1、目录目录1.加固原因2.加固发展3.加固方法第5节结构抗震加固 结构为什么抗震加固？1抗震加固原因规范要求地震经验宗旨 鉴定？建筑抗震鉴定标准GB50023-2009GB50023-2009加固？建筑抗震加固技术规程JGJ 116-2009JGJ 116-2009未采取抗震设防措施的已建成的建筑物、构筑物 抗震设防标准提高的地区已建成的建筑物、构筑物在地震中遭到破坏的建筑物、构筑物，震后经鉴定后认为有必要进行抗震加固以恢复其使用功能抗震加固原因规范要求地震经验宗旨地震经验天津发电设备厂天津重型机械厂唐山地震丽江大礼堂中间部位舞台和前厅丽江地震达到新的使用功能保证生命财产安全增加安全度、抵抗意外
2、美国橄榄景医院2抗震加固发展1966-1976鉴定加固基本技术工业与民用建筑抗震鉴定标准TJ23-771976-19891989-建筑抗震设计规范GBI11-89抗震加固时间轴通海地震后要求预防7度以上地区鉴定加固 1966年邢台大地震1970通海大地震6度以上地区设防 3抗震加固方法抗震加固总述加固原理加固方法减小地震作用增加结构抗力抗震加固增加承载力优化结构体系增大结构周期增大阻尼附加子结构增强整体性抗震加固总述加固原理加固方法加速度反应谱位移反应谱增加抗力增加阻尼延长周期加速度反应谱位移反应谱2max=()gTT 2max= 20.0510.061.7 0.050.90.55 增加增加结
3、构承载力结构承载力增加增加结构阻尼结构阻尼延长结构周期延长结构周期抗震加固总述加固原理加固方法位移反应谱增加增加结构承载力结构承载力增加增加结构阻尼结构阻尼延长结构周期延长结构周期抗震加固总述加固原理加固方法承载力工作系统内部建设活动 构件加固 提高承载力提高延性 增加抗侧力构件 增加墙体增加支撑增加结构抗力增加承载力增强整体性优化结构体系承载力工作系统内部建设活动 结构整体 整体性稳定性 防止局部倒塌 构件承载力、稳定性与主体结构连接增加结构抗力增加承载力增强整体性优化结构体系11优化结构体系扭转不规则单元拆分增加薄弱部位刚度增支撑/抗震墙/翼墙砌体超高拆矮改变受力体系增混凝土墙体增加结构抗
4、力增加承载力增强整体性优化结构体系减小地震作用延长周期增加阻尼附加子结构增加隔震支座图2 洪俊青等，隔震技术在建筑抗震加固中的应用研究工程抗震与加固改造2007.10（29）5图3 郭健 等隔震技术在砌体结构抗震加固中的应用研究工程抗震与加固改造2008.2(30)1图1 建成于2007年的工力所燕郊园区办公楼是一座地下1层地上5层的钢筋混凝土框架结构建筑（新建建筑）阻尼器归纳阻尼器归纳油阻尼器油阻尼器FC u Fu 曲曲 线线 ： 椭椭 圆圆油油节节 流流 阻阻 抗抗 型型筒筒 型型FC u Fu 曲曲 线线 ： 椭椭 圆圆 + +四四 边边 形形高高 分分 子子 化化 合合 物物剪剪 切切
5、 、 流流 动动 阻阻 抗抗 型型平平 面面 型型 、 多多 层层 型型 、 筒筒 型型黏滞阻尼器黏滞阻尼器黏弹性阻尼器黏弹性阻尼器()()FKuCu Fu 曲曲 线线 ： 倾倾 斜斜 椭椭 圆圆丙丙 烯烯 、 二二 烯烯 等等 化化 合合 物物剪剪 切切 阻阻 抗抗 型型平平 面面 型型 、 筒筒 型型软钢、摩擦阻尼器软钢、摩擦阻尼器( )FKf u Fu 曲曲 线线 ： 双双 线线 性性钢钢 材材 、 铅铅 、 摩摩 擦擦塑塑 性性 滞滞 回回 阻阻 抗抗 型型平平 面面 型型 、 筒筒 型型减小地震作用延长周期增加阻尼附加子结构布置阻尼器阻尼器平面布置图图 佟建国等 消能减震加固技术应用
6、四川建筑科学研究2009.12（35）6人字形支撑单斜支撑减小地震作用延长周期增加阻尼附加子结构利用水箱作为TMD附加质量广东某国际大酒店于1986 年完成设计，1988年2 月28 日竣工投入使用1) 部分房间或区域使用功能发生变化，导致部分分隔墙位置发生改变;2) 在主楼屋面( 标高72. 05 m) 上增加一层3) 在建筑屋顶( 25 层屋面) 增加600t水箱;图 王磊等 屋顶水箱TMD对加固结构的减震控制研究四川建筑科学研究2013.06（39）3三、地震造成的桥梁破坏三、地震造成的桥梁破坏1. 上部结构的破坏；2. 支承连接部位的破坏；3. 下部结构的破坏；4. 基础的破坏。3.
7、1 3. 1 上部结构的破坏上部结构的破坏 上部结构自身因直接受地震力而破坏的现象极为少见，但因支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁现象在破坏性地震中常有发生。 在落梁破坏中，顺桥向的落梁占绝大多数。梁在顺桥向发生坠落时，梁端撞击下部结构常常使桥墩受到很大的破坏。唐山滦河桥震害1989年美国洛马.普里埃塔地震旧金山-奥克兰海湾桥1989年美国旧金山大地震造成桥梁坍塌1994年美国洛杉矶北岭大地震Gavin Canyon跨线桥1994年美国洛杉矶北岭大地震（I514号立交）连续梁桥主梁破坏1995年日本阪神大地震西宫港大桥1995年日本阪神地震某跨线桥落梁斜拉桥断拉索刚架拱桥破坏板拱桥拱顶破
8、坏汶川地震后的北川吊桥汶川地震一跨50mT型PC简支梁掉进岷江震毁的大桥1震毁的大桥23. 2 3. 2 支承连接部位的破坏支承连接部位的破坏 桥梁支座、伸缩缝、锚栓和防震挡块等在地震中破坏较为普遍。支承连接件是桥梁结构中的薄弱环节。支座损坏1支座损坏2灾后的红白段铁路桥支座脱落损坏1支座脱落损坏2上部结构横移破坏上部结构横移破坏支座、挡块破坏防震挡块破环3.3 3.3 桥梁墩台的破坏桥梁墩台的破坏 对于钢筋混凝土桥台或桥墩，破坏现象包括混凝土保护层剥落、墩台身开裂和纵向钢筋屈曲等。严重的破坏现象还包括墩台的严重倾斜、剪断或折断、倒塌等。 钢结构的桥墩会发生严重的屈曲，从而丧失承载能力。198
9、9年美国洛马.普里埃塔地震（Cypress桥） Struve Slough 桥剪切引起的桥墩破坏1995年日本阪神大地震桥墩破坏11999年台湾集集地震桥墩破坏1995年日本阪神大地震桥墩破坏21995年日本阪神大地震桥墩破坏31995年日本阪神大地震（神户段内高架桥） 汶川地震桥墩破坏1汶川地震桥墩破坏2桥台破坏斜拉桥桥塔破坏悬索桥桥塔倾斜3. 4 3. 4 基础的破坏基础的破坏 扩大基础自身的震害很少发生，主要由于地质条件不良，而出现沉降、滑移和倾斜等；桩基础的破坏现象则时有发生，而且不易及早发现。地基液化 1964年的新瀉地震中因为砂土液化倒塌台湾集集地震断层使桥墩基础破坏明石海峡大桥明
10、石海峡大桥桥墩桥台震后桥墩桥台震后位移情况位移情况RCRC桩基的破坏：头部开裂桩基的破坏：头部开裂四、余震破坏的防止四、余震破坏的防止 每当大地震发生后，余震活动还会持续一段时间，仍有发生较大级别地震的可能。 汶川地震发生后，据四川地震台测定截止7月9日12时，汶川震区共发生余震16599次。其中4级以上195次、5级以上25次、6级以上5次，最大余震6.4级。 在地震中有些桥梁可能还没有倒塌，但不同程度地受到损伤，极有可能在随后的余震中破坏，因而需要紧急加固，以免造成交通中断。 汶川地震后的余震1 1汶川地震后的余震2 2阪神地震发生后日本道路公团立即组织抢修桥墩损坏的临时加固1桥墩损坏的临
11、时加固2桥墩损坏的临时加固3桥墩损坏的临时加固4桥墩损坏的临时加固5桥墩损坏的临时加固6设立临时桥墩（第一部分完）五、桥梁抗震加固概述五、桥梁抗震加固概述 地震可能导致桥梁倒塌，造成交通中断，使救援和重建工作受阻。为了防止这种情况的发生，需要对已有的、抗震能力不足的桥梁结构进行加固或更换。 哪些桥梁需要加固，可通过对桥梁风险性识别、评估它们的倒塌或严重震害的易损性以及启动降低这种风险的研究项目来实现。 5.15.1 需要加固桥梁的确定需要加固桥梁的确定 加固是减轻风险的最普遍的方法，然而，从加固的造价方面考虑，对一些桥梁放弃加固（全部或部分限制通行）或者更换为新结构更可取。另一个可能的选择是不
12、采取任何加固措施并接受桥梁损坏的后果。 可根据桥梁的重要性和结构易损性的详细评估结果，对桥梁是否加固、弃用、更换、或不采取任何措施进行决策。由于资源有限，因此，桥梁抗震加固应采用优先加固的原则，位于高地震危险性区域的重要桥梁应为最优先加固的桥梁。 公路桥梁加固过程流程图 两个地震动水平的抗震加固过程在地震动水平II下的加固流程 5.2 5.2 桥梁抗震加固的措施桥梁抗震加固的措施 l 横隔梁的加固;l能量耗散延性横撑;l在简支梁桥中的纵向连接;l支座更换;l隔震支座;l能量耗散装置;l在梁支承处支座支承面的加宽和挡块;5.2 5.2 桥梁抗震加固的措施桥梁抗震加固的措施（续）（续） l 在梁支
13、撑和连接铰处的减震装置； l 墩柱的更换； l 墩柱加固的混凝土壳、钢和纤维复合外壳； l 在排架中填充剪力墙； l 用预应力对盖梁补强； l 副梁 （Supergirders）； l 在桥台后面设置锚板； l 土层锚杆和重力式锚杆；5.2 5.2 桥梁抗震加固的措施桥梁抗震加固的措施（续）（续）l桥台剪力键；l 更换承台；l 承台加厚；l 增加桩的抗拔能力；l 补桩；l 针对横跨断层的连接；l 针对不稳定斜坡和液化的场地改良；l 振冲土柱和碎石桩。六、上部结构与支座加固六、上部结构与支座加固 桥梁上部结构必须能够在不影响梁体稳定性的前提下，将惯性力传递到下部结构中。还有几种上部结构的加固措施
14、可以用于减小或重新分配下部结构的荷载，包括：使用特殊的耗能装置或隔震支座、减小上部结构的静荷载以及保证桥梁上部结构的连续性。 桥梁的支座与支座垫石存在的抗震缺陷是最常见。这些缺陷有可能导致桥梁失去支承，甚至落梁、倒塌。其加固措施包括：约束装置、扩大支座垫石、加强支座以及更新支座。 6.1 6.1 桥面系与梁桥面系与梁 隔板的加强与加固 钢梁桥延性端隔板 钢梁桥隔板的加固混凝土梁隔板的加固1 1混凝土梁隔板的加固2 2简支梁改变为连续梁1 1 将原两跨及两跨以上简支梁的梁端连接起来，使受力体系由原来的简支转换为连续，减小跨中正弯矩，提高结构的承载能力，同时减小了伸缩缝数量，提高了行车舒适性。这种
15、方法主要适用于多跨简支梁桥简支梁改变为连续梁2 2 混凝土箱形梁抗弯加固1 1 混凝土箱形梁抗弯加固2 2混凝土箱形梁抗弯加固3 3刚架拱桥的加固肋拱桥的加固6.2 6.2 支座加固与更换支座加固与更换 由于支座的养护较难，因此,一般不会加固钢制摆动支座，而是采取更换支座的措施。但有些情况下加固也可能成为最佳选择，此时应重点加固最有可能破坏的支座构件。 需要注意的是加固支座后，可能发生的破坏或屈服也许会转移至结构的其他部位通常是桥墩。设计师应验证这个新部位的塑性变形可以接受，并有足够的强度和延性来满足桥梁性能。 支座的加固支座的加固 支座底板与梁的连接加固 提高锚板承载能力的加固方法 通过钢套
16、对支座进行加固 支座的更换支座的更换 由于地震中容易损坏的支座，在日常维护过程中都存在问题，所以，在过去地震中性能比较差的支座，可采用更换的方式进行加固。 但是，通常新支座的竖向尺寸要比原有支座小一些，所以，在更换过程中，需要弥补由此产生的高差。为此，可以采用一个钢基座或混凝土基座。若使用后者，可以在梁间设置一个较高的基座，从而提供一个横向剪力键，而竖向限位器可以固定在基座上。 采用混凝土基座对支座进行置换 整体顶升后更换支座支承水平加固130000330002725025030400 100221000橋長130000330002725025030400 100221000橋長钢支座换为橡胶
17、支座更换为隔震支座更换为隔震支座 采用隔震支座进行加固，在替换易损支座的同时可保护其它构件免受损坏。在美国，采用这种方法对150多座桥梁成功进行了加固。 采用隔震支座可延长桥梁的基本振动周期，从而减小桥梁的地震反应。隔震支座可减少桥梁上部结构的加速度以及传递至下部结构的惯性力。 但采用隔震支座会使桥梁上部结构与下部结构之间的相对位移增加。利用支座的耗能特性，可以将相对位移限制在可接受的范围内。铅芯橡胶隔震支座 摩擦摆动隔震支座 铅芯橡胶隔震支座实物摩擦摆动隔震支座 Eradiquake隔震支座 6.3 6.3 加强上部加强上部结构与下部结结构与下部结构的连接构的连接 钢管剪力键 （锚栓）防止落
18、梁的方法防止落梁的方法桥台支座支承面的拓宽 套管延伸器 设置连梁装置或限位器1设置连梁装置或限位器2 缓冲材料限位装置（上部结构突出形式）锚固钢棒缓冲材料支座（b）挡块式（a）锚固钢棒式耗能型连梁装置示意图 桥 墩梁G铅高阻尼橡胶装置连接钢棒铅高阻尼橡胶装置详图梁防止落梁装置拉杆（梁梁）防止落梁装置拉杆 （梁墩）有效支承宽度 加宽墩帽设连梁装置钢绞线拉杆横向剪力键 （挡块） 纵向防震挡块七、七、下部结构加固下部结构加固 除了对上部结构进行加固外，还应对桥梁下部结构进行加固。桥梁墩（柱）可采用不同加固措施来提高弯曲强度、剪切强度、弯曲延性；并且通过圆形或椭圆形钢套管约束混凝土或采用纤维复合材料缠
19、绕混凝土来实现。 桥梁下部结构抗震加固内容包括桥墩（柱）、盖梁和梁-柱节点等，这是近年来破坏性地震中的易损构件。需要注意的是，加固一座桥梁的最优措施很可能是两种及以上措施的组合。7.1 7.1 桥墩（柱）的加固桥墩（柱）的加固 许多情况下，如果能够保证或提高墩（柱）的延性，就不需要提高桥墩（柱）的弯曲强度。如果需要提高墩（柱）的抗弯强度，则同时需要提高墩（柱）的抗剪能力和基础的强度。因为它会在墩（柱）内导致较大的塑性剪力和基础上出现较大的力。 墙式墩的抗震性能通常要优于多柱式桥墩或独柱式桥墩。因此，与常规的钢筋混凝土墩（柱）相比，很少对墙式墩进行加固。加固钢筋混凝土墩（柱）的方法加固钢筋混凝土
20、墩（柱）的方法 包括： l 完全或部分替换； l 附加墩（柱）； l 抗剪或抗弯强度； l 改善墩（柱）的延性。 l 钢套管； l 用预应力施加主动约束； l 用复合纤维/环氧套管施加主动或被动约束； l 钢筋混凝土外壳。美国加州抗震加固方法7 7.1.1 .1.1 完全或部分替换墩柱完全或部分替换墩柱1989年旧金山塞普里斯桥坍塌San FranciscoSan Francisco高架桥墩（柱）的更换 采用原有墩（柱）钢筋进行墩（柱）更换 采用辅助支墩（柱）进行加固1 1 采用辅助支墩（柱）进行加固2 27 7.1.2 .1.2 增加桥墩的强度和延性增加桥墩的强度和延性 在已有桥墩（柱）表层
21、沿墩（柱）全高或部分高度范围内增大混凝土截面可以提高墩（柱）的弯曲强度。在新增混凝土内需增设纵向钢筋，附加钢筋必须与既有结构构件锚固连接。 如果在钢套管与灌浆区之间可以传递足够的剪力，采用钢套管也可以提高桥墩的弯曲强度。 在桥墩（柱）表层沿墩（柱）全高或部分高度范围内粘贴碳纤维也可以提高墩（柱）的弯曲强度。增大混凝土截面提高墩（柱）强度 增大混凝土截面提高桥墩强度-1-1增大混凝土截面提高桥墩强度-2-2钢套加固方法典型圆形墩（柱）的钢套加固方法 P P209209 采用在钢套中加设钢筋的方法加固墩（柱） 椭圆钢套加固方法钢套与基础的连接预应力钢绞线加固 预应力钢绞线加喷射混凝土碳纤维加固桥墩
22、1碳纤维加固桥墩2多柱式桥墩上的填充剪力墙 桥墩加固的部位7.1.3 7.1.3 钢钢桥墩桥墩（柱）的加固柱）的加固 Richmond-San Rafael 桥墩（柱）加固 空心钢桥墩填充混凝土7.2 7.2 盖盖梁的加固梁的加固 盖梁的加固需要同时考虑桥梁纵向和横向的反应，而这些反应又与桥墩的构造有关。一般来说盖梁与混凝土墩（柱）是整体浇筑的，故在荷载作用下盖梁要承担弯矩和剪力的共同作用。 当盖梁可能失效时，桥梁结构就会有发生倒塌的危险，此时盖梁的加固就显得尤为重要。 盖梁加固增大截面 1 1 盖梁加固增大截面 2 2 盖梁加固施加预应力1 1盖梁加固施加预应力2 2盖梁粘碳纤维板( (布)
23、 )加固1 1盖梁粘碳纤维板( (布) )加固2 2降低盖梁内力的水平连梁 7.3 7.3 桥台的加固桥台的加固 有支座桥台是最常见的桥台型式。尽管使用这种桥台时，上部结构会产生较大的纵向位移，当桥台的支座支承面很窄或其他临近的墩柱支承构件发生失效时，会造成桥台支承失效 。 地震发生时，整体式桥台或肋式桥台的稳定性相对较好。当遭遇罕遇地震时，桥台肋墙的抗弯和抗剪强度可能出现问题，有可能需要加固。 桥头锚定板 加州沉降板 新泽西沉降板 安装桥头沉降板带有钻孔灌注桩的锚定板 混凝土剪力键（挡块）预应力锚索钢或钢筋混凝土框架桥台预应力锚杆加固八、基础的八、基础的加固加固 桥梁基础将桥梁结构与地基联系
24、起来，同时也将地震作用传递给桥梁结构。地震中基础的破坏主要是由于地基失稳，而且地基液化、侧向滑移、断层移动或滑坡等是造成地基失稳的主要因素。 因基础、桩基或承台破坏而倒塌的桥梁并不常见，但却经常发生由于地基失效致使桥梁倒塌的情况，若基础发生地基液化、滑移或沉陷，则有必要对基础进行加固。 8.1 8.1 扩大基础加固法扩大基础加固法 桥梁基础扩大底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此法适应于基础承载力不足或埋置太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体时的情况。 当构造物基础具有较大的不均匀沉降，并且地基土质比较坚实时，可以采用扩大基础法进行加固。在刚性实体式基础周围加石砌圬工或混凝土，以扩大基础的
25、承载面积。新增基础加固 需要对基础所在位置进行开挖，开挖需要采取得力措施，确保墩台基础的稳定。混凝土承台的新旧连接 为使上部荷载由墩身很好地传递给新建承台，可在新建承台与既有承台接触范围内，将原承台凿成锯齿状剪力键，采用设置钎钉或植筋法连接新老承台，使新旧混凝土形成有机整体，以达到扩大原承台尺寸的目的。新增基础加固示例混凝土覆盖层加固基础扩大基础加固示例8.2 8.2 增补桩基加固法增补桩基加固法 当地基承载力不够，为提高地基承载力，在基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩,扩大原承台，并将承台与桩顶连接在一起，以此提高基础承载力，增加基础稳定性。 增补桩基的加固方法适用于以下情形： （1
26、 1）当桥梁采用桩基础改造拓宽方法，通过增加桩的数量，扩大承台面积，提高基础承载力； （2 2）桥梁墩台基底下有软弱层，墩台发生沉陷，而桩的深度不足； （3 3）由于风蚀、水蚀或冲刷等原因使桩基外露或发生倾斜时。 这种加固方法的优点是不需要抽水筑坝等水下施工作业，且加固效果显著。底部钢筋搭接构造 水平预应力钢筋加固基础 增补桩基加固示例1 1增补桩基加固示例2 2增补桩基加固示例3 3墩台基础整体加固 墩台基础整体加固示例1 1墩台基础整体加固示例2 28.3 8.3 危险场地桥梁加固危险场地桥梁加固 危险场地是指在地震中可能产生极大的永久位移的场地，这种永久位移将使结构构件内力和（或）相对位
27、移显著增加。危险场地包括： 1） 横跨或靠近活动断层的场地； 2） 位于或靠近陡峭、不稳定边坡的场地； 3） 位于或附近有液化砂土或粉砂的场地。 场地液化的危害断层造成的危害地质灾害的破坏模式 每一种地质灾害都会对桥梁结构造成严重破坏，所以在制定桥梁加固方案时应该考虑地质灾害的影响，破坏模式包括： 1) 由土壤液化引起的下陷或滑移使桥梁墩台发生的侧向变形，可能导致桩的破坏和落梁； 2) 相邻桥墩的地面沉降差可能造成落梁； 3) 基础、桥台的不均匀沉降使连续的上部结构和桩受到向下的拉力作用，并发生破坏。 位于液化土层的桥梁 P259降低灾害的措施 1）将桥梁移到稍微安全的地方； 2）通过场地改良
28、提高土体稳定性，防止或限制液化的发生； 3）灰土深层搅拌，这样可以在土体中形成与密实法一样的稳定区域； 4）排水、设置砾石排水沟或渗透灌浆，或采取其它类似的措施。 原位密实法是新建、已建桥梁场地改良方法中应用最广的一种方法，原位密实可以用振捣置换，也可以用压密灌浆的方法。已建桥梁场地可液化土壤改良方法 1）压密灌浆法 2）颗粒灌浆法 3）化学灌浆法 4）喷射灌浆法 5）振捣探头 6）振动密实 7）振捣置换法/石柱 8）附加荷载/扶壁式填土 9）排水：砾石、砂土、排水管10）小型桩 设计流程图 墩（柱）周围的振动系统（碎石桩）处理 振动置换设备和过程 水泥浆球状物的压密注浆法高压旋喷注浆加固法
29、高压旋喷注浆，就是先利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入土层的预定位置，旋转并以一定的速度提升，同时将浆液或水以高压的形式从喷嘴里射出，冲击破坏土体，高压流切割并搅碎土层，使其成颗粒状分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液的凝固，组成具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而对地基进行加固的一种加固方法。旋喷施工的工序钻机就位；钻孔；插管；喷射作业；冲洗。（第二部分完）九、桥梁减隔震设计九、桥梁减隔震设计 桥梁减隔震设计是通过引入减隔震装置改变桥梁在地震作用下的动力响桥梁减隔震设计是通过引入减隔震装置改变桥梁在地震作用下的动力响应特性，从而减少地震输入。在结构减隔震设计方法中，
30、抗震能力是通过延应特性，从而减少地震输入。在结构减隔震设计方法中，抗震能力是通过延长结构周期，增加耗能能力来实现的。长结构周期，增加耗能能力来实现的。 对于结构系统而言，调节组成结构的各个构件的质量、刚度、阻尼及其对于结构系统而言，调节组成结构的各个构件的质量、刚度、阻尼及其比例关系，可以达到减震的目的。比例关系，可以达到减震的目的。9.1 9.1 桥梁减隔震设计的原理桥梁减隔震设计的原理 结构减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结构减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离开来。要达到这个目的，可通过延长结构的基本周期，以避开地震的能分离开来。要达到这
31、个目的，可通过延长结构的基本周期，以避开地震的卓越周期范围，从而有效地减小结构的地震加速度反应。卓越周期范围，从而有效地减小结构的地震加速度反应。 目前所采用的减隔震技术，是在结构的上部和基础之间设置减隔震装置，目前所采用的减隔震技术，是在结构的上部和基础之间设置减隔震装置，在使结构物振动长周期化的同时，以减隔震装置的较大相对变形和阻尼耗能在使结构物振动长周期化的同时，以减隔震装置的较大相对变形和阻尼耗能作用来减少上部结构的加速度反应，从而改善结构的受力状况。作用来减少上部结构的加速度反应，从而改善结构的受力状况。 加速度反应谱S SA A 位移反应谱S SD D周期阻尼增加周期迁移加速度位移
32、阻尼增加周期建筑结构隔震1建筑结构隔震2建筑结构隔震3周期与响应日本的设计反应谱减隔振设计的适用范围 减隔震设计方法不是在任何情况下都能适用的。如果结构物所处的减隔震设计方法不是在任何情况下都能适用的。如果结构物所处的场地比较软弱、不稳定或易发生液化；下部结构柔性大，如细高的桥墩等，场地比较软弱、不稳定或易发生液化；下部结构柔性大，如细高的桥墩等，结构本身的固有周期比较长；位于特定的场地，延长桥梁周期后容易引起结构本身的固有周期比较长；位于特定的场地，延长桥梁周期后容易引起地基与桥梁共振等情况，都不宜采用。使用减隔震设计的条件：地基与桥梁共振等情况，都不宜采用。使用减隔震设计的条件： （1 1
33、）上部结构为整体或连续形式，下部结构刚度比较大，结构的基本振）上部结构为整体或连续形式，下部结构刚度比较大，结构的基本振动周期比较短。动周期比较短。 （2 2）场地条件比较好，预期地面运动特性比较明确，具有较高的卓越频）场地条件比较好，预期地面运动特性比较明确，具有较高的卓越频率和在长周期范围内所含能量较低。率和在长周期范围内所含能量较低。普通桥梁和减隔震桥梁的比较9.2 9.2 减隔震装置与力学特性减隔震装置与力学特性 桥梁减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隔离桥梁减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隔离开来，为此，需要在结构的上部和基础之间设置减隔震装置。
34、开来，为此，需要在结构的上部和基础之间设置减隔震装置。 到目前为止，最常见的减隔震装置是铅芯橡胶支座，通常安装在建筑物到目前为止，最常见的减隔震装置是铅芯橡胶支座，通常安装在建筑物与地基或者桥梁上部结构与桥梁墩台之间。每个铅芯橡胶支座兼有隔震和耗与地基或者桥梁上部结构与桥梁墩台之间。每个铅芯橡胶支座兼有隔震和耗能的功能，同时支承着上部主体结构的重量，并提供弹性恢复力。能的功能，同时支承着上部主体结构的重量，并提供弹性恢复力。组成减隔震装置的主要基本构件有： 竖向支承结构竖向支承结构( (支承上部结构全部重量支承上部结构全部重量) )； 水平隔震结构水平隔震结构( (隔离或减小地面运动向上部结构
35、的传递隔离或减小地面运动向上部结构的传递) )； 阻尼结构阻尼结构( (吸收地震能量，以及抑制地震波中长周期成分带来的大位移吸收地震能量，以及抑制地震波中长周期成分带来的大位移) ) 复位或限位结构复位或限位结构( (消除过大残余位移、限制结构位移在容许范围内消除过大残余位移、限制结构位移在容许范围内) )。 桥梁结构的减隔震系统应满足以下三个基本功能 （1 1）一定的柔度（柔性支承）：用来延长结构周期，降低地震力；）一定的柔度（柔性支承）：用来延长结构周期，降低地震力； （2 2）耗能能力（阻尼、耗能装置）：降低支承面处的相对变形，以便使位移）耗能能力（阻尼、耗能装置）：降低支承面处的相对变
36、形，以便使位移控制在设计允许的范围内；控制在设计允许的范围内； （3 3）一定的刚度、屈服力：正常使用荷载作用下（如风、制动力等）结构不）一定的刚度、屈服力：正常使用荷载作用下（如风、制动力等）结构不发生屈服和有害振动。发生屈服和有害振动。 根据减隔震装置是否集柔性支撑和耗能性能于一体，减隔震装置可以分为根据减隔震装置是否集柔性支撑和耗能性能于一体，减隔震装置可以分为整体式减震装置和分离式减震装置。整体式减震装置和分离式减震装置。9.2.1 9.2.1 整体型减震装置整体型减震装置 铅芯橡胶支座（铅芯橡胶支座（Lead Rubber BearingLead Rubber Bearing）高阻尼
37、橡胶支座高阻尼橡胶支座 （High Damping Rubber BearingHigh Damping Rubber Bearing）弧形钢板减震支座弧形钢板减震支座 （Armor Plate Isolator BearingArmor Plate Isolator Bearing）回弹滑动支座（回弹滑动支座（Resile Sliding BearingResile Sliding Bearing）摩擦摆锤支座摩擦摆锤支座 （Friction Pendulous BearingFriction Pendulous Bearing）粘性减震支座（粘性减震支座（Viscors Isolator
38、BearingViscors Isolator Bearing） 铅芯橡胶支座（LRB）1 1 铅芯橡胶支座（LRB）2 2高阻尼橡胶支座 弧形钢板减震支座 粘性减震支座 高阻尼橡胶支座实物摩擦摆锤支座 减震支座的工作机理铅销橡胶支座滞回曲线的等价线性化模型 FBe0yuu变位KK2Qd1KBQy荷载9.2.2 9.2.2 分离型减震装置分离型减震装置橡胶支座橡胶支座+ +钢质阻尼器（钢质阻尼器（Steel DamperSteel Damper）橡胶支座橡胶支座+ +摩擦阻尼器（摩擦阻尼器（Friction DamperFriction Damper）橡胶支座橡胶支座+ +粘性阻尼器（粘性阻尼
39、器（Viscous DamperViscous Damper）橡胶支座橡胶支座+ +油阻尼器（油阻尼器（Oil DamperOil Damper）橡胶支座橡胶支座+ +铅挤压阻尼器铅挤压阻尼器 （Lead Extrusion DamperLead Extrusion Damper）滑板支座滑板支座+ +钢质阻尼器（钢质阻尼器（Steel Quality DamperSteel Quality Damper）滑板支座滑板支座+ +高阻尼橡胶阻尼器高阻尼橡胶阻尼器 （High Damping Rubber DamperHigh Damping Rubber Damper） 橡胶支座 + 钢质阻尼器
40、 几种钢质阻尼器橡胶支座+粘性阻尼器 耗能装置耗能装置 其他耗能装置 组合支承采用减隔震装置的桥梁1采用减隔震装置的桥梁2旧金山海湾大桥的阻尼器安置采用减隔震装置的桥梁3锁定(传震)装置 (Look-up Device) 安装了锁定装置的桥梁减震设计桥梁1Sierra Point CA, USA减震设计桥梁2减震设计桥梁3减震设计桥梁4减震设计桥梁5减隔震带来的大位移问题减隔震带来的大位移问题可实现大位移的伸缩装置同时满足常时和地震时位移的伸缩缝座式桥台背墙上的止推装置伸缩缝多方向的变形能力十、桥梁抗震设计其他做法十、桥梁抗震设计其他做法 桥梁结构抗震设计要求所设计的结构物在强度、刚度、稳定性
41、以及延桥梁结构抗震设计要求所设计的结构物在强度、刚度、稳定性以及延性和吸收耗能等方面有一种最佳的选择，使结构物能够达到性和吸收耗能等方面有一种最佳的选择，使结构物能够达到“小震不坏、小震不坏、中震可修、大震不倒中震可修、大震不倒”的目的。的目的。 抗震设计中最关键的问题是抗震结构体系的选择，应根据结构的抗震抗震设计中最关键的问题是抗震结构体系的选择，应根据结构的抗震设防类别、设防烈度、场地土条件和结构使用的材料等因素，通过技术、设防类别、设防烈度、场地土条件和结构使用的材料等因素，通过技术、经济和使用条件综合比较后确定。经济和使用条件综合比较后确定。 增加桥墩箍筋设置增加桥台强度增加桥墩强度增
42、加桥墩强度减轻上部重量改为钢结构减震设计增加桥墩的延性增设连梁装置地质条件差地区的桥梁改善桥墩受力在墩底部设铰新奥克兰海湾大桥抗震设计美国旧金山新奥克兰海湾大桥美国旧金山新奥克兰海湾大桥 独塔自锚式悬索桥（在建）。采用了有相近的独塔自锚式悬索桥（在建）。采用了有相近的四根四根PCPC塔柱塔柱和钢剪力键组和钢剪力键组成的桥塔，是一种创新的成的桥塔，是一种创新的“强柱弱梁强柱弱梁”式抗震塔柱设计。式抗震塔柱设计。采用剪力键连接分离的主塔套管延伸器160度斜钢管桩抵抗水平地震力希腊Rion-AntirionRion-Antirion斜拉桥，跨越科林斯海湾希腊Rion-AntirionRion-Antirion桥的基础 大桥相对滑动的加筋土隔大桥相对滑动的加筋土隔振基础是创新的基础形式振基础是创新的基础形式。希腊Rion-AntirionRion-Antirion桥引桥减隔震（结束）
