公路橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的探討

李燕紅

(山東省菏澤市公路勘測設(shè)計(jì)院)

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公路橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的探討

李燕紅

(山東省菏澤市公路勘測設(shè)計(jì)院)

將就公路橋梁隔震設(shè)計(jì)的重要性，理論和措施等幾個方面進(jìn)行探討和分析，從而論述如何做好隔震設(shè)計(jì)工作。

公路橋梁；隔震設(shè)計(jì)；重要性

1 公路橋梁隔震設(shè)計(jì)的理論概述

(1) 隔震設(shè)計(jì)的原理。當(dāng)結(jié)構(gòu)自震周期大于地震震動周期，自震周期越大，地震反應(yīng)越小。隔震的原理在于通過利用柔性結(jié)構(gòu)來延長自震周期。

以前常見的抗震設(shè)計(jì)主要是通過提高結(jié)構(gòu)的變形能力和強(qiáng)度來抵抗地震的作用力。強(qiáng)調(diào)的是通過剛性來正面對抗地震。如今的“隔震設(shè)計(jì)主要是利用建筑結(jié)構(gòu)的柔性來從側(cè)面減小地震對公路橋梁的作用力。它是一種全新的抗震方式。”在保證結(jié)構(gòu)能夠承受正常的負(fù)荷的情況下，增強(qiáng)其柔韌性，能夠減小對抗的作用力，延長使用周期。

隔震設(shè)計(jì)能夠減少公路橋梁主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件和水平運(yùn)動之間的關(guān)聯(lián)性，這樣，即使地震發(fā)生，結(jié)構(gòu)也不會遭到破壞性的傷害。阻尼器的安裝也能消耗部分地震作用力，從而減少地震能量對上部結(jié)構(gòu)的影響。

(2) 隔震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。第一是較高的性價比。隔震設(shè)計(jì)不僅具有很好的抗震減震能力，更能在保證質(zhì)量的情況下降低成本。同等造價下，隔震設(shè)計(jì)比常規(guī)的抗震設(shè)計(jì)有更好的性能。比如在保護(hù)墩欄，降低延性的方面。第二是合理且充分的使用公路橋梁結(jié)構(gòu)大部分的耗能。在地震發(fā)生時會產(chǎn)生巨大的能量，這些能量如果得不到合理的排解，就會在工程里竄動，破壞主體結(jié)構(gòu)，使得公路橋梁工程土崩瓦解。隔震設(shè)計(jì)就是利用小的柔性裝置，允許在合理范圍內(nèi)移動變形，吸收掉過激的地震作用力，避免結(jié)構(gòu)遭到破壞。第三個是隔震裝置的使用彈性。隔震裝置有可彈性的變形能力，可調(diào)節(jié)橫向和縱向的作用力，保護(hù)基座，支架。在被破壞后也可有彈性的進(jìn)行更換。

(3) 隔震設(shè)計(jì)的主要原則。隔震設(shè)計(jì)需要在一定的原理下進(jìn)行，合理的原則是一絲不茍，必須遵守的。第一，開始著手建設(shè)的橋梁是否符合隔震設(shè)計(jì)的要求。有些橋梁根本不能采用隔震設(shè)計(jì)。判斷的依據(jù)是在地震發(fā)生時，“橋梁周期延長后能不能有效的吸收地震的能量，如果不能吸收則不必要采取隔震技術(shù)措施。” 因?yàn)檫@和地段有關(guān)，有些地方就不符合橋梁建設(shè)的要求。第二是需要考察橋梁建設(shè)工地四周的地基環(huán)境和地質(zhì)條件。需要判斷當(dāng)?shù)氐耐寥朗欠穹弦?，地質(zhì)是否足夠牢靠，能夠承受橋梁以及地震時的能量。

2 公路橋梁隔震設(shè)計(jì)的措施

(1) 概念設(shè)計(jì)方面。一個好的開始是成功的一半。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步階段就需要一個完好的概念設(shè)計(jì)。這個概念設(shè)計(jì)是建立在以往例子成功以及失敗的經(jīng)驗(yàn)之上，結(jié)合當(dāng)下實(shí)際的情況，做出的最合理的判斷和選擇。如果沒有一個概念設(shè)計(jì)，最后可能導(dǎo)致一個比較差的結(jié)果。而相反，如果有一個概念設(shè)計(jì)作為引導(dǎo)，則可事半功倍，進(jìn)展順利。

概念設(shè)計(jì)需要以結(jié)構(gòu)的預(yù)期性能來設(shè)定目標(biāo)，針對不同的地震防設(shè)水平設(shè)定不同預(yù)期性能目標(biāo)。需要結(jié)合周圍的場地條件，以前的經(jīng)驗(yàn)來判斷。

(2) 數(shù)值設(shè)計(jì)方面。隔震設(shè)計(jì)主要包括兩個方面，一個是隔震裝置的設(shè)計(jì)，一個是細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)，而這兩者都和數(shù)值息息相關(guān)，因?yàn)檫@些裝置的布置都和參數(shù)有關(guān)聯(lián)。所以在進(jìn)行相關(guān)工作之前，各項(xiàng)參數(shù)就要計(jì)算出來。

摩擦擺支座是隔震設(shè)備中重要的一個。橋梁結(jié)構(gòu)在安裝摩擦擺支座后的單擺周期(T)可以用公式計(jì)算出

其中：L是擺長；g是當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?/p>

(3) 隔震裝置的設(shè)計(jì)?！案粽鹧b置的設(shè)計(jì)工作是隔震設(shè)計(jì)的核心，是一項(xiàng)非常重要的工作。彈性反應(yīng)普法是現(xiàn)階段橋梁隔震設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣泛的方法?！碑?dāng)然不同國家對其規(guī)范的定義和要求不同。而隔震裝置中的等效阻尼和剛度的計(jì)算方法的不同是其中最主要區(qū)別。時程法比較特別，是用于應(yīng)對不規(guī)則或者是比較復(fù)雜的橋梁。

施工時方便的計(jì)算和接近現(xiàn)有計(jì)算方法是使得彈性反應(yīng)普法得到普及的重要特點(diǎn)。人們更容易接受它。當(dāng)然我們采用的彈性反應(yīng)普法也不是一成不變的，而是不斷完善的，因?yàn)楦粽鹧b置的等效阻尼和等效剛度與隔震裝置的變化程度和橋梁對地震的響應(yīng)程度都是密切相關(guān)的。地震發(fā)生時，橋梁結(jié)構(gòu)的響應(yīng)程度不是公式能夠計(jì)算的出的，所以就需要有經(jīng)驗(yàn)的工程師提前預(yù)估。

(4) 細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)。伸縮縫，限位裝置，落梁裝置等細(xì)部構(gòu)造在公路橋梁的隔震設(shè)計(jì)中也十分重要。但這也是最容易被人忽略的重點(diǎn)。因?yàn)闆]有直接簡便的公式去計(jì)算，這些細(xì)部構(gòu)造往往不會放在構(gòu)造措施里詳細(xì)探討。細(xì)部構(gòu)造直接影響橋梁的隔震效果和響應(yīng)程度，關(guān)系到橋梁的安全質(zhì)量。連續(xù)性是關(guān)注細(xì)部構(gòu)造的重點(diǎn)，特別是曲線橋梁，應(yīng)該保證細(xì)部構(gòu)造在實(shí)施時的連續(xù)性。

3 結(jié) 論

抗震能力是公路橋梁必備的基礎(chǔ)條件，因此如何做好隔震設(shè)計(jì)至關(guān)重要。我們可以通過借鑒外國先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本國的基礎(chǔ)建設(shè)的現(xiàn)狀，做出有利選擇。了解公路橋梁隔震設(shè)計(jì)的基本原理和措施是本文的主要目的。希望透過本文的詳細(xì)探討，讓人們了解公路橋梁隔震設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，填充相關(guān)部分的知識。不斷的完善我國公路橋梁的質(zhì)量，保證人們?nèi)松戆踩?，延長使用周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。

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2015-03-11

李燕紅(1978-)，女，山東菏澤人，工程師，研究方向：道路橋梁設(shè)計(jì)。

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