桥梁设计中减隔震设计探析

赵志一

摘要： 随着城市现代化建设进程的推进，市政桥梁项目在缓解城市交通压力，完善城市交通网络方面发挥了非常突出的作用。市政桥梁项目本身具有建设规模大、交通功能强、避让因素多、结构形式复杂、设计要求高等特征，对其结构稳定性就有了更高的要求。其中桥梁减隔震设计更是决定其稳固性、耐久性、安全性以及使用性能发挥的一个关键环节，所以加强其科学设计显得尤为重要。

关键词： 桥梁设计;隔震设计;应用

【中图分类号】 U442.55【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）16-0039-02

1减隔震设计的特征

（1）有效减轻地震对桥梁的损毁程度。有效分解桥梁结构之间的受力情况，从而在地震发生时候降低桥梁结构之间的关联性，减轻地震危害。（2）有效提升桥梁工程的整体稳定性。通过减隔震设计可以在很大程度上提升桥梁结构的整体性能，优化结构尺寸、降低结构配筋，可有效降低桥梁工程的造价。（3）防震效果良好。经实际工程验证和结构验算表明采用减隔震设计技术设计的桥梁的抗震性能要远优于原常规的抗震技术。

2隔震设计的必要性及基本原则

2.1隔震设计的必要性

近些年，随着我国城市的迅速崛起，桥梁在疏解城市交通方面发挥着越来越重要的作用，建设在人员密集区的桥梁也越来越多，更为明显的是在高地震烈度地区建设的桥梁规模越来越大，因此地震等自然灾害对桥梁造成损害对人民生命和财产的危害的情况也正在得到更多的关注，这就对桥梁的减隔震设计提出了新的要求。

在众多的桥梁抗震设计过，减隔震设计的优势在以下方面比较明显：

（1）桥梁工程减隔震设计过程中可通过设置隔振器在一定程度上延长结构的自振周期，桥梁上下部结构通过隔振器将地震力进行有效分解，降低地震力对桥梁上部结构的冲击作用，以此避免上部结构由于地震力带来的巨大损害;（2）桥梁工程上部结构设计过程中采用减隔震设计，能够在一定程度上调节桥梁的横向刚度，避免在地震发生时桥梁的局部结构因地震冲击发生变形，增大桥梁上部结构的抗扭刚度，降低地震对桥梁工程整体使用功能影响;（3）在桥梁减隔震设计过程中安装阻尼器可有效减小结构配筋，改变构件受力状态，减少工程投资。（4）桥梁减隔震设计中的支座材质不同于普通橡胶支座，受温度影响较小，在结构计算时可有效降低由于温度带来的水平力，一方面减少群桩桩顶反力，一方面能够有效减小多跨连续梁对伸缩缝的变形要求。

2.2减隔震设计要考虑的主要因素

（1）对桥梁所处的环境进行充分调查、分析，判定桥梁抗震设防标准，分析桥位处地质条件，对区域地质情况进行全面的调查和研究，依次作为拟定桥梁结构方案的基础资料。

（2）明确制约桥梁跨径的方案的相关因素，在了解地下管线、地下道路、景观需求等制约因素的前提下结合当地设计习惯，制定适合具体项目的桥梁上下部结构，并判断该桥梁工程是否适合进行相应的隔震设计，若进行减隔震设计尚应分析减隔震措施与桥梁上下部结构的适应性。

（3）分析桥梁所处的地理位置，若在交通流量大、人员密集的市区内，建议提高抗震设防等级。

3使用减隔震技术的优缺点

3.1减隔震技术的优势

减隔震技术的优势：（1）在桥梁结构当中运用减隔震技术，对桥梁各个结构进行合理的调整与布局，这样可以充分的发挥出桥墩和桥台的抗震作用，使桥梁整体的抗震能力得到有效的提高。（2）当桥梁横向宽度较宽的时候，桥梁结构横向刚度较大，这就会导致结构抗震的需求大，在对桥梁的横向进行抗震的时候，需要对刚度进行有效的调整，从而使桥梁横向的地震反应得到有效的降低，最终可以使桥梁整体的抗震效果得到一定程度上的提高。（3）在对桥梁结构进行设计的过程当中，可以设计隔震系统限位装置来减少结构的位移响应，这样可以有效的避免出现相关的落梁震害等情况。（4）在对部分桥梁的桥墩和桩基等部位进行检查和修复的时候是很难完成的，可以使用隔震技术，从而避免发生变形或者破坏。

3.2减隔震技术的不足

在桥梁结构当中应用减隔震技术，主要是为了在发生地震的时候减震、隔震等，可以充分的发挥出自身的优势与价值，其他的抗震构件成为辅助作用，这样就要对桥梁结构体系的抗震等進行清晰的掌握与了解。因此，在使用减隔震技术的时候，要对相关的工作人员进行一定的培训，同时要提醒工作人员要对减隔震技术的一些构造措施、细节进行格外的关注，目前我国还没有较为完善的桥梁减隔震技术的设计规范，同时也缺少一定的经验，在对构造细节、措施等方面没有较为完善的办法，如果这些方面设计的不合理的话。就会使减隔震技术没有办法充分发挥出自身的优势与价值，甚至还存在着有害的情况。

4桥梁设计中隔震设计的措施

4.1粘滞阻尼器的合理应用

桥梁设计的工作人员在对桥梁结构进行设计的过程当中，要对使用粘滞阻尼器进行充分的考虑，这样可以有效的提高桥梁结构的安全性能，具有一定的抗震作用。粘滞阻尼器应用到桥梁结构建筑上面有着十分重要的影响，其可以在一定程度上面起到防震减震的作用，粘滞阻尼器会设置在塔梁中间，使桥梁桥墩的变形变小，我国重庆的大桥在设计建造的过程当中应用了粘滞阻尼器，粘滞阻尼器充分地发挥出了自身的优势与价值。从这一事例当中可以看出科学合理的使用粘滞阻尼器可有效地提高桥梁的抗震能力，使其安全性能得到充分的发挥。

4.2摆式滑动摩擦支座的应用

桥梁结结构设计的工作人员在对桥梁结构进行设计的过程当中，还要科学合理的使用摆式滑动摩擦支座，这样可以有效地提高桥梁的抗震安全性能，其主要是将滑动摩擦制支座和钟摆概念进行科学合理的结合，可以形成一种减隔震装置。摆式滑动摩擦支座应用到桥梁结构减震当中，可以将地震能量进行有效的消耗，在应用的过程当中有着十分重要的影响，曲面摩擦可以将能量进行有效地消耗，为桥梁提供一定的能量，但是在对摆式滑动摩擦支座进行建造的过程当中，要充分的考虑实际情况，设计出科学合理的支座，这样才可以将摆式滑动摩擦支座充分的发挥出自身的优势与价值，更好地起到减震、防震的作用。在我国应用到了摆式滑动摩擦支座的是苏通大桥和长江大桥引桥。

4.3铅芯橡胶支座

这种隔震结构形式对于提升桥梁抗震性能有着非常高的优势，能够使得桥梁在正常运营的过程中具备较高的安全性和稳定性，即使发生地震也不会产生严重的危害问题。铅芯橡胶支座的结构形式，主要是把若干铅芯结构全部都插入到橡胶支座中，要按照设计方案分层插入，从而可以组合成为一套完整的抗震结构形式。因为铅芯的力学性能非常强，能够使得整个橡胶支座具备比较高的抗震效果。此外，铅芯橡胶支座的屈服应力非常小，初始剪切应力则会相对较大，同时还具备较高的弹塑性、耐久性，能够循环利用整个结构，同时能够全面的提升到整体桥梁工程的抗震效果，是当前我国桥梁工程中应用最为普遍的抗震结构形式，可以达到桥梁的正常使用需要。

4.4节点抗震设计要点

在整体桥梁结构当中，节点本身是重要的传力构件，肩负着承受和传递荷载的作用，并且节点可以有机联系桥墩结构和桥梁结构，确保整个桥梁结构整体的稳固性。从某种程度上来讲，节点这一桥梁项目结构构件也可以起到保护整体结构可靠性与稳定性的作用，所以对其强度与刚度需要注意有效控制。根据大量的桥梁工程设计和建设经验可知，当盖梁刚度和桥墩刚度较为接近时，在地震发生时产生的横向惯性力极有可能会对影响桥梁结构的整体稳定性，造成受力分布不均匀，相应节点区域所设置的箍筋会受更大的作用力，这样势必降低部分节点的刚度，影响结构在地震力作用下的整体稳定性，所以在桥梁减隔震设计过程中加强节点抗震设计是一项重要环节。

4.5基于“性能”抗震设计

基于性能的抗震设计最早的设计就是应用在桥梁工程中，是20世纪90年代由美国科学家和工程师首先提出的，其基本思想是指所设计的构筑物在使用期间可以满足预定的功能需求。因此在市政或者公路桥梁的设计过程中首先要明确桥梁抗震设计要达到的预期目的和功能需求，其次需要根据结构计算和实际分析来界定抗震性能和减隔震性能。抗震性能主要是指有限破坏状态同结构或非结构的构建破坏因素之间具有一定联系性。对结构本身的破坏程度可描述为三种情况即：不造成结构整体破坏或倒塌（大震不倒），修复后可以继续使用（中震可修），不损坏（小震不坏）三个基本性能水平。在充分明确抗震性能设计的基础上，还要注意进一步明确桥梁结构抗震设计的实际目标性能，之后结合《公路桥梁抗震设计细则》、《城市桥梁抗震设计规范》等相关设计规范、细则等进行科学设计，力求可以最大程度提升结构减隔震设计的质量。

结论

桥梁设计工作中，企业应该树立正确的观念意识，遵循科学化的工作原则，有效开展各方面的隔震设计工作，优化相关的工作机制与模式，改善目前的隔震设计现状。实际工作中应该遵循基本的隔震设计工作原则，统一相关的工作标准，不断增强整体的隔震设计工作科学性与合理性，优化各方面的工作模式与体系，改善桥梁工程的抗震性能，發挥隔震装置与基础设施的积极作用，达到预期的工作目标。

参考文献

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