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日本隔(gé)震設(shè)計由來(lái)已(yǐ)久，其間(jiān)遭(zāo)受了幾次(cì)大(dà)地震的(de)洗禮(lǐ)，經過數代學者的探索，發(fā)展至今。特别是1995年阪(bǎn)神大地震(zhèn)之後，日本橋梁隔減震技術得(dé)到(dào)了廣泛的應(yīng)用，積累了(le)豐富經驗，技術日趨(qū)成熟。

　　阪(bǎn)神大地(dì)震

　　01.

　　隔震概(gài)念的(de)起源

　　隔震(zhèn)的概(gài)念由來已(yǐ)久(jiǔ)，古代日(rì)本在建設(shè)寺廟時就(jiù)沿用中國傳統方法(fǎ)，一層沙(shā)一(yī)層粘土交(jiāo)互鋪墊下部基(jī)礎，比(bǐ)如現(xiàn)存京(jīng)都(dōu)的三十三間堂，屹(yì)立不(bú)倒已750餘年。

　　京都(dōu)的三十三間堂(táng)

　　自上(shàng)世(shì)紀(jì)60年代開始，新(xīn)西(xī)蘭、日(rì)本、美(měi)國等國家(jiā)就(jiù)開始了(le)對隔(gé)震技術的(de)系統(tǒng)研究。

　　70年代(dài)起，新(xīn)西蘭學者w.h.robinson等率(lǜ)先研(yán)發(fā)了鉛芯橡膠支座(zuò)，極大(dà)地推動了(le)隔震技術的工(gōng)程應用。

　　然而隔震的概念(niàn)真正應用(yòng)到橋梁中是在(zài)1980年以後。随着隔(gé)震建築的(de)應用(yòng)逐漸推(tuī)廣逐漸(jiàn)開始得到應用(yòng)，日本(běn)的國土交(jiāo)通省，一批頂尖的研究人員開(kāi)展了由(yóu)上(shàng)至下研發隔(gé)減震橋(qiáo)梁的(de)各種(zhǒng)嘗試(shì)。

　　經過多年研究(jiū)，終于(yú)在1991年發表了他們(men)的研究(jiū)成果(guǒ)，也就(jiù)是第一個公路(lù)橋梁(liáng)隔震(zhèn)設計指(zhǐ)南(nán)草案。同年(nián)日本(běn)第一(yī)個隔震橋梁——宮(gōng)川橋竣工，這也宣告了日(rì)本橋(qiáo)梁(liáng)隔震的(de)誕生。

　　日本(běn)第一(yī)座隔震橋宮川橋

　　02.

　　日本隔(gé)震橋梁(liáng)的(de)發(fā)展

　　早期(qī)的公路橋梁一般都采用(yòng)鋼制(zhì)的橡膠支座或移動(dòng)支座。

　　在橋軸方向，考(kǎo)慮到橋梁上(shàng)部結構因溫(wēn)差(chà)産(chǎn)生的收縮(suō)，一般橡膠(jiāo)支座布(bù)置在中(zhōng)央橋柱，其他橋(qiáo)柱和橋(qiáo)台(tái)就需(xū)要布(bù)置滑動支(zhī)座，以滿(mǎn)足上部結構收(shōu)縮(suō)。因此這樣的橋(qiáo)梁就(jiù)需要中間橋柱(zhù)很強(qiáng)，其他橋柱較弱，因(yīn)爲地震(zhèn)時隻(zhī)有中(zhōng)間橋柱抵(dǐ)抗水平地(dì)震力。

　　抗(kàng)震橋(qiáo)與(yǔ)隔震橋的(de)區别

　　在隔震(zhèn)橋梁出現之(zhī)前就有很(hěn)多(duō)橋梁使(shǐ)用橡(xiàng)膠支座，主要是把地震水(shuǐ)平力分散到各(gè)個橋(qiáo)柱上(shàng)，以增(zēng)強橋(qiáo)梁整體抗(kàng)震性(xìng)能。

　　水平力分散橋不是嚴(yán)格意(yì)義上(shàng)的隔震橋，其抗(kàng)震能(néng)力的提高主(zhǔ)要是靠水平力分(fèn)散，但其客觀上(shàng)起到(dào)了一定延長周期的作用，也增(zēng)加(jiā)了結構變形(xíng)能力。

　　在(zài)1995年(nián)兵庫縣南部地(dì)震中，傳統式樣的抗震橋梁遭受了(le)慘重打擊(jī)，鋼制(zhì)支座損害嚴重(zhòng)，甚至(zhì)導緻(zhì)落橋。

　　而使(shǐ)用了橡膠(jiāo)支座的(de)橋梁卻基本沒(méi)有嚴重(zhòng)的損(sǔn)傷(shāng)，橡膠(jiāo)支(zhī)座竟無(wú)一破壞(huài)。從此(cǐ)，日本(běn)興起建設隔(gé)減震橋(qiáo)的潮流(liú)，1995年之後(hòu)建設的(de)新橋梁(liáng)大部分是隔減(jiǎn)震橋(qiáo)，對舊橋進(jìn)行加固改(gǎi)造時，也經(jīng)常将橋梁(liáng)支座更換(huàn)爲(wèi)隔震支座(zuò)，采(cǎi)用隔(gé)減震的方(fāng)法增加橋梁的(de)抗震(zhèn)性能。

　　03.

　　橋梁隔震(zhèn)支座

　　橡膠隔震(zhèn)支座從原(yuán)來單(dān)一的(de)純天然橡(xiàng)膠支座，發展出了加鉛芯的lrb和(hé)人工合(hé)成高分子粘(zhān)彈性材料(liào)的高阻尼橡膠(hdr)，甚至高阻尼橡膠中加(jiā)入鉛芯(xīn)的彈簧約束(shù)型(xíng)鉛芯橡膠支座spr-s。

　　鉛芯橡(xiàng)膠支座lrb

　　鉛芯橡膠(jiāo)支座lrb利用橡膠的彈(dàn)性變形和鉛(qiān)的(de)塑性耗(hào)能分别(bié)起到(dào)延長的作(zuò)用。

　　由(yóu)于鉛芯所(suǒ)占比例(lì)可(kě)以調(diào)節，所(suǒ)以在設計(jì)上有(yǒu)一定的靈(líng)活性(xìng)。而且lrb的特(tè)性穩定，大變形(xíng)情況(kuàng)下(xià)的超彈(dàn)性硬化現象比較小(xiǎo)，但由于鉛(qiān)芯必須(xū)被有效約束(shù)，不然就會(huì)變成隻(zhī)有(yǒu)橡膠(jiāo)在變形，因此可(kě)加入的鉛(qiān)芯是有限(xiàn)度的。

　　然而由于lrb需(xū)要大量使用鉛，其未來(lái)對環境的影(yǐng)響還不(bú)明确(què)，所以後來研(yán)發(fā)了對(duì)環境(jìng)負擔比較(jiào)小的高(gāo)阻(zǔ)尼橡(xiàng)膠hdr。

　　hdr隔震(zhèn)支(zhī)座(zuò)

　　hdr使(shǐ)用的(de)是人(rén)工合成高分子材料(liào)，又稱(chēng)之爲粘彈(dàn)性材(cái)料，除了用(yòng)于hdr隔震支(zhī)座還(hái)可用于(yú)hdr阻(zǔ)尼器(qì)，也有人稱之爲粘彈(dàn)性阻(zǔ)尼器(qì)或橡膠(jiāo)阻尼器(qì)等。

　　spr-s隔震(zhèn)支座

　　結(jié)合了lrb和hdr兩(liǎng)者優點的spr-s，其耗(hào)能能(néng)力更(gèng)是有飛躍(yuè)性的提升。

　　04.

　　面臨(lín)的問題

　　雖然在(zài)阪神地震等大地震中，隔震支(zhī)座無(wú)一破壞，然而(ér)在2011年東(dōng)日本(běn)大地震和2016年熊(xióng)本地震的時候，均發生(shēng)了橡膠(jiāo)支座破壞的現(xiàn)象。其(qí)中，不排除(chú)設計不當(dāng)和(hé)橡(xiàng)膠支座性能不(bú)均一等因素，但(dàn)其中主要(yào)原因(yīn)被認(rèn)爲是(shì)與橡(xiàng)膠支座的老化有關。

　　2011東日本大(dà)地震破(pò)壞嚴重(zhòng)

　　雖然隔震(zhèn)支座(zuò)的老(lǎo)化(huà)原因還(hái)有待進一(yī)步研(yán)究，但總體上與其室外使用環(huán)境有(yǒu)關，如長期(qī)受到雨(yǔ)水(shuǐ)沖刷(shuā)、紫外(wài)線輻(fú)射等(děng)，還與在橋(qiáo)端經(jīng)曆反複(fú)伸縮及(jí)轉動(dòng)變形(xíng)等因素有關。

　　因此，隔(gé)震支(zhī)座的(de)後期(qī)維護極爲(wèi)重要(yào)，一是(shì)要對(duì)隔震支座(zuò)進行(háng)定期檢(jiǎn)查維(wéi)護；二是(shì)在設(shè)計制作時(shí)就要考慮在出(chū)現老(lǎo)化或(huò)在地震中(zhōng)受(shòu)損後可以及(jí)時更換。

　　資(zī)料參考：《日本橋(qiáo)梁隔震的(de)發展(zhǎn)曆程簡介》黨紀(jì)；《隔震(zhèn)技術在建築物抗(kàng)震設防中的(de)應用(yòng)和推(tuī)廣》羅桂純(chún)。

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