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4 隔震桥梁建模原则与分析方法
（修正的）单振型反应谱法基本原理 假定1：桥梁的支座等效刚度远小于下部结构的抗推刚度。 假定2：第1阶振型主要为主梁振动，参与质量可只考虑主梁。 假定3：第2阶振型主要为下部结构振动，此时假设主梁位移为0。
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3 常用隔震装置
常用的减隔震装置分为整体型和分离型两类，两类减隔震装置水平位移从50%的设计位移增 加到设计位移时，其恢复力增量不宜低于其承担的上部结构重量的2.5%。
常用的整体型减隔震装置有： 1 铅芯橡胶支座。 2 高阻尼橡胶支座。 3 摩擦摆式减隔震支座。
常用的分离型减隔震装置有： 1 橡胶支座+金属阻尼器。 2 橡胶支座+摩擦阻尼器。
A1
阻尼比为ζeq的模态
阻尼比为5%的反应谱
A2 阻尼比为ζeq的反应谱 A3
非隔震桥梁的周期
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
周期改变
隔震桥梁的周期
周期(s)
总体效果
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2 桥梁隔震设计原理 理想隔震体系
满足正常使用要求 耗散地震能量-有效降低地震内力响应 能自动复位 限制地震位移-不产生过大位移
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法
采用多振型反应谱法（等效线性化方法）进行抗震分析时，应采用迭代方法分别计算顺桥向和横
桥向的地震响应，具体计算过程如下：
1 建立结构初始计算模型，初始计算模型各支座刚度可取屈服前初始刚度，全桥等效阻尼比可取
25
15.5
2.31
2.33
0.32
0.31
30
9.8
2.33
2.35
0.42
0.40
手算与有限元结果比值
基本周期
第 2 阶周期
0.993 0.993
1.026 1.033
0.992
1.036
0.992
1.038
0.992
1.038
0.991
1.035
Hale Waihona Puke 桥梁工程结构动力学国家重点实验室 桥梁结构抗震技术交通行业重点实验室
4 隔震桥梁建模原则与分析方法-算例分析
周期计算结果对比-顺桥向
刚度比、振型参与质量和周期计算结果
墩高
振型参与质量/% 基本周期/s 第 2 阶周期/s 手算与有限元结果比值
刚度比
/m
第 1 阶 第 2 阶 手算 有限元 手算 有限元 基本周期 第 2 阶周期
5 43.33 88.08 9.61 2.29 2.29 0.14 0.13 0.999
1 地震作用下，场地可能失效。 2 下部结构刚度小，桥梁的基本周期比较长。 3 位于软弱场地，延长周期也不能避开地震波能量集中频段。 4 支座中可能出现负反力。
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2 桥梁隔震设计原理
采用隔震设计的桥梁，在E2地震作用下，桥梁上部结构、桥墩和基础应基本不受损伤，保持 在弹性状态。
1.080
10 8.70 86.03 9.69 2.34 2.34 0.31 0.29 0.997
1.061
15 2.91 83.94 9.18 2.45 2.47 0.51 0.47 0.991
1.077
20 1.97 80.75 9.8 2.52 2.55 0.62 0.57 0.986
1.083
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2 桥梁隔震设计原理
隔震技术是利用隔震装置在满足正常使用功能要求的前提下，通过延长结构自振周期和增 大阻尼达到消耗地震能量和降低结构地震内力响应的目的，但位移响应会增加。
延长结构周期
增加结构阻尼比
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加速度反应谱
阻尼比为5%的模态
周期计算结果对比-横桥向
刚度比、振型参与质量和周期计算结果
墩高
基本周期/s
第 2 阶周期/s
刚度比
/m
手算 有限元 手算 有限元
5
246.4
2.28
2.29
0.06
0.06
10
44.6
2.29
2.30
0.15
0.14
15
27.7
2.29
2.31
0.21
0.20
20
19.4
2.30
2.32
0.27
0.26
《公路桥梁抗震设计规范》宣贯材料
桥梁减隔震设计
唐光武 研究员 招商局重庆交通科研设计院有限公司
2020年8月
1 桥梁减隔震设计的定义
减隔震是减震和隔震的总称，是振动控制的方法。 减震是通过使用阻尼器等耗能元件来降低结构的振动响应，包括地震响应。 隔震（Seismic Isolation）则是在桥梁上部结构和下部结构之间用隔震支座（隔振器）连
计算模型
单自由度简化模型 多自由度有限元模型 2个单自由度简化模型 多自由度有限元模型 多自由度有限元模型
参与振型
第1阶 第1阶 第1、2阶 第1、2阶 多阶
方法简介
传统单自由度模型法 采用有限元软件计算 单自由度模型修正方法 采用有限元软件计算 采用有限元软件计算
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法
当同时满足以下条件时，在初步设计阶段可采用单振型反应谱法或单振型功率谱法进行减隔 震桥梁抗震分析（按第10.3.6条进行迭代计算），但除梁体位移响应和一阶周期外，其他响 应量应考虑各桥墩二阶振型影响进行修正。 1 桥梁几何形状满足规则桥梁的要求，且墩高不超过15m； 2 距离最近的活动断层大于15km； 3 可不考虑竖向地震作用的影响； 4 场地类型为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，且场地条件稳定； 5 减隔震桥梁的基本周期（隔震周期）不超过2.5s； 6 减隔震桥梁的等效阻尼比不超过30%。
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法-算例分析
全桥跨径布置为3×40m，上部采用预应力混凝土连续T梁，梁高2.5m，单孔横向布置6片T梁，相邻T 梁中心距2.1米，下部结构为双柱墩，墩顶设盖梁，盖梁高1.9m，1#、2#桥墩等高，以不同墩高构造 多个模型。
25 0.97 81.01 7.88 2.69 2.77 0.78 0.71 0.973
1.089
30 0.50 82.31 5.63 2.92 3.05 0.86 0.79 0.960
1.096
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法-算例分析
0.952
1.000
1
20 0.932 1.000
0.932
1.000
1
25 0.898 1.000
0.898
1.000
1
30 0.879 1.000
0.879
1.000
1
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法-算例分析 墩顶位移计算结果-顺桥向
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法-算例分析 梁体位移计算结果-顺桥向
墩高 单振型法 单振型修正法 双振型法 多振型法
/m 方法 1 方法 2 方法 3
方法 4 方法 5
5 0.989 1.000
0.989
1.000
1
10 0.977 1.000
0.977
1.000
1
15 0.952 1.000
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3 常用隔震装置
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4 隔震桥梁建模原则与分析方法
计算减隔震桥梁地震作用效应时，宜取全桥模型进行分析，并考虑伸缩装置、桩土相互作用 等因素的影响。
接，使上、下部结构在较强的水平地震作用下的振动响应隔离开来，从而使结构的内力响 应能得到大幅度降低。 本规范主要对桥梁隔震设计进行了规定。
Seismic isolator
隔震器
延性设计-变形主要发生在下部结构
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隔震设计-变形主要发生在隔震支座
橡胶支座+摩擦阻尼器的恢复力模型和摩擦摆支座相同，其屈服后刚度为橡胶支座的剪切刚 度。
减隔震桥梁抗震分析可采用反应谱法、时程法和功率谱法。当减隔震桥梁的基本周期（隔震 周期）大于3s，或减隔震桥梁的等效阻尼比超过30%，或需考虑竖向地震作用时，必须采用 非线性动力时程方法。
采用非线性时程法进行抗震分析时，应采用隔震支座的非线性本构关系。
20
15
10
5 有限元 双折线模拟
0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 振幅
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10
5 有限元 双折线模拟
0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 振幅
振型计算结果示例
距 墩 底 高 度 (m)
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