桥梁抗震—马坤全优秀PPT.ppt

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1、桥 梁 振 动 与 抗 震桥 梁 抗 震1桥梁工程系 轨道交通桥梁探讨室桥梁馆401室TEL:65983316转2401（办）马坤全 博士2本课程教材及参考书n教材：n桥梁抗震范立础编著.上海：同济高校出版社，1997 n参考书：n桥梁抗震设计理论及应用丛书（1、2、3、4册）范立础等著.人民交通出版社，2001年n中华人民共和国国家标准，铁路工程抗震设计规范(GBJ 111-87).北京：中国支配出版社，1989 n中华人民共和国交通部部标准，马路工程抗震设计规范(JTJ 004-89).北京：人民交通出版社，1990 n中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范(GB50011-2001).

2、北京：中国建筑工业出版社，2001 n同济高校土木工程防灾国家重点试验室.城市桥梁抗震设计规范（征求看法稿）.上海：2001 3第一章第一章 桥梁抗震概论桥梁抗震概论n地震震害n桥梁震害现象 n桥梁震害成因 n桥梁震害启示 4地震灾难地震灾难n地震历来是严峻危害人类的一大自然灾难。尤其是最近的20余年，全球发生了很多次大地震，其中多次破坏性地震都集中在城市，造成了特别惨重的生命财产损失。n1906年美国旧金山大地震（M8.3）、1923年日本关东大地震（M8.2）、1960年智利南部大地震（M8.5）、1964年美国阿拉斯加大地震（M8.4）、1968年日本十胜冲大地震（M8.0）、1976年

3、中国唐山大地震（M7.8）、1989年美国洛马普里埃塔地震（M7.0）、1994年美国诺斯雷奇地震（M6.7）、1995年日本阪神大地震（M7.2）。n 1960年以来的重大地震灾难损失5桥梁震害现象桥梁震害现象v上部结构的破坏 v支承连接件破坏 v桥台、桥墩破坏 v基础破坏 61995年日本阪神大地震桥梁震害7弯曲破坏剪切破坏弯剪破坏RC桥墩的主要破坏形式8弯曲破坏剪切破坏RC桥墩的弯曲与剪切破坏实例9支座的破坏固定支座的破坏滑动支座的破坏10梁间连接装置的破坏11RC桩基的破坏桩头开裂桩土分别液化引起的破坏12台湾921集集大地震桥梁震害乌溪桥桥墩剪切破坏13台湾921集集大地震桥梁震害稗

4、丰桥因断层位移落梁14台湾921集集大地震桥梁震害集鹿大桥（RC斜拉桥）的震害15台湾921集集大地震桥梁震害拉索锚固端处破坏状况16桥梁震害成因桥梁震害成因v由于支承连接件失效所致-在地震中,假如支承连接件不能承受上、下部结构的相对位移，支承连接件就可能失效。v由于下部结构失效所致-下部结构失效，主要指桥墩和桥台失效。由于墩台失效，其支承的上部结构也将遭到严峻的破坏。v由于懦弱地基失效所致。17桥梁震害启示桥梁震害启示 v桥梁抗震设防应接受性能设计原则。v桥梁抗震设计应同时考虑强度和延性，尤其留意提高桥梁结构整体和钢筋混凝土桥墩的延性实力。v重视接受减隔震的设计技术，以提高桥梁的抗震性能。v

5、对困难桥梁（包括大跨度桥梁），强调进行空间动力时程分析的必要性。v重视桥梁支座的作用及其设计，同时开发更有效的防止落梁装置。18抗震修复与加固措施之一：增加延性19抗震修复与加固措施之二：减小地震力（隔震）20抗震修复与加固措施之三：构造措施（防止落梁、缓冲、高阻尼化）21其次章其次章 桥梁抗震设防标准桥梁抗震设防标准 n地震危急性分析n 地震波n 地震等级和地震烈度n 地震危急性分析和重现期 n抗震设防标准 n 抗震设防标准制定原则 n 桥梁抗震设防标准22地震波n地壳内的断裂缝，即为能量释放中心，也就是所谓的震源震源。n震中震中即震源在地面的投影。震源深度震源深度为震源到震中的垂直距离。震

6、源距震源距为地面某处到震源的距离。n地面释放出来的能量以几种不同的波的形式传播。发源于断裂区的“体波”，包括P波（疏密波或初级波）和S波（剪切波或次级波）。P波质点振动方向平行于波的传播方向；S波的质点振动方向垂直于波的传播方向。23地震等级和地震烈度 n地震等级 n地震等级的一种普遍接受的量度是里氏震级。震级与震源深度关系较为亲密，并且由体波部分计算出的震级常常被作为精确估计的震级。可是，从预报角度来说，其结果又通常折算为等效的里氏等级。释放的能量E与里氏震级M有如下普遍接受的关系式：，其中E单位为“尔格”。n里氏等级小于5级的地震很少引起严峻的结构破坏，尤其是当震源较深时。56级的地震能引

7、起震中旁边地区的破坏。在67级地区，可能发生灾难的面积更大。24地震等级和地震烈度 n地震烈度n地震烈度是对某地受到地震作用后果的一种客观量度，它与峰值加速度、速度和持续时间有关。最大烈度与地震大小或震级的关系很模糊，几乎不存在什么关系。n我国于1992年6月公布施行的中国地震烈度区划图（1990）所示的地震烈度值，系指在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为10的烈度值。该烈度值称为地震基本烈度。n抗震设计中的抗震设防烈度，系指按国家批准权限审定作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般状况下可接受地震基本烈度；对做过地震小区划的地区，可接受抗震主管部门批准运用的地震参数，如设计地振

8、动参数，设计反应谱曲线等。25地震危急性分析和重现期 n地震危急性分析 n由于地震的发生和地振动的特性都不能精确地预料，所以，必需在概率含义上推想工程可能受到的地震威逼或危急，这就是地震危急性分析。n所谓地震超越概率，是指确定场地在将来确定时间内遭遇到大于或等于给定地震特征值（如给定震级、烈度、地振动加速度峰值等）的地震概率，常以年超越概率或设计基准期超越概率表示。n特定场地将来遭遇到大于或等于给定值I的地震的年超越概率n 和设计基准期超越概率 ：n n 式中，为大于或等于给定值I的地震年平均发生率。26地震危急性分析和重现期n重现期n地震重现期是指确定场地大于或等于给定地震特征值的地震重复出

9、现的平均时间间隔。地震重复周期T与年平均发生率互为倒数关系。n设计基准期50年超越概率10的地震重现期为475年，而设计基准期50年超越概率2的地震重现期为2475年。27抗震设防标准抗震设防标准 n抗震设防标准制定原则 n桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在运用寿命期间为抗震设防须要投入的费用也越大。然而，桥梁在运用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是少数。这就是决策的冲突点：一方面要求保证桥梁抗震平安，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用取得最好的效益。n总效益E收益生产投资可能的损失（包括修复费用）最大 n总费

10、用C造价修复费最小28抗震设防标准抗震设防标准 n桥梁抗震设防标准 n以上是从概率意义上描述抗震设防这一基本原则的，也可以从确定意义上来描述这一基本原则。即首先规定两个或三个地振动水准，常称之为小震和大震，或小震、中震和大震。小震指的是对工程建设地点而言常常发生的，中震是指在工程的运用年限内仅偶然发生的，大震则指在运用年限内发生概率微小的地震。小震、中震和大震也称为多遇地震、偶遇地震和罕遇地震。国内外现行的一些结构抗震设计规范，通常以50年为基准期，把基准期内超越概率63的地震定义为小震，超越概率10的地震定义为中震，超越概率23的地震定义为大震。与这三个地振动水准相应的抗震设防目标是：在小震

11、作用下，结构物不需修理，仍可正常运用；在中震作用下，结构物无重大损坏，经修复后仍可接着运用；在大震作用下，结构物可能产生重大破坏，但不致倒塌。这种抗震设防思想，即所谓的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三级设防标准。29第三章第三章 桥梁地震反应分析方法桥梁地震反应分析方法n静力法 n反应谱法 n动态时程分析方法 n各种分析方法总结30 弹性静力法弹性静力法n假设结构各个部分与地振动具有相同的振动，因此，结构因地震作用引起的惯性力地震力就等于地面运动加速度与结构总质量的乘积；再把地震力视为静力作用在结构上，进行结构线弹性静力分析计算。地震力的计算公式如下：n 式中，W为结构总重量，K为地面运动

12、加速度峰值与重力加速度g的比值。n 该方法目前仍用于隧道及桥台和挡土结构的抗震设计中。31非线性静力非线性静力Pushover分析倒塌模态分析方法分析倒塌模态分析方法 nPushover分析方法能够追踪结构从屈服直到极限状态的整个非弹性变形过程。实际进行的Pushover分析过程，是一种纯粹的非线性静力分析过程。n非线性Pushover 分析过程一般须要借助计算机程序完成，其执行步骤如下：n 1.假定一个适当的、沿高度分布的侧向荷载模式；2.按荷载增量法进行结构非线性分析，直至结构达到最终位移限值。增量形式的非线性平衡方程可以写成：n 式中，为结构切线刚度，和 分别为结构位移增量和侧向荷载增量

13、，和 和 分别为结构粘滞阻尼力增量、摩擦阻尼力增量和滞回阻尼力增量，和 分别为结构不平衡力和校正系数。n 3.计算等效单自由度系统的等效刚度和等效粘滞阻尼比；n 4.利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应需求分析；n 5.进行需求/实力比计算，评估结构的抗震性能。32 单振型反应谱法单振型反应谱法n反应谱的概念n 依据DAlembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：n 上述振动方程的解可以用杜哈美（Duhamel）积分公式来表示：n 对上式分别求一次和两次导数，即可得单自由度振子地震作用下的相对速度和确定加速度反应的积分公式：n 33 单振型反应谱法单振型反应谱法n反应谱的概

14、念n 由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以干脆求积，一般要通过数值积分的方法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列的相对位移y、相对速度 和确定加速度 的反应时程曲线，并可从中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不同阻尼比C为参数就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大确定加速度的谱曲线，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)，并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。34 单振型反应谱法单振型反应谱法n对可

15、以近似视为单自由度体系的规则桥梁，在已知加速度反应谱和计算出振动周期之后，其最大地震惯性力就可以用相应的反应谱值求出：n n 式中，称为水平地震系数；n n n 称为动力放大系数，其值可以干脆由标准化反应谱曲线确定。上式为加速度反应谱理论计算水平地震力的基本公式，该公式在实际应用于桥梁抗震设计时，一般接受以下形式：35 多振型反应谱法多振型反应谱法n对志向化为多自由度系统的困难桥梁，其在单一水平方向地振动作用下的动力平衡方程可以表示为：n 利用振型的正交性，可得类似于单自由度系统的动力平衡方程：n n 仿照单自由度振型反应谱方法，求出结构的最大地震力：n n式中，称为振型参与系数。36等效线性

16、化方法等效线性化方法 n非线性系统的等效线性化一般有两种作法：一种是基于试验规律分析总结，另一种是基于随机振动理论。Gulkan和Sozen在试验视察基础上，假定单自由度非线性系统的滞回耗能与输入的地震能量相等，提出了一个等效粘滞阻尼比与位移延性系数之间的回来公式：n n 假如非线性系统具有双线性滞回特性，则等效刚度也可以确定：n n n 这样，非线性系统的地震反应就被近似地认为与具有等效粘滞阻尼比 和等效刚度 的线性系统的反应一样，而后者可以干脆应用弹性反应谱法求出最大地震力和最大反应位移。在此基础上，Shibata和Sozen还进一步把该方法推广到多自由度非线性系统。37动态时程分析方法动

17、态时程分析方法 动态时程分桥方法，是将地振动记录或人工波作用在结构上，干脆对结构运动方程进行积分，求得结构随意时刻地震反应的分析方法，所以动态时程分析方法也称为干脆积分法。依据分析是否考虑结构的非线性行为，动态时程分析方法又可分为线性动力时程分析和非线性动力时程分析两种。1.地震时程分为一系列相等或不等的微小时间间隔 ；2.假设在 时间间隔内，位移、速度和加速度按确定规律变更（中心差分、常加速度、线性加速度、Newmark法或Wilson法等）；3.求解 时刻结构的地震反应。时刻结构的动力平衡方程可以表示为如下的增量形式：式中，和 分别是结构等效动力刚度和等效荷载向量。4.对一系列时间间隔按上

18、述步骤逐步进行积分，直到完成整个振动过程。38各种分析方法总结各种分析方法总结 注：表中“需求”指地振动对结构的最大作用效应，“实力”指结构的抗力和变形实力。39第四章第四章 桥梁地震反应分析的反应谱方法桥梁地震反应分析的反应谱方法n铁路工程抗震设计规范 n马路工程抗震设计规范 n建筑抗震设计规范 n大跨度桥梁地震反应分析40铁路工程抗震设计规范n我国目前的铁路桥梁抗震设计中，地震力的计算为：n式中：j振型I点的水平地震力n 综合影响系数n 水平地震系数n j振型动力系数n j振型参与系数n j振型在第I段桥墩质心处的振型坐标n 桥墩第I段的质量n抗震验算时，I、II级铁路分别按有车、无车进行

19、计算。当桥上有车时，顺桥向不计活荷载引起的地震力，横桥向只计50活荷载引起的地震力且作用在轨顶以上2m处，活荷载垂直力均计100。41铁路工程抗震设计规范n我国铁路工程抗震设计规范将场地土划分为三类，即：I类场地土：岩石和土层为密实的块石土、漂石土，或岩石、土层的平均剪切波速Vsm大于500m/s。II类场地土：I类场地土、III类场地土以外的稳定土，或土层的平均剪切波速Vsm大于140m/s并小于或等于500m/s。III类场地土：土层为松散饱和的中砂、细砂、粉砂；新近沉积的粘性土和软塑至流塑的粘性土；淤泥和淤泥质土；新填土，和土层的平均剪切波速Vsm小于或等于140m/s。其动力系数值依据

20、桥梁的自振周期及场地类别按下图确定。42铁路工程抗震设计规范nI类场地 nII类场地 nIII类场地43马路工程抗震设计规范 n我国目前的马路桥梁抗震设计中，地震荷载的计算为：n式中：作用于梁桥桥墩质点i的水平地震荷载（KN)；n 重要性修正系数；n 综合影响系数；n 水平地震系数；n 相应于桥墩顺桥向或横桥向的基本周期的动力放大系数；n 桥墩顺桥向或横桥向的基本振型参与系数；n 桥墩基本振型在第i分段重心处的相对水平位移。n 44马路工程抗震设计规范n我国马路工程抗震设计规范将场地土分为四类，即：I类场地土：岩石，紧密的碎石土。II类场地土：中密。松散的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂；地基

21、土容许承载力250KPa的粘性土。III类场地土：松散的砾、粗、中砂，密实、中密的细、粉砂，地基土容许承载力250KPa的粘性土和130KPa的填土。IV类场地土：淤泥质土，松散的细、粉砂，新近沉积的粘性土；地基土容许承载力130KPa的填土。其动力放大系数依据结构的周期T及场地类别按下图确定。45马路工程抗震设计规范nI类场地nII类场地nIII类场地 nIV类场地 46建筑抗震设计规范 n结构阻尼比为0.05的地震影响系数，应依据烈度、场地类别和结构自振周期按下图接受。n ：地震影响系数；n ：地震影响系数最大值；n ：衰减指数；n ：下降斜率；nT：结构自振周期；n ：特征周期。47建筑

22、抗震设计规范n最大值（）按表3.1接受，其形态参数应符合下列规定：n线性上升段，周期小于0.1s的区段；n水平段，自0.1s至特征周期区段，取最大值；n下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数取0.9；n倾斜段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率为0.02；n特征周期，依据场地类别和地振动参数区划的特征周期分区按表3.6接受；计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期宜增加0.05s。n 表3.1 水平地震影响系数最大值（阻尼比0.05）n注：挂号中数字分别对应我国主要城镇的设计基本加速度0.15g和0.30g的地震作用系数，可参考建筑抗震设计规范中附录A。地震影响 烈 度 6 7 8 9多遇

23、地震 0.04 0.08（0.12）0.16（0.24）0.32 罕遇地震 0.50（0.72）0.90（1.2）1.40 48建筑抗震设计规范n当结构的阻尼比不等于0.05时，其水平地震系数可以按上图计算，但形态系数应按下列规定调整：n（i）下降段的衰减指数按下式计算：n式中：下降段的衰减指数n ：阻尼比n（ii）倾斜段的斜率按下式确定：n式中：倾斜段的斜率，小于0时取0。n（iii）表3.1中的数值应乘以下调整系数：49大跨度铁路桥梁地震反应分析 n大跨度铁路桥梁应进行工程场地地震平安性评价，除评定场地的设防烈度外，应供应相应于二级设防水准（设计地震与罕遇地震）的基岩地振动参数（地震加速度

24、、反应谱及持续时间），并生成基岩人工地震时程。应分析覆盖层自由场地地震反应，供应各土层的人工地震时程及相应的反应谱。反应谱曲线的最大周期应到桥的基本自振周期；供应的人工地震时程不少于3组。50大跨度铁路桥梁地震反应分析n 为了保证大跨度铁路桥梁具有较好的抗震性能，在方案设计阶段，应从抗震的须要动身，对桥梁方案进行良好的“概念设计”。“抗震概念设计”主要包括桥梁抗震结构体系的比选、以及边墩和协助墩的抗震设计等方面。而为了保证所选定的结构体系在桥址的场地条件下的确是良好的抗震体系，必需进行简洁的地震反应分析。此时的地震反应分析一般接受较简洁的反应谱分析方法进行，但参与计算的振型阶数不小于30050

25、0。桥梁地震力应分别按有车、无车进行计算。当有车时，顺桥向不计活荷载引起的地震力，横桥向应只计50活荷载引起的地震力且作用在轨顶以上2m处，竖向计及100活荷载引起的地震力；对于大跨度公铁两用斜拉桥，不计汽车活载引起的地震力。一般顺桥向、横桥向可用相同的水平地振动设计反应谱，竖向可取水平地振动设计反应谱的2/3（但近场强震竖向反应谱可能与水平反应谱相同）。51大跨度铁路桥梁地震反应分析n反应谱法的动力放大系数可依据场地类别和结构自振周期按下图确定。其形态参数应符合下列规定：n线性上升段，周期小于0.1s的区段；n水平段，自0.1s至特征周期区段，取最大值；n下降段，自特征周期至5倍特征周期区段

26、，衰减指数取0.9；n倾斜段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率为0.02；n特征周期，依据场地类别和地振动参数区划的特征周期分区参考建筑抗震设计规范中附录A接受；计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期宜增加0.05s。52大跨度铁路桥梁地震反应分析n 2.5 n ：下降斜率n ：衰减指数n ：特征周期n ：结构自振周期53大跨度铁路桥梁地震反应分析n当结构的阻尼比不等于0.05时，其水平地震系数可以按图计算，但形态系数应按下列规定调整：n（i）下降段的衰减指数按下式计算：n式中：下降段的衰减指数n ：阻尼比n（ii）倾斜段的斜率按下式确定：n式中：倾斜段的斜率，小于0时取0。n（iii）桥梁结

27、构的阻尼比不等于0.05时，其 值应乘以下式调整系数：54大跨度铁路桥梁地震反应分析n大跨度铁路桥梁应接受CQC方法进行地震作用效应计算，即按下式计算：n i=1,2,n;j=1,2,n）n式中：地震作用组合值；，：各贡献振型反应值；:相关系数n式中：（，分别为第i阶和第j阶周期）;n 为粘性阻尼比。55大跨度铁路桥梁地震反应分析n地震作用重量组合 n当同时考虑X（或Y）和Z方向的地震作用时，取下述各重量方向的地震最不利组合作为地震设计作用：n 当同时考虑X、Y、Z方向的地震作用时，取下述各重量方向的地震最不利组合作为地震设计作用：n n 其中 、和 分别为X、Y和Z方向上的地震作用。56大跨

28、度铁路桥梁地震反应分析n荷载组合 n在桥梁抗震设计中考虑以下荷载：(i)恒载，包括结构自重、土压力、静水压力及浮力。(ii)活荷载，包括活载重力、离心力、列车活载所产生的土压力。当铁路为双线时，只考虑单线活荷载；当铁路为三线或三线以上时，应考虑两线的活荷载；当为公铁两用桥时，还应考虑0.2的汽车荷载。桥梁抗震验算的荷载，应为地震作用与上述所列荷载进行最不利的组合。57第五章第五章 桥梁减隔震设计桥梁减隔震设计 n减隔震技术的机理 n减隔震设计特点 n桥梁减隔震的好用装置 n国内外桥梁减隔震装置的应用与发展 58 减隔震技术的机理n 隔震的本质和目的就是将结构与可能引起破坏的地面运动尽可能分别开

29、来。要达到这个目的，可通过延长结构的基本周期，避开地震能量集中的范围，从而降低结构的地震力，见图5.1。但通过延长结构周期以达到折减地震力，必定伴随着结构位移的增大，见图5.2，从而可能造成设计上的困难。此外，由于结构较柔，在正常运用荷载下结构可能发生有害振动。为了限制过大变形，可通过在结构中引入阻尼装置，以增加结构的阻尼，从而减低结构的位移。此外，从图5.1可知，增加结构的阻尼还可同时降低结构的动力加速度。因此，桥梁的隔震系统应满足三个基本的功能，即：n（1）确定的柔度（柔性支承）：用来延长结构周期，降低地震力；n（2）耗能实力（阻尼、耗能装置）：降低支承面处的相对变形，以便使位移在设计容许

30、的范围内；n（3）确定的刚度、屈服力：在正常运用荷载下（如风力、制动力等）结构不发生屈服和有害振动。59 减隔震技术的机理 图5.1 位移反应谱 图5.2 加速度反应谱 60 减隔震设计特点n三水准设防及其性能目标 n减隔震装置的适用条件 n减隔震装置的布置 61三水准设防及其性能目标n 第一水准（水平I）反应谱 n 依据该反应谱得到的地震力进行隔震桥梁的设计，确保在该设计水准地震作用下，隔震装置允许发生非弹性变形，结构其他构件基本为弹性，桥梁在不需修理的状况下，保持正常运营实力。构件设计通过强度指标来保证预期的设计性能。n其次水准（水平II）反应谱 n 在遭遇该水平地震作用时，允许隔震装置、

31、结构构件发生确定的非弹性变形，但应将最大变形值限制在低于结构允许变形实力的范围内，重要结构保持正常运营功能，应校核一些连接装置的平安性。n第三水准（水平III）反应谱 n 在遭遇该水平地震作用时，对于重要桥梁和生命线工程中的桥梁结构，允许伸缩缝等协助装置发生破坏，地震结束后，允许隔震装置存在适量的残余变形，下部结构只允许发生有限延性变形（延性比小于1.5），尽管是在强震作用期间，也应具有较高的性能要求，保持正常的运营实力。这时通过构件发生的位移和残余变形作为设计指标来保证达到预期的抗震性能。对于一般桥梁，容许结构构件经验几次较大的弹塑性变形循环，而且最大变形幅值可能达到结构的容许变形实力，但始

32、终不应超过结构的容许变形实力。62减隔震装置的适用条件n上部结构为连续梁形式，下部结构刚度比较大，整个桥的基本振动周期比较短；n桥梁下部结构高度变更不规则，刚度安排不匀整，引入隔震装置可调整各桥墩刚度，因而可以避开刚度较大桥墩担当惯性力很大的状况；n场地条件比较好，预期地面运动特性具有较高的卓越频率，长周期范围所含能量较少等状况。n对于基础土层不稳定，易于发生液化的场地；下部结构柔性大，原有结构的固有周期比较长；位于懦弱场地，延长周期可能引起地基与桥梁共振以及支座中出现较大负反力等状况，不宜接受隔震技术。63 减隔震装置的布置n布置在桥墩顶部，起降低上部结构惯性力的作用；n设置在桥墩底部，这类

33、似于建筑结构隔震，较大幅度的降低整个结构的动力响应。n在地震作用下，桥梁结构的惯性力主要集中在上部结构，桥梁构型类似于一个倒摆结构，这时通过在上部、下部结构间引入隔震装置，可以有效地降低上部结构的惯性力，达到爱护桥墩、基础等下部结构的目的；n对于桥墩较高且质量比较大，自身振动特性限制其设计的状况，当场地条件容许时，宜考虑在桥墩底部引入隔震装置。64桥梁减隔震的好用装置 n板式橡胶支座n铅芯橡胶支座 n滑动摩擦型减隔震支座 n高阻尼橡胶支座 n钢阻尼器 n油阻尼器 65 板式橡胶支座n板式橡胶支座的力和位移的关系近似成线性，其复原力模型可简化成直线型，复原力f(X)=KX，K为支座等效剪切刚度，

34、K=GA/。66 铅芯橡胶支座n 铅芯具有较低的屈服剪力约10MPa，具有足够高的初始剪切刚度G近似为130MPa，性能为志向弹塑性且对于塑性循环具有很好的耐疲惫性能；并能与板式橡胶支座较好的结合，使其成为一种比较合适的减隔震材料。67 铅芯橡胶支座n 在较低水平力作用下，因具有较高的初始刚度，其变形很小，在地震作用下，由于铅芯的屈服，一方面消耗地震能量，另一方面，刚度降低，达到延长结构周期的目的。68滑动摩擦型减隔震支座 FPI是将滑动支座和钟摆的概念相结合构成一种新的隔震装置。其滑动面是曲面，通过结构自重供应所需的自复位实力，帮助上部结构回到原来的位置，利用一个简洁的钟摆机理延长结构的自振

35、周期。69滑动摩擦型减隔震支座 支座可以在任何方向滑动，其尺寸主要由最大设计位移限制。70高阻尼橡胶支座 高阻尼橡胶支座是接受特殊配制的橡胶材料制作，其形态及构造与自然橡胶支座相同。但该橡胶材料粘性大，其自身可以吸取能量。由于与耗能功能集中在一起，可以节约运用空间，施工上也比较便利。71钢阻尼器 利用钢材的塑性变形耗能制成的阻尼装置即为钢阻尼器。钢阻尼器在结构中用来消耗地震能量并限制地震引起结构产生的位移，同时供应满足正常运用荷载下的一些性能要求。72油阻尼器 油压阻尼器由装有高粘滞油液的油缸和可在其中活动的活塞组成，由于活塞运动时受到的是油的粘滞阻力，因此，油压阻尼器常被称为粘滞阻尼器。73

36、油阻尼器 油阻尼器的性能一般与温度和速度有关，阻尼力与弹性力之间存在900的相位差。油阻尼器的主要问题是其机械构造困难，安装调整比较麻烦；由于油阻尼器阻尼介质为液体，易发生漏油和渗油现象，其修理费用相对较高。74国内外桥梁减隔震装置的应用与发展n1973年以来，新西兰有48座马路桥和1座铁路桥接受了隔震装置，其中包括4座用隔震系统加固来提高抗震性能的桥梁。该国接受的桥梁隔震装置主要有铅芯橡胶支座、钢阻尼器（U型钢弯曲梁、钢悬臂梁、钢扭梁/墩等）及铅挤压阻尼器，其中75以上为铅芯橡胶支座（LRB）。n美国于1984年首次将隔震技术用于对Sierra Point Bridge 进行抗震加固，第一座

37、接受隔震技术新建的隔震桥是Sexton(1990)桥。目前美国已有100多座桥接受了隔震技术，其中包括对既有桥的加固。其主要隔震装置为铅芯橡胶支座（LRB）、钟摆式滑动摩擦隔震支座（FIP）、高阻尼橡胶支座(HDR)及自然橡胶支座(NRB)，但铅芯橡胶支座即占80之多。75国内外桥梁减隔震装置的应用与发展n日本于1990年建成第一座隔震桥梁，在阪神大地震后，接受隔震技术的桥梁日益增多。日本接受的隔震装置大多为铅芯橡胶支座（LRB）及高阻尼橡胶支座(HDR)，也有少数桥梁接受其他类型的隔震装置。n铅芯橡胶支座实际应用于1999年10月建成通车的南疆铁路布谷孜大桥上；n铅芯橡胶支座应用于马路桥梁的一个典型例子就是石黄高速马路晋州互通立交连接线上跨越石晋渠的石晋渠中桥。该桥抗震设防烈度仅为7度，场地土的加权平均剪切波速为166m/s，属II类且靠近III类场地土；其上部结构为装配式一般钢筋混凝土简支箱型空心板，桥面为连续体系；铅芯橡胶支座的外直径为316mm，总高度130.5mm，每根箱梁的两端各用两个隔震支座。76感谢大家！欢迎大家指责指正！77