯量。 C. 隔振对象基础台座的尺寸、质量，以及隔振对象
与隔振基础台座的相对位置。 D. 主动隔振时，动力机器设备的干扰力。干扰力为
供阻尼； 刚度与变形呈非线性变化； 结构简单，造价相对较低，安装
方便； 不适用于低频、过重设备，受温
度限制。
隔设备振动或外部工业振动； 弹簧提供刚度，阻尼器提供
阻尼； 刚度稳定，刚度与阻尼控制
精度高； 造价相对较高，安装相对复
隔振技术与阻尼减震振
T
142f f0 2
1f f0 2 242f f0 2
其中：ξ＝δ/δ0，即系统阻尼系数与临界阻尼系数 之比,临界阻尼系数δ0＝4πmf0
讨论传振系数T与ξ的关系：
（1）当f/f0＜21/2时，即图中AB和BC段，也就 是系统不起隔振作用甚至发生共振作用的范围，ξ 越大，则T值越小，表明增大阻尼对控制振动有 好处； （2）当f/f0＞21/2时，即图中CD段，也时设计隔 振装置经常考虑的范围， ξ越小，则T值越小，表 明阻尼越小越好，阻尼对隔振效果有不良的影响。
（3）机动车辆噪声测量 车内噪声、车外噪声、定置噪声
在测试中心周围25m半径范围内不应有大的反 射物，测试跑道应有20m以上平直、干燥的沥 青路面或混凝土路面，路面坡度不超过0.5％
始端线
传声器
终端线
7.5m
0
7.5m
10m
10m
传声器
器官固有频率相吻合的频率； 3）低于2Hz的次声波振动可能导致人的死亡； 4）影响和损害建筑物、精密仪器和设备。
振动强弱对人影响情况（总概括）：
（1）振动的“感觉阈” （2）振动的“不舒适阈” （3）振动的“疲劳阈” （4）振动的“危险阈”和“极限阈”
ISO5349标准（局部振动标准）：
规定了8-1000Hz不同暴露时间的振动加速度 和振动速度的允许值，用来评价手传振动暴露对人 损伤危害。
表达噪声的随机起伏程度
Ln：测量时间内高于Ln声级所占的时间为n％ 如：L10＝70dB噪声级高于70dB的时间占10％ 通常认为， L90相当于本底噪声级， L50相当 于中值噪声级， L10相当于峰值噪声级(用于 评价涨落较大的噪声相关性较好)
累计百分数声级一般只用于有较好正态分布 的噪声评价
隔振原理ppt课件
F
振动隔振的基本方法
假设振动物体的质量为 m，弹簧的刚度为k，组 成一个m-k系统。
单自由度体系
隔振原理
m-k系统
m-k系统 自由振动
2 d 建立运动方程： m x +kx=0 dt 2
（1-1）
（1-2）
取方程的解的 形式为：
x(t)=Ge
st
取将式（1-2）代入式（1-1）中整理得：
s t 2 G e ( m s + k ) = 0 （1-3） 系统位移响应不为零，则方程（1-3）为： 2 （1-4） m s +k=0
2 2 G -2 G G 2 1 cost 2
2 2 F 0 G 2 G + G = 0 1 2 1 m
（4-5） （4-6） （4-7）
2 2 G 2 G G 0 2 1 2 =
引入式子：
=
F 1 2 0 G . 1= 2 代入式(4-6)得： 2 2 k 1 + 2
隔振原理
spring mass system
质量弹簧系统
隔振就是在振源与基础之间 安装的具有一定弹性的材料 或结构，使振源与基础之间 的近刚性连接转变为弹性连 接，以此来减弱振动沿固体 介质的传播，隔离或减少振 动能量的传递，达到减振降 噪的目的。
振动隔振的基本方法
F
积极隔振 消极隔振 （主动隔振） （被动隔振）
（4-2） 通解： 由于阻尼的存在，反应一般与荷载不同相 ( t ) = G s i n+c tG s t （4-3） 因此，设特解为： x 2 1 2o 将式(4-3)代入式(4-1)中，得：
F 0 + G s i n t + G c o s t = s i n t 1 2 m
隔振、隔声措施
隔振、隔声措施隔振和隔声是在工程中常常需要考虑的两个问题。
隔振是为了减少结构传递的振动，防止振动传递到其他结构或设备上，从而减少噪声和震动的影响。
而隔声则是为了减少声音的传递，防止声音从一个区域传递到另一个区域，从而减少噪声的干扰。
隔振措施是通过改变结构的特性或增加隔振材料来实现的。
常见的隔振措施包括：使用隔振垫、隔振支座、隔振橡胶等材料来减少振动的传递；采用减振器来消除结构的共振现象；增加结构的阻尼来减少振动的幅值等。
这些措施可以有效地减少结构的振动，降低噪声和震动的传递。
隔声措施是通过增加隔声材料或采取其他工程手段来实现的。
常见的隔声措施包括：使用隔声墙、隔声窗、隔声门等隔声结构来阻挡声音的传递；在墙体、天花板、地板等结构上增加隔声材料，如隔音砖、隔音棉等，来吸收声音的能量；采用空气层隔声结构来阻挡声音的传递等。
这些措施可以有效地降低噪声的传递，改善工作和生活环境。
隔振和隔声措施在许多领域得到了广泛的应用。
在建筑工程中，为了提高建筑物的抗震性能和舒适度，常常需要采取隔振和隔声措施。
在机械设备中，为了减少振动和噪声的影响，常常需要采取隔振和隔声措施。
在交通工具中，为了提高乘坐的舒适性和安全性，常常需要采取隔振和隔声措施。
在航空航天、电力、电子、化工等领域，也都需要考虑隔振和隔声的问题。
隔振和隔声措施的设计和实施需要综合考虑多个因素。
首先需要对振动和噪声的性质和来源进行分析，确定控制的目标和要求。
然后需要选择合适的隔振和隔声材料，确定适当的隔振和隔声结构，并进行合理的设计和施工。
最后需要对隔振和隔声措施进行监测和评估，确保其有效性和可靠性。
隔振和隔声措施的实施可以有效地减少振动和噪声的影响，提高工作和生活的质量。
然而，在实际工程中，由于各种因素的影响，隔振和隔声效果可能无法完全达到设计要求。
因此，在设计和实施隔振和隔声措施时，需要综合考虑各种因素的影响，并进行合理的设计和施工，以获得最佳的效果。
隔振设计规范
隔振设计规范隔振设计规范是指在机械设备设计中为了减小振动对设备和周围环境的影响，保证设备运行的稳定性和安全性，而采取的一系列隔振措施和设计要求。
隔振设计规范的目的是在设计阶段合理选择隔振措施，以降低振动传递路径上的振动幅值和频率，从而减小设备的振动和噪声，同时减少对周围环境和人体的影响。
隔振设计规范主要包括以下几个方面：1. 设备隔振性能的要求：根据设备的振动特性、工作环境和周围环境的要求，制定设备隔振性能的要求。
例如，设备在运行过程中的振动幅值、频率等。
可以根据相关国家标准或行业规范进行要求。
2. 振动诊断和分析：通过振动测量和分析，确定设备的振动源、振动传递路径和振动幅值等参数。
通过振动诊断和分析，能够判断设备是否需要隔振，以及采取何种隔振措施。
振动诊断还可以用于确定隔振效果的评估和改进。
3. 隔振系统设计：根据设备的振动特性和功能要求，设计合理的隔振系统。
隔振系统设计包括隔振材料的选择、隔振垫的设计、隔振支座的布置等。
对于大型设备或特殊工况，还需要进行有限元分析和振动试验，确保隔振系统的有效性。
4. 隔振设备布置和安装：在布置和安装设备时，考虑周围环境和设备之间的交互作用，避免振动传递和相互干扰。
合理的布置和安装可以减少设备的振动和噪声，提高设备的稳定性和运行效率。
5. 隔振措施的检验和评估：隔振设计完成后，需要进行隔振措施的检验和评估。
通过振动测量和分析，对隔振效果进行评估。
如果达不到设计要求，需要进行修正和改进。
总之，隔振设计规范在机械设备设计和使用过程中起到了重要的作用。
通过合理的隔振设计和措施，可以降低设备的振动和噪声，减少对周围环境和人体的影响，提高设备的稳定性和运行效率。
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1、隔振理论的要素及隔振设计
方法
隔振理论的要素及隔振设计方法
采用隔振技术控制振动的传递是消除振动危害的重要途径。
隔振分类
1、 主动隔振
对于本身是振源的设备，为了减少它对周围的影响，使用隔振器将它与基础
隔离开来，减少设备传到基础的力称为主动隔振，也称为积极隔振。
2、 被动隔振
对于允许振幅很小，需要保护的设备，为了减少周围振动对它的影响，使用
隔振器将它与基础隔离开来，减少基础传到设备的振动称为被动隔振，也称消极
隔振。
隔振理论的基本要素
1、 质量m（Kg）指作用在弹性元件上的力，也称需要隔离构件（设备装置）负
载的重量。
2、 弹性元件的静刚度K（N/mm）
在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之
比称为刚度 K=T（N）/δ（m）。如果有多个弹性元件，隔振器安装在
隔振装置下，其弹性元件的总刚度计算方法如下：
如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下
其总刚度K=K1+K2+K3+…+Kn。
如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下
其总刚度1/K=（1/K1）+ （1/K2） + （1/K3） +（…） + （1/Kn）。
3、 弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器，它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的
高低，使用橡胶的品种有关，一般的计算办法是该隔振器的静刚度乘以动态
系数d，动态系数d按下列选取：
当橡胶为天然胶，硬度值Hs=40-60，d=1.2-1.6
当橡胶为丁腈胶，硬度值Hs=55-70，d=1.5-2.5
当橡胶为氯丁胶，硬度值Hs=30-70，d=1.4-2.8
d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异，很难获得正确数值，通常只
考虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取，Hs小时取下限，否则相反。
4、激振圆频率ω（rad/s）
当被隔离的设备（装置）在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率，激振
力可视为发动机或电动机的常用轴速n
其激振圆频率的计算公式为ω=（n/60）×2π
n—发动机（电动机）转速n转/分
5、固有圆频率ωn（rad/s）
质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率，其与弹性元件（隔振器）
刚度K的关系可由下式计算：ωn（rad/s）=√K（N/mm）÷m（Kg）
6、振幅A（cm）
当物体在激振力的作用下作简谐振动，其振动的峰值称为振幅，振幅的大小按
下列公式计算：A=V÷ω
V—振动速度cm/s
ω—激振圆频率，ω=2πn÷60（rad/s）
7、隔振系数η（绝对传递系数）
隔振系数指传到基础上的力FT与激振力FO之比，它是隔振设计中一个主要要
素，隔振系数按不同的隔振类型分别选取，一般选择范围0.25-0.01，最佳选择范
围为0.11-0.04。
8、频率比（Z）
系统的激振频率ω与固有频率ωn之比称为频率比Z，它的大小可根据选取的
隔振效率来计算：Z≥1÷√η，在隔振系统中只有Z > √2，即η< 0.5才有隔
振效果。
9、阻尼系数C
当固体（弹性体）在外力作用下产生变形，以滞后形式消耗能量产生的阻尼
称为阻尼系数，作为橡胶隔离器来说，它的大小可按下列公式计算：C=βK÷ωn,
β为力学材料损耗固子。β值按橡胶硬度和胶料品种选取。
橡胶硬度 30° 50° 70°
β 0.05 0.1 0.15
胶料品种 氯丁橡胶 丁腈橡胶 苯乙烯橡胶
β 0.15-0.3 0.25-0.4 0.15-0.3
K—弹性体动刚度
ωn—弹性体固有频率
10、临界阻尼Ce
临界阻尼是一个系统内粘滞阻尼的最低值，它允许系统偏离后回到初始位置
而不产生振动。
11、阻尼比ζ
在有粘滞阻尼系统中，实际的阻尼系数C与临界阻尼系数Ce之比称为阻尼比。
ζ=C/Ce，在橡胶隔离器中按胶料品种及硬度确定：
胶料为天然胶时，阻尼比为0.025-0.075
胶料为丁腈胶时，阻尼比为0.075-0.15
胶料为氯丁胶时，阻尼比为0.075-0.30
胶料为丁基橡胶时，阻尼比为0.12-0.50
阻尼比随着硬度H的增加而增加，H=40时，取下限，H=70时，取上限。
在有阻尼的隔振设计中，设ωd为有阻尼时的固有频率，ωn为无阻尼时的固
有频率，a为材料的衰减系数，ωd=√ωn²-a²
ζ（阻尼比）=C/Ce=a/ωn a=ζωn
ωd=√ωn²-（ζωn ）²=ωn×√1-ζ²
当ζ=0.05时，ωd=0.99875ωn
当ζ=0.2时， ωd=0.98ωn
ωd≈ωn
因阻尼比在隔振设计中影响很小，所以在隔振设计中，一般对阻尼比不进行
考虑。
隔振系统的特性
1、 隔振效率（η）（绝对传递率）在主动隔振系统中为传到基础上的力FT与
激振力FO之比，在被动减振中为设备的振幅与基础振幅之比。
2、 相对传递率在被动隔振系统中，相对传递率为被隔振设备相对基础的位移，
δo=A-U，与基础位移幅值U之比，即ηR=δo/U，δo影响隔振效果，是
隔振要求的最小间隙。
3、 运动响应β，在主动隔振系统中，设备的位移振幅，A与静变位Ast之比，
为运动响应，即β=A/Ast，由于Ast=FO/K ，所以β=AK/FO ，为保证设备
在隔振过程中具有足够的活动空间，隔振器具有的间隙应大于设备的位移振
幅A，运动响应也称动力放大系数。
隔振设计的步骤
1、 通过计算，测量对比或调查统计等方法确定被隔离设备的原始数据，包括设
备及安装台座的尺寸，重量，重心和中间主惯轴的位置，以及振源的大小，
方向频率或频谱。
2、 根据隔振的具体要求，主动隔振时允许传到基础上的力，被动隔振时设备允
许的振幅确定隔振系统中的隔振效率η和运动响应β，按公式Z≥1÷√
η，
计算频率比Z，按频率比Z=ω÷ωn计算系统的固有频率ωn，如果在设备
上作用着多个振源，在计算频率比Z时，应取激振频率ω的最小值，对于多
自由度系统，应取系统的最高固有频率，以保证各个激振频率和固有频率都
能满足Z=2.5-5的要求。
3、 根据公式K=1/Z²×m×ω²计算隔振器的总刚度，其中Z-频率比，m-隔振物
体的质量（Kg），ω-激振频率（rad/s），如果有n个隔振器并联安装，每
个隔振器的刚度为K1=K/n。
对多自由度的隔振系统可先估计隔振器的刚度，再验算固有频率。
4、 计算主动隔振时传递到基础的力，或被动隔振时设备的振幅，核算是否符合
隔振要求，如果不满足要求，可适当增加设备底座的重量，进一步降低设备
的重心位置，或改变减震器的参数。
隔振就是在振源和减振体之间安装隔振装置，以隔绝或减弱振动
能量的传递。隔振分为主动隔振和被动隔振。设备本身是振源，
为了降低它对周围其它设备的 影响而采取隔振措施的，称主动
隔振；对于需要防振的设备，为了降低周围振源对它的影响而采
取的隔振措施，叫被动隔振。对于单自由度的隔振系统，主动隔
振和 被动隔振的力学模型见图1、图2。
隔振系统的隔振效果以隔振系数来表示。主动隔振的隔振系
数是通过隔振器传到支承上、的力幅与激振力之比；被动隔振的
隔振系数则是振动体的振幅与支承的振幅之比。其表达式均为：
式中：η为隔振系统的隔振系数；ξ为隔振器阻尼比，为
实际阻尼C与临界阻尼Cc之比；λ为隔振系统频率比，为激振
频率f与隔振器固有频率fn之比。
隔振器的隔振效率ε以下式表示： ε=（1-η）×100%