一：概述
近幾年幾次大的地震發生，以及由此造成的巨大經濟損失和人員傷亡，引起了社會以及工程設計人員、科研人員的注意和重視。橋梁工程作為生命線工程中的一部分，在地震中的損壞所造成的直接經濟損失、隨后中斷所引起的間接經濟損失在歷次震害中都是十分巨大的。因此，如何提高橋梁結構在地震作用下的抗震性能成為擺在科研人員、工程設計人員面前的一個難題。
當前，在汲取歷次震害經驗、教訓的基礎上，伴隨著對地震產生的機理、地震動特性以及地震作用下各類橋梁結構動力響應特性，易損性部位、損傷機理、構件節點抗震性能的研究和認識的加深，促使橋梁結構相關抗震規范進行改進，同時也促進了對新的抗震技術的研究，并加速了新技術在實際橋梁工程中的應用。這可從我國近幾年建成的和在建的一些橋梁工程中充分體現出來。這些因素促使一些規范進行了重新修訂。目前《公路工程抗震設計規范》、《鐵路工程抗震設計規范》均已初步修訂完成，在試行階段，新的城市橋梁抗震設計規范也正在編制過程中。
近年來我國正處于基礎設施的大發展中，大量橋梁結構在建設或規劃中。在一些強震區修建橋梁結構使工程人員直接面臨結構抗震的挑戰。這進一步促進我國科研人員、橋梁工程設計人員對新的抗震設計理論、新型抗震、減震技術的研究和應用。
本文對國內近年來在一些實際橋梁結構中采用的減隔震技術（如粘滯阻尼器、鉛芯橡膠支座、鐘擺式滑動摩擦支座等）進行初步的匯總，闡述這些減隔震技術應用的特點，以及目前存在的不足，并提出一些改進的建議。
二：減隔震裝置的類型
傳統橋梁結構抗震設計概念及機理主要是依靠橋梁結構、構件自身具有的強度、延性變形、耗能能力來抗震的。這通常容許很大的地震力和能量從地面傳遞給結構，而抗震設計主要考慮的問題是如何為結構提供抵抗這種地震力的能力。盡管通過適當選擇容許出現延性損傷的位置和仔細設計關鍵部位構件的細部構造可以確保結構的整體性，避免橋梁發生倒塌，但橋梁結構構件的損傷是不可避免的。
近幾十年來，為了提高結構的抗震性能，國內外大量研究人員提出了許多新的抗震技術，主要包括減隔震技術、被動控制技術、主動控制技術及混合控制技術等口］。減隔震技術是指通過采用減隔震裝置來盡可能地將結構或部件與可能引起破壞的地震地面運動或支座運動分離開來，大大減少傳遞到上部結構的地震力和能量。在滿足正常使用要求的情況下，這種分離或解耦是通過增加系統的柔性和提供適當的阻尼來實現的。從性質上說，減隔震方法也是結構控制方法中的一種，屬于被動控制技術。通過這些新技術，尤其是減隔震技術在實際橋梁結構中的應用，一方面提高了結構的抗震性能，另一方面，通常可以降低整個工程的造價口］。在一些特殊情況下，如跨越強震區域，采用這些新技術有時是解決實際橋梁結構抗震問題的唯一有效途徑。
從近幾年國內采用減隔震技術的種類和目的來分，大致集中在以下幾類：一類是利用耗能裝置來消耗地震能量，達到改善橋梁結構局部關鍵部位的抗震性能，如粘滯阻尼器；另一類是利用延長結構周期，同時消耗地震能量的隔震裝置來提高結構的抗震性能，如擺式滑動摩擦支座、鉛芯橡膠隔震支座等。下面就這些技術在實際橋梁中的應用情況和特點進行簡要的分析比較。
2.1粘滯阻尼器的應用
粘滯阻尼器的作用機理是利用活塞前后壓力差強迫粘滯流體流過節流孔，從而產生阻尼力和耗能，粘滯阻尼器的力學特性可由下式表述：
粘滯阻尼器同其他減隔震裝置相比，特點是：①彈塑性阻尼裝置、摩擦阻尼裝置的屈服力1２２０或摩擦力是常值，且在墩最大變形時，這些值往往也同時達到。而粘滯阻尼器裝置當阻尼器參數∈一１時，因其反力與速度成比例，因此在橋墩達到最大變形時，粘滯阻尼器的阻尼力反而最小，接近予零；在橋墩變形速度最大時，粘滯阻尼器阻尼力達到最大，而此時橋墩變形最小，其內力也最小，因此，粘滯阻尼器并不顯著增加橋墩的受力。②在溫度產生的變形作用下，彈塑性阻尼裝置、摩擦阻尼裝置要求必須在克服彈塑性阻尼裝置的屈服力或摩擦力后才允許自由變形；而粘滯阻尼器在蠕變變形下，產生抗力接近于零，這使得該裝置的引入不會影響到橋梁結構的正常使用功能。
由于粘滯阻尼器產生的阻尼力是與速度和溫度有關的，在應用這類阻尼器時應給予注意。此外，油壓的調整、漏油、灰塵的侵入等也需采取相應的措施，并進行必要的維護。由于粘滯阻尼器具有方向性，其安裝設置需進行考慮，而且要求制作加工精密，體積較大時制作較為困難。
從目前收集的資料看，國內在橋梁結構中首先采用粘滯阻尼器的是重慶鵝公巖大橋（懸索橋），設在縱向加勁梁與橋臺之間的伸縮縫處。隨后有盧浦大橋、蘇通大橋、東海大橋、顆珠山橋等，見表１所列，圖１為在顆珠山大橋設置粘滯阻尼器的照片。在這些大橋中應用粘滯阻尼器，大多數設置在橋梁結構相對變形較大的部位，如塔梁之間，加勁梁與邊墩、輔助墩之間等。這些橋梁結構為了降低主塔等構件的地震響應，往往縱橋向采用漂浮體系，這導致塔、加勁梁之間，加勁梁與邊墩之間在地震作用下的相對位移很大，為了控制相對變形，避免在相鄰構件發生有害碰撞，就在這些部位設置粘滯阻尼器來改善其抗震性能。同時，設置的粘滯阻尼器并不影響橋梁結構的正常使用性能。
2.2擺式滑動摩擦支座的應用
這類支座的減隔震原理主要是將滑動摩擦支座和鐘擺的概念相結合構成一種新的隔震裝置，其滑動面是曲面，通過在曲面上滑動摩擦來消耗地震能量，結構自重提供所需要的自復位能力，利用一個簡單的鐘擺機理延長結構的自振周期。這種支座的平面尺寸受到地震位移大小和球面曲率半徑的控制，支座的平面尺寸通常較大。目前這種產品已在蘇通大橋引橋、上海長江大橋引橋上使用，見表２所列。根據隔震方向的不同又可分為球面、柱面兩類，前者用于水平雙向隔震，后者用于水平單向隔震。
2.3鉛芯橡膠支座的應用
鉛芯橡膠隔震支座的構造特點如圖２和圖３所示，就是在分層橡膠支座中插入一個或若干個鉛芯，從而形成一個緊湊的隔震裝置。由于鉛芯具有良好的力學特性，能與分層橡膠支座較好地結合，所以成為一種比較合適的減隔震材料。此外，它的屈服剪應力較低，約為１０ＭＰａ，初始剪切剛度較高，剪切模量Ｇ約為１３０ＭＰａ，性能為理想彈塑性，而且對于塑性循環具有很好的耐疲勞性能，也易于得到純度較高的鉛（99.99%），使其力學性能比較可靠。
這些特性使鉛芯橡膠支座具備提供地震下所需的耗能和正常使用荷載下所必須的屈服強度與圖２鉛芯橡膠支座構造示意圖剛度，因而滿足良好隔震系統的要求，是目前國內外橋梁隔震設計中應用最廣的一種隔震裝置。
鉛芯橡膠隔震支座在國內建筑結構中應用較早，這種支座的生產廠家也比較多，但在橋梁結構中的應用一直很緩慢。從收集的資料看，最早應用鉛芯橡膠支座的是南疆線的幾座鐵路橋，由于南疆線跨越強震區，應用這種支座可提高橋梁結構的抗震性能。公路橋梁中的應用有最近建成的澳魅大橋等。隨著一些橋梁工程必須跨越強震區和高抗震性能要求的地區，鉛芯橡膠支座在橋梁中應用的數量正在快速增多。目前在建、擬建的采用該支座的橋梁結構見表３所列。
三：存在不足
減隔震技術的應用就是通過隔震裝置、耗能部件以及同橋梁結構其他構件的共同作用來抵抗預期的設計地震，使其滿足預期的性能目標。在明確隔震橋梁結構在不同水準地震作用下，結構預期的性能和各構件在抗震中所起作用的基礎上，設計人員應根據結構預期的性能目標，“告訴”結構在不同水準地震作用下該怎么做，即抵抗地震力時結構逐層弱化的傳力路徑、耗能機構，使慣性力順利地傳遞到下部結構和基礎，且在整個變化過程中結構的性能是延性的。要達到這個目的，更多的是依賴于設計人員的經驗和對結構在地震作用下的性能的深刻理解，通過合理的設計、構造細節、構造措施來實現，而不是通過復雜的分析方法。
因此，在應用減隔震技術時，為了確保在地震作用下這些減震、隔震裝置能有效發揮主導作用，其他構件抗震為輔，必須對整個橋梁結構體系的抗震傳力路徑有清晰的理解，其次是必須采用有效的細構造措施來給予保證。這也就是提醒設計人員等對確保減隔震裝置正常發揮作用的一些構造措施、細節給予足夠的重視。當前我國還沒有完善的橋梁減隔震設計規范，也缺乏足夠的經驗積累，尤其是在構造細節、構造措施方面，而這些方面如果設計不合理，可能導致最終的減隔震裝置無效，甚至是有害的。
大跨橋梁結構是百年大計，而粘滯阻尼器產品無論國內、國外在橋梁中的應用時間均較短，并且在實際應用中一些廠家的產品已經發生漏油等損壞事例口］。國內目前尚沒有這方面相應的產品標準、檢測標準和設計規范可供使用。這一方面阻礙了這種技術的廣泛應用，另一方面，也易使一些不合格產品進入實際橋梁結構中，造成潛在的隱患，一旦地震發生，可能會造成嚴重的后果。
這就要求在粘滯阻尼器使用中，應該強調進行產品的原型檢測，以確保產品關鍵參數滿足設計的要求；其次，應重視對產品的疲勞性能、耐久性能等進行檢測，并對實橋上的阻尼器進行定期的檢測和保養，發現問題立即進行維修或更換。因此，制定這方面相應的規范和產品標準、檢測標準已刻不容緩。
在鉛芯橡膠支座應用方面，目前的一些設計指標或參數往往參考建筑結構的相關規范，但在實際橋梁工程應用中，同建筑結構相比，橋梁結構中的鉛芯橡膠支座往往處在十分惡劣的自然環境中，如高溫、低溫、大的溫差變化、雨水侵蝕，以及長期的較大的反復蠕變變形、沖擊振動等，因此，相應的設計指標，尤其是與疲勞、耐久性相關的指標均應提高。
為了確保隔震支座在地震作用下充分發揮其作用，隔震支座可自由變形，必須確保足夠的位移間隙。因此在伸縮縫間隙的設置、防落梁措施等構造措施的設置均應對此給予足夠的重視。
四：結論
伴隨我國近年來大規模的橋梁建設，跨越強震區橋梁的建造以及對橋梁結構抗震性能的重視，國內在橋梁減隔震技術的研究和應用方面正在加速，這可從近年來的工程應用中看出。但缺乏相應的規范和產品性能標準、檢測標準正成為這些技術推廣應用的主要障礙。因此制定相應的規范、標準刻不容緩。
同時，橋梁減隔震技術的成功應用不僅取決于細致的計算分析，更應從總體上把握橋梁結構在預期地震作用下的動力響應特性，并注重構件的細部設計和采取合理的構造措施，以確保能夠在地震作用下實現預期的抗震性能目標。
