公路桥梁设计中隔震设计的探讨

李燕红

(山东省菏泽市公路勘测设计院)



公路桥梁设计中隔震设计的探讨

李燕红

(山东省菏泽市公路勘测设计院)

将就公路桥梁隔震设计的重要性，理论和措施等几个方面进行探讨和分析，从而论述如何做好隔震设计工作。

公路桥梁；隔震设计；重要性

1 公路桥梁隔震设计的理论概述

(1) 隔震设计的原理。当结构自震周期大于地震震动周期，自震周期越大，地震反应越小。隔震的原理在于通过利用柔性结构来延长自震周期。

以前常见的抗震设计主要是通过提高结构的变形能力和强度来抵抗地震的作用力。强调的是通过刚性来正面对抗地震。如今的“隔震设计主要是利用建筑结构的柔性来从侧面减小地震对公路桥梁的作用力。它是一种全新的抗震方式。”在保证结构能够承受正常的负荷的情况下，增强其柔韧性，能够减小对抗的作用力，延长使用周期。

隔震设计能够减少公路桥梁主要结构构件和水平运动之间的关联性，这样，即使地震发生，结构也不会遭到破坏性的伤害。阻尼器的安装也能消耗部分地震作用力，从而减少地震能量对上部结构的影响。

(2) 隔震设计的特点。第一是较高的性价比。隔震设计不仅具有很好的抗震减震能力，更能在保证质量的情况下降低成本。同等造价下，隔震设计比常规的抗震设计有更好的性能。比如在保护墩栏，降低延性的方面。第二是合理且充分的使用公路桥梁结构大部分的耗能。在地震发生时会产生巨大的能量，这些能量如果得不到合理的排解，就会在工程里窜动，破坏主体结构，使得公路桥梁工程土崩瓦解。隔震设计就是利用小的柔性装置，允许在合理范围内移动变形，吸收掉过激的地震作用力，避免结构遭到破坏。第三个是隔震装置的使用弹性。隔震装置有可弹性的变形能力，可调节横向和纵向的作用力，保护基座，支架。在被破坏后也可有弹性的进行更换。

(3) 隔震设计的主要原则。隔震设计需要在一定的原理下进行，合理的原则是一丝不苟，必须遵守的。第一，开始着手建设的桥梁是否符合隔震设计的要求。有些桥梁根本不能采用隔震设计。判断的依据是在地震发生时，“桥梁周期延长后能不能有效的吸收地震的能量，如果不能吸收则不必要采取隔震技术措施。” 因为这和地段有关，有些地方就不符合桥梁建设的要求。第二是需要考察桥梁建设工地四周的地基环境和地质条件。需要判断当地的土壤是否符合要求，地质是否足够牢靠，能够承受桥梁以及地震时的能量。

2 公路桥梁隔震设计的措施

(1) 概念设计方面。一个好的开始是成功的一半。在结构设计初步阶段就需要一个完好的概念设计。这个概念设计是建立在以往例子成功以及失败的经验之上，结合当下实际的情况，做出的最合理的判断和选择。如果没有一个概念设计，最后可能导致一个比较差的结果。而相反，如果有一个概念设计作为引导，则可事半功倍，进展顺利。

概念设计需要以结构的预期性能来设定目标，针对不同的地震防设水平设定不同预期性能目标。需要结合周围的场地条件，以前的经验来判断。

(2) 数值设计方面。隔震设计主要包括两个方面，一个是隔震装置的设计，一个是细部构造的设计，而这两者都和数值息息相关，因为这些装置的布置都和参数有关联。所以在进行相关工作之前，各项参数就要计算出来。

摩擦摆支座是隔震设备中重要的一个。桥梁结构在安装摩擦摆支座后的单摆周期(T)可以用公式计算出

其中：L是摆长；g是当地重力加速度。

(3) 隔震装置的设计。“隔震装置的设计工作是隔震设计的核心，是一项非常重要的工作。弹性反应普法是现阶段桥梁隔震设计中应用最为广泛的方法。”当然不同国家对其规范的定义和要求不同。而隔震装置中的等效阻尼和刚度的计算方法的不同是其中最主要区别。时程法比较特别，是用于应对不规则或者是比较复杂的桥梁。

施工时方便的计算和接近现有计算方法是使得弹性反应普法得到普及的重要特点。人们更容易接受它。当然我们采用的弹性反应普法也不是一成不变的，而是不断完善的，因为隔震装置的等效阻尼和等效刚度与隔震装置的变化程度和桥梁对地震的响应程度都是密切相关的。地震发生时，桥梁结构的响应程度不是公式能够计算的出的，所以就需要有经验的工程师提前预估。

(4) 细部构造的设计。伸缩缝，限位装置，落梁装置等细部构造在公路桥梁的隔震设计中也十分重要。但这也是最容易被人忽略的重点。因为没有直接简便的公式去计算，这些细部构造往往不会放在构造措施里详细探讨。细部构造直接影响桥梁的隔震效果和响应程度，关系到桥梁的安全质量。连续性是关注细部构造的重点，特别是曲线桥梁，应该保证细部构造在实施时的连续性。

3 结 论

抗震能力是公路桥梁必备的基础条件，因此如何做好隔震设计至关重要。我们可以通过借鉴外国先进的技术和经验，结合本国的基础建设的现状，做出有利选择。了解公路桥梁隔震设计的基本原理和措施是本文的主要目的。希望透过本文的详细探讨，让人们了解公路桥梁隔震设计的细节，填充相关部分的知识。不断的完善我国公路桥梁的质量，保证人们人身安全，延长使用周期，提高经济效益。

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2015-03-11

李燕红(1978-)，女，山东菏泽人，工程师，研究方向：道路桥梁设计。

U442

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1008-3383(2015)09-0108-01