论市政桥梁设计中隔震设计研究

苏文婧

摘要：针对某桥梁工程实际情况，通过构造分析并结合工程实际情况，决定采用自恢复摇摆技术实现结构隔震，在明确隔震设计原则，即安全性、耐久性、可行性、可监控性与可更换性的基础上，提出规范设计步骤，经仿真模拟后，根据所得数值对设计效果进行验证，最后得出本桥梁隔震设计合理可行且技术先进的结论，以此为类似新技术的推广应用提供参考。

关键词：桥梁设计；隔震设计；研究

随着国内桥梁建设的快速发展，新时期桥梁工程规模扩大，设计标准更高，同时其出现危害时所造成的损失更严重。特别是抗震性如果不过关，就非常容易在地震等作用下出现结构构件损坏等问题，进而影响桥梁结构使用的安全性和耐久性。而减隔震技术作为一项重要的抗震技术措施，可以显著提升桥梁结构抗震性，强化其在桥梁结构设计中的应用具有重要价值。

1、减隔震技术的应用概述

1.1应用机理分析

减隔震技术，主要是通过采取科学、合理的措施而达到隔振作用或减震作用，保证结构具有良好的抗震性能，具体应用机理主要表现如下几个方面：其一，在结构设计中应用柔性支撑结构，借此来对结构周期进行延长，以便可以减弱地震作用下的地震反应情况。其二，为了减小结构在自振周期延长条件下所额外增加的结构位移量，增加结构的能量耗散能力和阻尼值，可以在结构设计中科学、合理地应用一些阻尼器式能量耗散元件。其三，为了确保桥梁结构在正常使用荷载作用下刚度的合理性，可以在桥梁结构设计中增设专门的间隔装置，进行支撑整个桥梁结构。为了减小结构地震作用，可以通过延长结构自振周期，减小结构地震加速度反应。但是这会在一定程度上增加结构位移。在这种情况下，为了减小结构自振周期延长，结构位移增加的情况，可以适当地增加结构的阻尼来抑制结构的位移变化情况，从而起到良好的减隔震作用。通过在桥梁结构设计中引入与应用减隔震技术，可以显著降低橋梁结构所承受的地震荷载，同时可以改善其上部结构各个支座之间的分布情况，保证桥台和桥墩结构在荷载作用下的稳定性，避免破坏桥梁上部结构。与此同时，鉴于减隔震技术在应用中会增加上部桥梁结构各个支座的阻尼值和柔度值，这样可以减小地震荷载，改善下部结构强度和荷载分布情况，且通过增加横向阻尼减少扭转平衡的扩大，减小抗震缝长度，从而可以提升桥梁结构的抗震性。

1.2隔震技术设计原则

在研究抗震措施的时候，我们一直秉承着可以承受小型地震，中型地震摧残后可以得到修复，而如果遇到大型地震，那么桥梁和隧道可以不倒塌，为人民提供最基本的庇护。因此，这就对于隔震结构的设计有着非常高的要求，不仅需要科学合理的设计，而且需要有较强的承载性和可变形性，只有通过多种原理的运用和结合才能达到一个较好的隔震作用，进而提高桥梁和隧道的安全性。隔震结构从原理上来说就是利用加固层来减轻或者消耗地震风波带来的冲击力。同时，由于一般的隔震结构具有很强的阻力，所以能够减少外部震动带来的冲击系，从而对桥梁等房屋建筑起到保护作用。

2、减隔震技术在桥梁结构设计中的应用

2.1精选减隔震设备

粘滞阻尼器。如图1所示，该种减隔震设备作用原理上属于一种耗能型设备，主要是通过装置中活塞的前后运动产生压力差，在压力差作用下粘滞流体进入到节流孔中，而减震装置会产生耗能和阻尼力。在地震产生过大震动力的作用下，相应的桥梁变形速度相对较大，使粘滞阻尼器出现相应的改变，从而在很大程度上削弱了桥梁结构的变形程度。

图1 粘滞阻尼器

如果在桥梁结构设计中确定应用粘滞阻尼器，那么设计人员要尽量将其设置在桥边墩中间位置，整个桥梁中间位置，或者桥梁辅助墩和加劲梁的中间位置处。为了进一步增强其应用效果，做好减隔震设备的科学设计，确保桥梁结构具有良好抗震性，需要做好充分试算和分析，以便保证其设计的整体有效性。

铅芯橡胶支座。该种减隔震设备也可以显著提升桥梁结构的抗震性能，确保桥梁使用的安全性。，铅芯橡胶支座结构主要是将若干铅芯加设在分层橡胶支座当中构成一套完善的抗震结构。由于铅芯具有很强的力学性能，加强其同橡胶支座的有效结合提升铅芯的抗震性能。

2.2桥梁减隔震设计方法

这些应用和实践说明，支座减隔震设计对于中小桥梁抗震具有很好的效果，应该建立中小桥梁以支座减隔震为基础的抗震设计体系。首先，根据桥梁重要性及地震设计等级选择适宜的减隔震支座，常用的铅芯支座、橡胶阻尼支座、球形抗震支座等，通过支座消耗地震能量并建设其对上部桥跨结构的传递；其次，设置限位耗能装置，通过限位装置限制梁体的过大变形，并将能够传递到临时作用挡块从而减少主体结构的地震响应；最后设置防落梁装置和构造，避免限位装置不满足耗能情况下梁体发生落梁问题，成为控制桥梁地震损害的最后一道屏障。减隔震支座设计的同时，需要保障其耐久性。

2.3强化细节设计

不同于普通桥梁结构设计，在引入减隔震技术、加入减隔震设备后，还需要做好一些细节设计，具体要点如下：在确保桥梁结构隔震层设计合理性的同时要增强桥梁结构的美观性，确保其同地基具有良好连接性以及桥梁整体稳定性和安全性；要保证隔震层上部结构重心和水平刚度中心位置保持一致，避免二者过大偏差影响了桥梁结构稳定性和抗震性；要结合减隔震设备的竖向刚度来对其竖向负载能力进行准确计算，确保设备在发生水平移动的同时保证结构的灵活性，提高抵抗自然灾害的能力，降低自然灾害对桥梁结构的损害程度；提高竖向负载能力和水平高度，避免过大应力损坏桥梁结构，确保其具有良好的稳定性，防范坍塌等意外事故的出现。

3、结束语

由于隔震系统对于我国桥梁隧道的建设具有非常重要的意义，所以近些年来不少建筑专家致力于研究隔震结构的设计和创新，为了减少地震给桥梁隧道带来的损害，我们应该将具体知识理论和实践相结合，而且对于不同种类的桥梁和隧道，我们应该设计出不同的隔震系统。因地制宜是我们应该一直坚守的原则，只有对桥梁隧道建设周围进行充分的勘察和研究，才能够通过各种数据的收集来分析出最佳的设计方案。除此之外，在设计隔震系统的时候，工作人员应该进行精密的测量和计算，最好采取线性计算方式进行设计，这样才能保证隔震结构的精准性。

参考文献：

[1] 王礼友，史金伟.关于桥梁隧道设计中隔震设计的重要性分析[J].居舍，2018（25）：102.

[2] 李晓光.桥梁结构设计中减隔震技术应用研究[J].江苏科技信息，2018（24）：57-59.

（作者单位：天津瑞玮工程技术咨询有限公司）