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道路桥梁建 筑 技 术 开 发 129Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月实例分析减隔震技术在桥梁结构设计中的应用郭宏伟（悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司，江苏苏州 215000）摘要 以某特大桥梁工程为研究实例，对桥梁结构设计中的减隔震技术应用原理和应用优势进行分析，结合工程概况与施工地质环境等因素条件，深入阐述桥梁结构减隔震技术应用的设计流程和基本条件，提出桥梁结构减隔震设计中的整体设计架构和细节设计内容，并在本工程实例基础上对比分析几种不同的减隔震设计方案，通过对比分析确定摩擦摆隔装置在本工程减震设计中能够发挥最佳效果，并指出桥梁工程减隔震设计的注意事项内容，以期为桥梁结构中减隔震技术应用提供参考。关键词 桥梁结构；减隔震技术；地质条件；减震效果 中图分类号U 442.5 文献标志码B 文章编号1001-523X（2023）08-0129-04THE APPLICATION OF VIBRATION REDUCTION AND ISOLATION TECHNOLOGY IN BRIDGE STRUCTURE DESIGN IS ANALYZED WITH EXAMPLESGuo Hong-wei AbstractTaking a large bridge project as an example,this paper analyzes the application principle and advantages of the seismic isolation technology in the design of bridge structure,expounds the design process and basic conditions of the application of the seismic isolation technology in bridge structure combined with the general situation of the project and construction geological environment and other factors,and puts forward the overall design framework and details of the design of the seismic isolation design of bridge structure.On the basis of this engineering example,several different design schemes of vibration isolation are compared and analyzed.Through the comparative analysis,it is determined that the friction pendulum isolation device can play the best effect in the design of vibration isolation in this engineering,and points out the contents of the matters for attention in the design of vibration isolation in bridge engineering,in order to provide reference for the application of vibration isolation technology in bridge structure.Keywordsbridge structure;vibration reduction and isolation technology;geological conditions;damping effect1 减隔震技术的原理与应用优势减隔震技术是指减震技术与隔震技术的结合，在桥梁结构设计中的应用发挥出的重要作用在于，通过减隔震技术来控制桥梁结构在地震过程中的震动幅度，尽可能使振动幅度控制到最低，以避免出现桥梁结构的损害而影响桥梁的正常使用。隔震技术的作用通常发生在地震或者大幅度震动时，可以达到有效控制震动幅度的目的，其主要原理是通过使用特定的隔离手段使桥梁与地震相隔离，从而有效控制由地震引起的桥梁振动频率，发挥出预防效果1。隔震技术可以帮助桥梁结构避免受到地震的影响，然而在延长桥梁构造周期时，必须关注桥梁结构的位移变化，以帮助桥梁构造处在良好使用状态提供有力保障。此外，因为地震引发的桥梁结构变动还受到桥梁结构本身的韧性影响，因此如果桥梁结构韧性本身没有达到标准，会导致在地震过程中形成难以承受的负荷，并对桥梁结构造成损坏，因此应减震技术配合隔震技术共同发挥减隔震效果，以将地震对桥梁结构形成的破坏效果控制在可接受范围内2。当前，桥梁结构设计中应用的减震技术主要为粘滞阻尼设备减震技术以及摆动滑动摩擦设备减震技术，可以根据实际情况选择其中一个或两个设备，可以有效提升桥梁的抗震能力，从而弱化地震的破坏效应3。减隔震技术的运用具有明显优势，主要体现在以下方面。（1）减隔震技术的应用可以有效优化桥梁结构，提升桥梁构造的整体布局合理性，充分发挥出桥墩与桥台的抗震作用，确保桥梁整体抗震性能达到最佳状 态4。（2）桥梁横向宽度与桥梁结构的横向刚度间具有密切关系，若横向宽度满足技术标准，则横向刚度可以得到显著提升，从而可以在地震发挥过程中，根据横向抗震需求进行有效调整，以点带面地优化桥梁结构的整体抗震性能5。（3）减隔震技术的应用可以有效控制桥梁结构设计中出现的结构位移变化，收稿日期：20230304作者简介：郭宏伟（1978），男，吉林榆树人，高级工程师，主要研究方向为桥梁隧道。道路桥梁建 筑 技 术 开 发130 Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月避免桥梁结构因为本身存在位移问题而缺乏足够的抗震性能。（4）桥梁建筑在建设与使用中需要花费大量时间进行桥墩与桩基等部位的检查与修复工作，而在桥梁结构设计中应用减隔震技术可以有效避免桥墩与桩基受到地震的影响而出现结构变形，因此可有效降低二者的检查与修复成本6。2 减隔震技术在桥梁结构设计中的应用2.1 工程概况某特大桥梁结构设计工程所处地区类型为类，区域内地震动峰值加速度为0.15 g，桥梁结构对设计强度要求较高，因此需要考虑在桥梁结构设计中提高设防，降低区域内地震对桥梁的危害。全桥共设置十六联，主桥跨径组合为75+120+75 m，桥梁上部结构为30 m高的转配置T形混凝土梁，共计13片，下部结构由柱式墩、桩基础及钻孔灌注桩组成。2.2 确定减隔震设计条件与设计流程在该工程的桥梁减隔震结构设计实施前，需要根据特大桥梁结构的施工现场环境对影响结构设计的地质条件、水文与自然环境等因素进行充分调查。根据工程现场情况，需要综合多个方面要素进行全面分析从而得出具有科学论证价值的桥梁减隔震结构设计。首先，需要在桥梁结构施工所在区域进行地质勘查，了解施工区域的地质情况，其中需要考虑施工区域的地震发生的潜在影响因素，要在充分参考已有地质资料的前提下对地质状况做出科学研判，以此保证桥梁结构设计的稳定性。其次，本次的特大桥梁结构设计中，在地质状况和水文因素影响下应保证桥梁下部结构具有较高的刚性，可以满足长周期使用的要求。进行桥梁减隔震结构的设计工作在满足上述基本要求下进行，特大桥梁结构设计中应用减隔震技术可有效消除桥梁振动，保证结构性稳定，在保证桥梁下部结构刚性要求前提下，应用减隔震结构技术可以达到较好减震效果，也可以避免特大桥梁工程结构出现明显的联合震动。本次的特大桥梁工程，所在区域地质活动频繁，存在潜在的地震因素影响风险，因此在保证桥梁下部结构刚性的前提下，需要通过减隔震结构技术应用满足桥梁减震要求。在完成本工程的前提减隔震结构设计应用评估工作后，需要参照桥梁结构设计标准要求完成本工程减隔震设计流程，考虑到本工程特大桥梁结构的刚性要求和性能需求，进行了如下的桥梁减隔震设计。（1）进行整体设计。根据特大桥梁结构工程要求进行减隔震系统设计，在考虑结构设计整体性下进行设计效果和标准检验。为了满足本工程对减隔震效果要求，须在桥梁减隔震系统设计中确定相应的刚性标准，并考虑在实际应用中减隔震系统结构能够发挥的减震消散效果。因此在本工程的特大桥梁设计中应率先考虑到性能标准，选择符合本工程施工区域和结构性能的阻尼器材和减隔震配套设施。（2）进行细节设计。适用于本工程特大桥梁的减隔震结构，需要在整体设计基础上完成细节设计方案。桥梁减隔震结构中的细节设计主要结合实际情况进行设计分析，其中最关键的是要考虑到工程施工区域的地震发生情况，以此保证桥梁结构在地质活动下能够以较高的刚性保证工程结构的完整性。对于减隔震细节设计，需要根据工程施工要求开展详细的方案对比，以此选择最佳的减隔震设计方案，满足桥梁结构的减震要求。2.3 减隔震设计结合具体工程实际情况，减隔震设计主要分为3种，分别是在主墩上安装速度锁定器、摩擦摆隔振装置及钢阻尼支座。速度锁定器的工作原理为，当速度锁定器缸体与活塞缸的速度满足设定标准后将自动执行锁定功能，速度锁定器将自动变为连接活动主墩与桥梁主体的刚性连杆。而当温度条件满足特定要求以后，桥梁主体将发生伸缩，此时速度锁定器便可从锁定状态重新切换为自由活动状态，并可以有效控制系统内力。速度锁定器在运行过程中，两种状态间并没有明确的界限，系统内力的大小主要取决于缸体与活塞缸的速度。速度锁定器的工作原理与阻尼器类似，因此可以采用Maxwell 模型的阻尼器单元（Damper）来模拟速度锁定器的运行（图1）。在模拟中需要按照速度锁定器的缸体与活塞缸速度来设置阻尼器，一般可以将指数设为2。同时，速度锁定器在引入到结构模型中，还会影响到整体构造特性，如自振周期，在模型设置中还需要考虑到速度锁定器整体的有效刚度。图1 Maxwell数学物理模型Maxwell数学物理模型的表达式如下：F=kdk=cdec（1）式 中，F 为 减 隔 震 支 座 的 恢 复 力，单 位 为 kN/mm；k为速度锁定器中串联弹簧的刚度系数；dk为速度锁定器中串联弹簧的形变量，单位为mm；dec道路桥梁建 筑 技 术 开 发 131Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月为阻尼器中阻尼单元的形变量，单位为mm，其中c与c分别为阻尼系数与阻尼速度，前者指数值设定为2，后者单位为N/（m/s）。摩擦摆隔震装置在桥梁结构设计中的应用具有成本低、可操作性强、稳定性高等优势。摩擦摆隔震装置的减隔震原理为通过滑动面的设计使桥梁结构在地震过程中的振动周期延长，避免因为地震影响而引发放大效应，并借助支座的滑动面与滑块间的摩擦达到削弱地震力的目的，从而可以帮助桥梁结构物有效避免由地震引发的损伤。滑动面属于圆弧形态，因此摩擦摆隔震装置很容易自动复位，一旦地震结束以后，摩擦摆隔震装置便可以重新恢复支座的原始状态。摩擦摆隔震装置可分为固定装置与活动装置两种，固定装置安装在固定主墩，活动装置安装在其他主墩，一旦发生地震以后，主墩上安装的固定装置会自动转换为活动装置，并与其他活动装置保持相同频率的摆动，从而可以有效控制固定主墩在地震中接收到的水平地震力，并可以提升其抗弯曲能力。当前，钢阻尼支座主要有C形钢、E形钢，本工程中采用的是E形钢。E形钢塑性变形可以有效降低桥梁结构受到的地震冲击力，从而达到保护桥梁结构的目的。E形钢塑性变形为不可逆恢复，因此外力做功同样不可逆，E形钢可以根据实际应用需求来调节形状，从而使其塑性变形能力可以满足桥梁结构的应用要求，可以有效避免出现桥梁结构的局部变形问题，提高桥梁结构的使用年限。同时，E形钢阻尼支座构造图如图2所示。工程考虑到桥梁在实际使用中存在的温度位移差，因此在综合权衡以后，决定将E形钢阻尼支座搭配速度锁定器共同使用。速度锁定器所具备的锁定功能可以有效提升E形钢的减震性能，二者共同配合均匀分配主墩所承受的由地震造成的外力，并减轻主墩承载力，提升桥梁结构整体稳定性。阻尼器元件滑动间隙滑动间隙上锚杆上预埋钢板挡块上支座钢板下支座（预埋）钢板下预埋（支座）钢板下锚杆顺桥向图2 E形钢阻尼支座构造图2.4 减隔震方案对比为满足特大桥梁结构的减震要求，本次研究中选择通过减隔震方案对比选定最佳应用方案。减隔震设计应用中速度锁定器与摩擦摆隔装置都会在桥梁结构中发挥减少地震应力的效果。考虑到本工程施工区域的地质情况，结合已掌握的历史地质资料，将本工程的减隔震方案对比中的地震发生概率确定为50年2%，在此条件下本次研究中对本工程的集中减隔震方案的减震效果进行了全面对比分析，分析中以桥梁下部结构承受的纵向剪力和纵向弯矩为对比指标，不同方案下的减震对比结果如图3、图4所示。剪力/kN墩号10234562 0004 0006 0008 00010 00012 00014 00016 000图3 特大桥梁桥墩的纵向剪力400 000300 000200 000100 000350 000250 000弯矩/kN墩号150 00050 0000123456图4 特大桥梁桥墩的纵向弯矩由上述方案对比结果分析可以发现，本工程中桥梁结构条件下，使用速度锁定器可以有效提升桥梁的整体抗震性能，能够有效保证桥梁结构的完整性，但对比结果表明实际减震效果并不明显。该工程中的钢阻尼器方案的减震效果最佳，其次为摩擦摆隔震装置，应用上述两种减震方案可从根本上减小纵向的地震冲击，本工程在减震设计中若仅考虑到减隔震强度，最佳选择为摩擦摆隔震装置。3 减隔震技术在桥梁结构设计中的注意事项目前桥梁结构减隔震设计中通常选择粘滞阻尼器作为应用器材，但在实际应用中由于不同生产规模和不同产地的粘滞阻尼器存在着标准差异问题，因此在不同规模的桥梁结构减隔震设计应用中会出现漏油等影响质量安全的问题。由于目前国内缺乏此方面的约束标准，导致桥梁结构减隔震器械在应用中存在着诸多隐患问题，当存在质量隐患的产品进入到桥梁结构设计领域内，将会直接影响到减隔震设计的实际效果，严重会对桥梁结构造成安全隐患。鉴于此，在桥梁结构减隔震设计中必须严格做好阻尼器的前期选择流程规划工作，并根据桥梁结构减隔震要求做好充足的耐久性和抗疲劳性检查测试，保道路桥梁建 筑 技 术 开 发132 Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月复合地层超深地下连续墙快速成槽施工技术研究彭小丹（武汉地铁控股有限公司，武汉 430074）摘要 地下连续墙施工中，一般采用冲击钻+成槽机施工方法，但该方法施工效率低，所需工期时间长，易造成成槽机的磨损损坏，鉴于此问题，以某项目超深地下连续墙施工为依托，研究复合地层超深地下连续墙快速成槽施工技术，并提出了将“钻抓铣”相结合，通过增加引孔设备，根据槽端划分，在两个铣轮中间位置引孔至墙底标高后，先采用液压抓斗，抓槽至岩面标高后再用双轮铣。经应用证明，该组合式成槽方法，提高了地下连续墙成槽施工的效率和成槽质量。关键词 复合地层；超深地下连续墙；快速成槽；组合设备；岩溶处理 中图分类号TU 985；U 231.3 文献标志码A 文章编号1001-523X（2023）08-0132-03RESEARCH ON RAPID TRENCHING CONSTRUCTION TECHNOLOGY OF ULTRA-DEEP DIAPHRAGM WALL IN COMPOSITE FORMATIONPeng Xiao-dan AbstractIn the construction of diaphragm wall,the construction method of impact drill+grooving machine is generally adopted,but the construction efficiency of this method is low,the construction period is long,and the grooving machine is easy to be worn and damaged.In view of this problem,based on the construction of ultra-deep diaphragm wall in a project,the rapid grooving construction technology of ultra-deep diaphragm wall in composite strata is studied,and the combination of drilling-grasping-milling is proposed,and the division is based on the groove end by adding pilot hole equipment,After the hole is led to the wall bottom elevation in the middle of the two milling wheels,the hydraulic grab bucket is used first,and the groove is grabbed to the rock surface elevation,and then the double-wheel milling is used.The application has proved that the combined grooving method has greatly improved the efficiency and grooving quality of the diaphragm wall grooving construction.Keywordscomposite formation;ultra deep ground connecting wall;rapid grooving;combined equipment;karst treatment地下连续墙施工通常面临复杂多变的地质条件，当遇到较硬的土层的时候，会导致施工速度变慢，或者根本无法施工，也无法控制施工的垂直度。在这种情况下，可采用上部软土层部分采用液压抓斗直接成槽、下部硬土层或砾石层改用铣槽机成槽的方法来解收稿日期：20230220作者简介：彭小丹（1985），女，湖北麻城人，工程师，主要研究方向为建筑施工管理。证阻尼器产品在应用中具有较高的性能和安全保证。此外，在桥梁结构减隔震产品应用后，定期对桥梁结构中的减隔震设计应用情况进行检查，详细查看阻尼器在桥梁结构减隔震中设计应用性能，一旦发现产品问题应及时报告并立即更换，保证桥梁结构的安全性。在桥梁结构减隔震设计中应以产品的性能最大化为要求，选择抗变形效果好和设计合理的减隔震阻尼器产品，逐步完善此类产品标准设定工作，在严格规格标准约束下最大程度地发挥阻尼器产品应用性能。4 结束语我国桥梁建筑工程高度重视地震问题，为合理减轻地震对桥梁结构的破坏，在桥梁结构设计中合理应用减隔震技术，具体应用中结合桥梁实际情况来选择合适的减隔震装置，以避免桥梁结构抗震性能较差，在发生地震后出现结构损坏问题，造成安全事故。参考文献1 金杰,余斌,张精岳,等.基于性能的大跨度中承式钢桁架拱桥减隔震设计J.公路,2022,67(6):129134.2 李立峰,唐嘉豪,胡睿,等.基于易损性的中等跨径连续梁桥合理抗震体系评估方法J.铁道科学与工程学报,2022,19(12):36653677.3 张鹏辉,冯睿为,郭军军,等.采用拉索模数伸缩缝的斜交桥减隔震参数优化J.振动与冲击,2022,41(9):120127,166.4 张菊辉,钱逸卿,管仲国.非规则平行匝道桥部分减隔震体系地震响应与减震机理J.应用基础与工程科学学报,2021,29(4):10191031.5 杜桃明,叶仲韬,刘洋,等.高烈度地区不对称刚构连续梁桥减隔震设计研究J.世界桥梁,2021,49(3):7883.6 黄朝光.带有双曲面球型减隔震支座的钢桁梁节段模型拟静力试验研究J.地震工程与工程振动,2020,40(4):227235.