日本(ben)隔震設計(jì)由來已久(jiǔ)，其間遭受(shòu)了幾次大(dà)地震的洗(xǐ)♈禮，經過數(shù)代學者的(de)探索，發展(zhǎn)至今。特别(bié)是1995年阪神(shén)大地震之(zhī)⁉️後，日本橋(qiao)梁隔減震(zhen)技術得到(dao)了廣泛的(de)應用，積累(lèi)㊙️了豐富經(jīng)驗，技術日(ri)趨成熟。
阪(ban)神大地震(zhen)
01.
隔震概念(nian)的起源
隔(gé)震的概念(niàn)由來已久(jiǔ)，古代日本(běn)在建設寺(sì)廟時就沿(yán)用中國傳(chuán)🛀統方法，一(yi)層沙一層(céng)粘土交互(hù)鋪墊下部(bù)基礎，比如(ru)現存京都(dou)的三十三(san)間堂，屹立(li)不倒已✏️750餘(yu)年。
京都的(de)三十三間(jiān)堂
自上世(shi)紀60年代開(kai)始，新西蘭(lán)、日本、美國(guo)等國家就(jiù)開始了對(dui)隔震🔴技術(shù)的系統研(yan)究。
70年代起(qǐ)，新西蘭學(xué)者W.H.Robinson等率先(xiān)研發了鉛(qian)芯橡膠支(zhī)座，極大地(di)推動了隔(gé)震技術的(de)工程應用(yong)。
然而隔震(zhèn)的概念真(zhen)正應用到(dào)橋梁中是(shi)在1980年以後(hou)。随着隔🍉震(zhèn)建築的應(yīng)用逐漸推(tuī)廣逐漸開(kai)始得到應(ying)用，日本的(de)國土交通(tong)省，一批頂(dǐng)尖的研究(jiū)人員開展(zhan)‼️了由上🚩至(zhì)下研發隔(ge)減震橋梁(liang)的各種🔴嘗(cháng)試。
經過多(duo)年研究，終(zhōng)于在1991年發(fa)表了他們(men)的研究成(cheng)果，也🔴就是(shi)🤩第🆚一個公(gong)路橋梁隔(ge)震設計指(zhǐ)南草案。同(tóng)年日本第(dì)一個隔震(zhèn)橋梁——宮川(chuān)橋竣工，這(zhè)也宣告了(le)日本橋梁(liang)隔震的誕(dan)生。
日本第(di)一座隔震(zhen)橋宮川橋(qiáo)
02.
日本隔震(zhen)橋梁的發(fa)展
早期的(de)公路橋梁(liáng)一般都采(cai)用鋼制的(de)橡膠支座(zuo)或移動支(zhi)座。
在橋軸(zhou)方向，考慮(lǜ)到橋梁上(shang)部結構因(yin)溫差産生(shēng)的收縮🌂，一(yi)般橡膠支(zhī)座布置在(zai)中央橋柱(zhù)，其他橋柱(zhù)和📱橋台就(jiu)需要布置(zhi)滑㊙️動支座(zuo)，以滿足上(shàng)部結構收(shou)縮。因此這(zhè)樣的橋梁(liáng)就需要中(zhōng)間橋柱很(hěn)強，其他橋(qiáo)柱較弱，因(yin)爲地震時(shi)隻有中間(jiān)橋柱抵抗(kang)水平地震(zhèn)力。
抗震橋(qiáo)與隔震橋(qiáo)的區别
在(zài)隔震橋梁(liang)出現之前(qian)就有很多(duō)橋梁使用(yòng)橡膠支座(zuo)，主要是把(ba)地震水平(píng)力分散到(dào)各個橋柱(zhu)上，以增👨❤️👨強(qiáng)橋梁整體(tǐ)抗震性能(néng)。
水平力分(fèn)散橋不是(shi)嚴格意義(yì)上的隔震(zhèn)橋，其抗震(zhen)能✌️力的🐅提(ti)高主要是(shì)靠水平力(lì)分散，但其(qi)客觀上起(qi)🌏到了🔴一定(ding)延長😄周期(qi)的作用，也(ye)增加了結(jie)構變形能(neng)力。
在1995年兵(bīng)庫縣南部(bù)地震中，傳(chuan)統式樣的(de)抗震橋梁(liang)遭受了慘(cǎn)重打擊，鋼(gāng)制支座損(sun)害嚴重，甚(shèn)至導緻落(luo)橋。
而使用(yòng)了橡膠支(zhi)座的橋梁(liáng)卻基本沒(méi)有嚴重的(de)損傷👉，橡✉️膠(jiao)支座竟無(wu)一破壞。從(cong)此，日本興(xing)起建設隔(ge)減⁉️震橋的(de)潮🈲流，1995年之(zhī)後建設💘的(de)新橋梁大(da)部分是隔(gé)減震橋，對(dui)舊橋進行(háng)加固改造(zao)時，也經常(chang)将橋梁支(zhi)座更換爲(wèi)隔震支座(zuo)，采用隔減(jian)震的方法(fa)增加橋梁(liáng)的抗震性(xing)能。
03.
橋梁隔(ge)震支座
橡(xiang)膠隔震支(zhi)座從原來(lai)單一的純(chún)天然橡膠(jiāo)支座，發展(zhǎn)❤️出了加鉛(qian)芯的LRB和人(ren)工合成高(gāo)分子粘彈(dan)性材料的(de)高阻尼橡(xiang)膠🙇♀️(HDR)，甚至⭐高(gāo)阻尼橡膠(jiāo)中加入鉛(qiān)芯的彈簧(huáng)約束型鉛(qiān)芯橡膠支(zhi)座SPR-S。
鉛芯橡(xiang)膠支座LRB
鉛(qian)芯橡膠支(zhī)座LRB利用橡(xiàng)膠的彈性(xìng)變形和鉛(qiān)的塑性耗(hao)能分别起(qi)到延長的(de)作用。
由于(yú)鉛芯所占(zhàn)比例可以(yi)調節，所以(yǐ)在設計上(shang)有一定💋的(de)☔靈✍️活性。而(ér)且LRB的特性(xing)穩定，大變(bian)形情況下(xià)的超彈性(xing)硬化現象(xiang)😘比較小，但(dan)🔆由于鉛芯(xīn)必須被有(yǒu)效約束，不(bú)然就會變(bian)成隻有橡(xiang)膠在🌈變形(xíng)，因此可加(jia)入的鉛芯(xin)是有限度(dù)的。
然而由(yóu)于LRB需要大(da)量使用鉛(qian)，其未來對(duì)環境的影(ying)響還不明(ming)确，所以後(hou)來研發了(le)對環境負(fu)擔比較小(xiao)的高阻尼(ni)橡膠HDR。
HDR隔震(zhen)支座
HDR使用(yong)的是人工(gong)合成高分(fen)子材料，又(yòu)稱之爲粘(zhān)彈性材料(liao)🧡，除了㊙️用于(yú)HDR隔震支座(zuo)還可用于(yu)HDR阻尼器，也(ye)有人🧡稱之(zhī)爲粘🏃🏻♂️彈性(xìng)阻尼器或(huò)🐪橡膠阻尼(ni)器等。
SPR-S隔震(zhèn)支座
結合(he)了LRB和HDR兩者(zhe)優點的SPR-S，其(qí)耗能能力(lì)更是有飛(fēi)躍性的提(ti)升。
04.
面臨的(de)問題
雖然(ran)在阪神地(di)震等大地(dì)震中，隔震(zhen)支座無一(yī)破壞💁，然而(ér)在2011年東日(rì)本大地震(zhen)和2016年熊本(ben)地震的時(shí)候，均發生(sheng)了橡膠支(zhī)🍓座破壞的(de)現象。其中(zhong)，不排除設(she)計不當和(hé)橡膠支座(zuo)性能不均(jun)一等因素(su)，但其中主(zhǔ)要原因被(bei)認爲是與(yǔ)橡膠支座(zuò)的老化有(you)關。
2011東日本(běn)大地震破(po)壞嚴重
雖(sui)然隔震支(zhi)座的老化(hua)原因還有(yǒu)待進一步(bù)研究，但總(zǒng)體上與其(qi)室外使用(yòng)環境有關(guān)，如長期受(shòu)到雨水沖(chòng)刷、紫外線(xian)輻射等，還(hái)與在橋端(duān)經曆反複(fu)伸縮及轉(zhuan)動變😄形等(deng)因素有關(guān)。
因此，隔震(zhen)支座的後(hòu)期維護極(ji)爲重要，一(yī)是要對隔(gé)震💃支座進(jìn)行定期檢(jian)查維護；二(er)是在設計(ji)制作時就(jiù)要考慮在(zai)出現❗老化(huà)🏃🏻或在地震(zhèn)中受損後(hòu)可以及時(shi)更換。
資料(liào)參考：《日本(běn)橋梁隔震(zhen)的發展曆(li)程簡介》黨(dǎng)紀；《隔震技(jì)術🔆在建築(zhu)物抗震設(shè)防中的應(yīng)用和推廣(guang)》羅桂純。
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