桥梁设计的防震设计解析

黄程

摘 要：在对桥梁系统进行优化时， 需要对影响整个桥梁系统稳定性的多种元素加以考量， 在开展隔震设计工作的时候， 同样需要坚持这种综合性的设计原则。地震等地质型的灾害会直接对桥梁产生诸多不良影响， 因此在对桥梁施加保护的时候， 设计人员会选择通过隔震的方法来削弱桥梁受到的不良影响， 降低桥梁危险事故发生的概率。本文对隔震这项设计活动的设计意义进行研究， 并列举科学的隔震设计方法。

关键词：桥梁；设计；防震；隔震

1 隔震设计活动具有的重要性

1.1 震害情况分析

在出现震害情况的时候， 桥梁的结构会在短暂的时间之内遭受巨大的冲击。桥梁的不同部位受到的影响也不同， 其上部结构遭受到震害情况主要有位移震害、碰撞震害以及结构性震害等， 不仅仅会使桥梁工程应用的混凝土材料出现脱落的情况， 同时还会导致桥梁系统出现裂缝， 桥梁位移也是经常会出现的情况。桥梁的支座也会受到影响， 支座不仅仅会出现位移情况， 甚至会直接从原有的安装位置上脱落， 当支座出现问题之后， 桥梁的其他构件也会受到支座的影响。下部结构和基础震害。地震会导致桥梁的墩、台和系梁受到不同程度的损伤， 导致桥梁的功能受到影响。另外， 还会导致防护工程损坏， 主要表现为护坡下沉、开裂、抹面砂浆开裂等。调治构造物震害：在地震中， 调治构造物所受到的震害相对较少， 对其功能影响不大。

1.2 隔震工作的重要性分析

在桥梁防护工作中， 设计人员会将具有隔震使用效果的阻尼器装置以及隔震器安装在桥梁的特定位置上， 通过这种装置可以帮助桥梁获得来自于水平方向的支承， 这种支承结构具有一定的柔性特点， 阻尼器装置还可以使桥梁出现阻尼效应， 及时桥梁受到了剧烈的振动影响， 也不会出现过于严重的损害问题。这种设计工作具有极高的安全意义。

当地震等剧烈振动情况影响到桥梁的时候， 隔震装置可以帮助桥梁各个部分更好地承受震力的影响， 还可以将巨大的地震力进行分解， 使桥梁的上部结构可以更具稳定。在隔震系统的支持之下， 桥梁的横向刚度也能别调节好， 桥梁出现的扭转平衡问题可以被改进。直接将桥梁承受的地震力有效削弱。虽然一般的桥梁会被安装抗震系统， 但是将隔震体系加入到抗震系统之中， 可以帮助桥梁的设计者获取更好的抗震效果。另外， 与没有安装隔震系统的桥梁相比， 拥有完整的隔震体系的桥梁在维修方面花费的费用也更少， 主要是因为桥梁受到的温度等工程外部影响也更小， 桥梁的维修工作量也会被降低。

当桥梁所在区域出现地震情况之后， 相关人员需要立即赶往桥梁现场， 对其进行维修， 使其可以以最快的速度恢复正常使用， 而隔震装置在削弱了地震力之后， 会降低桥梁的基础部位承受的压力， 保护好桥梁， 使桥梁结构具有更高的基础承载力。

2 相关隔震设计理论分析

2.1 隔震基本原理

隔震设计的基本原理如下：隔震装置可以对结构的自震周期有效延长， 大部分桥梁会在遭受地震破坏时， 出现地震周期与自震周期保持一致的情况， 当这种情况发生后， 桥梁的振动情况就变得更为严重， 而隔震装置可以避免桥梁出现结构共振的情况。

将阻尼器安装到桥梁之中， 可以直接提升结构的基本阻力， 以最快的速度將地震力进行分散处理。从地震的影响类型来看， 水平方向传来的地震力会给桥梁带来过大的干扰， 在隔震处理工作之中， 需要对固定性的桥墩施加控制， 桥梁内部结构力也会出现重新分布的情况， 其分布状况也更为合理。

2.2 现代隔震技术

应用隔震装置可以将地震时出现的巨大的能量充分消耗， 借此可以延长桥梁内部各种构件的使用时间， 在隔震系统之中应用的构件一般都具有较强的可塑性， 设计人员可以对构件的弹力特性进行利用。这种隔震装置不仅会对桥梁的上部结构进行保护， 还能对桥梁的下部结构起到同样的保护效果。隔震设计属于动态化的设计过程， 设计人员必须要对已有的设计公式进行灵活使用， 如果照搬常规公式会导致结构设计出现不合理的情况。

3 科学的隔震设计方法

3.1 设计隔震装置

在桥梁抗震设计的工作中， 隔震装置的设计以及其它类型构件的设计应是最重要的两项内容， 而隔震设计工作的核心内容就是对隔震装置的设计工作， 现阶段， 弹性反应谱法是世界上绝大部分国家进行隔震设计时所选择的方法， 并且在不同的国家其设计规范也是有着区别的。其中最常见的就是美国、欧洲和日本这三种类型的规范， 它们之间的最大区别就是计算公式上的不同， 而这些计算公式主要就是指等效阻尼的计算工作以及隔震装置等效刚度的计算工作， 而对于那些形状不规则并且结构较为复杂的桥梁来说， 时程法是通常采用的设计方法。

3.2 设计方法

我们通常都选择弹性反应谱法作为隔震设计的方法主要是由于它十分接近现有的计算方法， 并且计算时也更为简单， 地震来临时隔震装置可能会出现的最大变形程度对于等效阻尼的计算以及隔震装置等效刚度的计算这两项计算结果是有着重要的影响的， 而桥梁整体结构的地震响应程度也是要受到隔震装置的变形程度的影响的， 所以实际上隔震设计中采用弹性反应谱法也是一个动态的、不断完善的过程。在实际的计算工作中， 并不能套用现有的计算公式， 因此， 设计的人员应能够准确的掌握桥梁整体结构的地震响应程度， 当地震来临时， 工程师能够根据以往的经验制定出具有针对性的设计方案， 同时还可以验证其合理性。

3.3 细节隔震设计

在对整个桥梁系统进行隔震设计的时候， 设计人员也不能忽视对桥梁的细节之处的隔震防护工作。一般会给桥梁设计复述结构， 附属结构同样需要隔震保护， 附属结构体系之中主要有限位装置、伸缩缝以及防落梁装置。在完成以上附属结构的安装工作之后， 需要对每一个附属性结构加以隔震保护， 如果没有完成附属结构隔震这种细节性的施工任务， 桥梁的整体隔震效果都会被削弱。设计人员需要先将与附属结构相关的计算工作做好， 根据计算获得的数据来确定隔震方法。

4 结束语

桥梁结构出现了复杂化的变动倾向， 具有复杂结构的桥梁具有更强的稳定性， 但是设计人员必须要保证桥梁防护工作的完整性。在桥梁防护系统之中， 隔震系统对于桥梁具有极大的保护作用。桥梁建设属于城市的重大基础性建设， 当地震出现的时候， 桥梁可以借助隔震系统来降低自身受到的影响， 不仅仅可以有效地防护安全事故， 同时还可以减少桥梁工程建设人员需要承担的经济性损失。本文对隔震系统的设计价值进行研究， 并给出了一些可以对隔震系统起到优化效果的设计行为。现有的桥梁隔震体系还存在不完善之处， 设计人员还可以继续完善隔震系统。

参考文献：

[1] 王晓伟.桥梁设计中隔震设计的重要性分析[J].建材发展导向：下， 201715 （18） ：155.