日本隔震橋梁(liang)的起源與發展(zhan)
發布時間:
2025-12-13
隔震(zhèn)的概念由來已(yǐ)久,古代日本在(zai)建設寺廟時就(jiu)沿用✨中國傳統(tong)方法,一層沙一(yī)層粘土交互鋪(pù)墊下部基礎,比(bi)🏃♀️如現存京都的(de)三十三間堂,屹(yi)立不倒已750餘年(nian)。
日本隔震設計(ji)由來已久,其間(jian)遭受了幾次大(da)地震的📱洗禮,經(jing)過數代學者的(de)探索,發展至今(jin)。特别是1995年阪神(shén)大地震之🌐後,日(ri)🆚本橋梁隔減震(zhen)技術得到了廣(guang)☎️泛的應⁉️用,積累(lei)了豐富經驗,技(jì)術日趨成熟。
阪(bǎn)神大地震
01.
隔震(zhen)概念的起源
隔(ge)震的概念由來(lai)已久,古代日本(běn)在建設寺廟時(shi)就沿用中國🎯傳(chuan)統方法,一層沙(sha)一層粘土交互(hù)鋪墊下部基礎(chu),比如現存京都(dōu)的三十三間堂(tang),屹立不倒已750餘(yu)年。
京都的三十(shi)三間堂
自上世(shi)紀60年代開始,新(xin)西蘭、日本、美國(guo)等國家就開始(shǐ)✏️了對隔震技術(shu)的系統研究。
70年(nian)代起,新西蘭學(xué)者W.H.Robinson等率先研發(fa)了鉛芯橡膠支(zhi)座,極大地推動(dong)了隔震技術的(de)工程應用。
然而(er)隔震的概念真(zhen)正應用到橋梁(liáng)中是在1980年以後(hou)。随着隔震🍉建築(zhu)的應用逐漸推(tuī)廣逐漸開始得(de)到應用,日本的(de)國土交通省,一(yi)批頂尖的研究(jiu)人員開展了由(you)上至下研發隔(gé)減👨❤️👨震橋梁的各(ge)種嘗試。
經過多(duō)年研究,終于在(zai)1991年發表了他們(men)的研究成果,也(yě)☂️就是🧡第一個公(gong)路橋梁隔震設(shè)計指南草案。同(tóng)年🥰日本🈲第一個(gè)隔震橋梁——宮川(chuān)橋竣工,這也宣(xuān)告了日本橋梁(liang)隔震的誕生。
日(rì)本第一座隔震(zhen)橋宮川橋
02.
日本(běn)隔震橋梁的發(fā)展
早期的公路(lu)橋梁一般都采(cǎi)用鋼制的橡膠(jiāo)支座或移動支(zhī)座。
在橋軸方向(xiang),考慮到橋梁上(shang)部結構因溫差(cha)産生的收縮,一(yī)🏒般橡膠支座布(bu)置在中央橋柱(zhù),其他橋柱和橋(qiao)台就需要布置(zhì)滑動支座,以滿(mǎn)足上部結構收(shōu)縮🛀🏻。因此這🙇🏻樣的(de)橋梁就需要中(zhong)間橋柱很強,其(qí)他橋柱較弱,因(yin)爲地震時隻🏒有(you)中間橋柱抵抗(kang)水平地震力。
抗(kang)震橋與隔震橋(qiao)的區别
在隔震(zhen)橋梁出現之前(qian)就有很多橋梁(liáng)使用橡膠支座(zuo),主要是把㊙️地震(zhèn)水平力分散到(dao)各個橋柱上,以(yǐ)增強橋梁整體(tǐ)抗震性能。
水平(ping)力分散橋不是(shì)嚴格意義上的(de)隔震橋,其抗震(zhen)能力的⚽提高主(zhǔ)要是靠水平力(li)分散,但其客觀(guān)上起到了一定(dìng)🔴延長周期的作(zuo)㊙️用,也增加了結(jie)構變形能力。
在(zai)1995年兵庫縣南部(bù)地震中,傳統式(shì)樣的抗震橋梁(liang)遭受了慘重打(da)擊,鋼制支座損(sun)害嚴重,甚至導(dǎo)緻落橋。
而使用(yòng)了橡膠支座的(de)橋梁卻基本沒(mei)有嚴重的損傷(shang),橡膠支座竟無(wu)一破壞。從此,日(ri)本興起建設隔(gé)減震橋🛀的潮流(liú),1995年👄之後建設的(de)新橋梁大部分(fèn)是隔減震橋,對(duì)舊橋進👨❤️👨行加固(gù)🙇🏻改造時,也經常(chang)将橋梁支座更(gèng)換爲隔震支座(zuo),采用隔減震的(de)方法增加橋梁(liáng)的抗震性能。
03.
橋(qiao)梁隔震支座
橡(xiàng)膠隔震支座從(cong)原來單一的純(chún)天然橡膠支座(zuò),發🏃🏻♂️展出✏️了加鉛(qian)芯的LRB和人工合(he)成高分子粘彈(dan)性材料👄的高🤩阻(zu)尼橡膠(HDR),甚至🌈高(gāo)阻尼橡膠中加(jia)入鉛芯的彈簧(huang)約束型鉛芯橡(xiàng)膠支座SPR-S。
鉛芯橡(xiàng)膠支座LRB
鉛芯橡(xiàng)膠支座LRB利用橡(xiang)膠的彈性變形(xíng)和鉛的塑性耗(hao)能分别起到延(yán)長的作用。
由于(yu)鉛芯所占比例(lì)可以調節,所以(yi)在設計上有一(yī)定的靈活性❓。而(er)且LRB的特性穩定(dìng),大變形情況下(xia)的超彈性硬化(huà)🔴現象比較小,但(dàn)🆚由于鉛芯必須(xu)被有效約♊束,不(bú)然♋就會變成隻(zhī)有🔴橡膠在變形(xíng),因此可加入的(de)鉛芯是有🐕限度(du)的。
然而由于LRB需(xu)要大量使用鉛(qiān),其未來對環境(jìng)的影響還不明(ming)👣确,所以後來研(yan)發了對環境負(fu)擔比較小的高(gāo)阻尼橡膠HDR。
HDR隔震(zhèn)支座
HDR使用的是(shi)人工合成高分(fèn)子材料,又稱之(zhī)爲粘彈性材料(liào),除了用于HDR隔震(zhèn)支座還可用于(yu)HDR阻尼器,也有人(ren)💔稱之爲粘彈性(xìng)阻尼🔞器或橡膠(jiāo)阻尼器等。
SPR-S隔震(zhèn)支座
結合了LRB和(hé)HDR兩者優點的SPR-S,其(qí)耗能能力更是(shì)有飛躍性的提(tí)升。
04.
面臨的問題(ti)
雖然在阪神地(dì)震等大地震中(zhong),隔震支座無一(yī)破壞,然而在2011年(nian)東🚶♀️日本大地震(zhèn)和2016年熊本地震(zhèn)的時候,均發生(sheng)了橡膠支🔴座破(po)壞的現象。其中(zhōng),不排除設計不(bu)當和橡膠支座(zuo)性能不均一等(děng)因素,但其中主(zhu)要原因被認爲(wei)是與橡膠支座(zuo)的老🍉化有關。
2011東(dong)日本大地震破(po)壞嚴重
雖然隔(gé)震支座的老化(huà)原因還有待進(jin)一步研究,但總(zong)㊙️體上與其♌室外(wài)使用環境有關(guān),如長期受到雨(yǔ)水沖刷、紫外線(xiàn)輻🏃♂️射等,還與在(zai)橋端經曆反複(fú)伸縮及轉動變(bian)♌形等因素有關(guān)。
因此,隔震支座(zuo)的後期維護極(ji)爲重要,一是要(yao)對隔震🈲支🈚座進(jìn)行定期檢查維(wéi)護;二是在設計(ji)制作時就要考(kǎo)慮在出現老化(huà)或在地震中受(shòu)損後可以及時(shí)更換。
資料參考(kǎo):《日本橋梁隔震(zhèn)的發展曆程簡(jian)介》黨紀;《隔震技(ji)術在建築物抗(kàng)震設防中的應(ying)用和推廣》羅桂(gui)純。
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