地震来临时，桥梁的橡胶支座被撕裂、限位装置彻底损毁——这种“一次性报废”的困境，被重庆交通大学团队破解。该团队在《结构与土木工程前沿》发布的新型准浮式分级耗能抗震系统（QFSRS），让中小跨径梁桥在0.3g（相当于烈度8度）地震中，桥墩与梁的相对位移平均减少55.15%，且震后只需更换“耗能保险丝”即可快速修复，为抗震工程按下“可重复防御”加速键。

传统抗震“一碰就碎”？四重耗能机制破局
传统桥梁限位装置（如剪力键）在地震中损毁率高达60%，且修复需整体更换支座，耗时数月。研究团队受汽车碰撞吸能盒启发，设计出可替换耗能限位器（REDR），结合板式橡胶支座，构建四级耗能机制：第一级依靠桥梁自身结构耗能；第二级通过支座滑动摩擦耗能；第三级由REDR的局部牺牲单元吸能；第四级启动REDR整体结构耗能。论文比喻：“这如同给桥梁装上四重保险，地震能量被层层‘拆解消化’。”

3D打印“耗能保险丝”：震后两小时更换完毕
技术核心在于REDR的模块化设计。团队采用不锈钢3D打印技术制造耗能单元，其屈服承载力达399.5千牛，极限承载力490.5千牛，相当于能承受50吨卡车的冲击。实验显示，在模拟南京长江二桥的振动台测试中，安装REDR的模型桥在1200gal（约0.4g）地震波冲击下，梁体位移从26.37厘米压缩至12.63厘米，且震后只需更换局部变形单元，维修时间从传统3个月缩短至2小时。

振动台极限测试：误差率低于3%
研究团队设置了三重“地狱难度”验证：输入包含Imperial Valley、El-Centro、Taft三种场地类型的地震波，峰值加速度从0.05g逐级加压至0.4g。数据显示，在0.3g地震条件下，QFSRS系统将桥墩与梁体相对位移从20.79厘米降至9.3厘米，桥墩底部应变仅增加6.17%，实现“减位移不增内力”的设计目标。但测试也暴露局限——当峰值加速度超过0.4g时，REDR的预测误差升至8%，需进一步优化材料疲劳特性。

成本与效能平衡术：造价仅为传统方案1.2倍
相较于传统抗震系统，QFSRS的“可替换”设计大幅降低全生命周期成本。团队算了一笔账：以跨径20米的梁桥为例，传统剪力键系统单次维修费用约50万元，而QFSRS的耗能单元更换成本仅需8万元。目前该技术已在重庆某高速桥梁试点，整套系统造价为传统方案的1.2倍，但预计可将桥梁抗震寿命从50年延长至80年。

正如论文通讯作者严磊副教授所述：“当地震能量被分级‘驯服’，桥梁就能从‘硬扛’转向‘智取’。”这项技术不仅破解了中小桥梁“大震必伤”的困局，更为核电设施、超高层建筑的抗震设计提供了新思路。

来源: FrontClVIL