淺析市政橋梁隔震設(shè)計

郭中山

(重慶交通大學 重慶 400074)

淺析市政橋梁隔震設(shè)計

郭中山

(重慶交通大學 重慶 400074)

通過對市政橋梁在地震中存在的問題進行分析，得到對市政橋梁進行隔震處理的重要性及意義，并對使用隔震處理后的市政橋梁的隔震效果進行簡要分析。

市政橋梁；設(shè)計；隔震；阻尼器

隨著市場經(jīng)濟體制的不斷深化，社會對于橋梁工程的關(guān)注程度也愈加重視。市政橋梁作為城市中一道靚麗的風景線，在面對地震等不定因素的到來時，如何能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁的抗震功能，這對發(fā)展現(xiàn)代交通系統(tǒng)、實現(xiàn)城市的繁榮穩(wěn)定非常具有研究意義[1-2]。

1 開展隔震設(shè)計的意義及其特點

1.1開展橋梁隔震設(shè)計的意義

城市橋梁設(shè)計的隔震設(shè)計的主要原則是在橋梁設(shè)計階段，使用隔震裝置，以便市政橋梁面對地震時能夠使得水平方向上獲得較溫和的力，減少縱向橋梁構(gòu)件的壓力。另外，施工中想要做好橋梁的隔震還需要設(shè)置阻尼器，可通過提高阻尼器的反應力來減緩橋梁縱向所受到的地震力。

我國市政橋梁抗震設(shè)計還處于摸索階段，和世界上發(fā)達國家相比存在很多的不足，考慮還不是很完善，建設(shè)設(shè)計缺乏較為系統(tǒng)的體系。進入21世紀以來，國外對于橋梁隔震設(shè)計的實踐有很多。這在很大程度上方便了我們的設(shè)計，給了我們一個很好的參考借鑒的例子。

1.2隔震技術(shù)的特點

橋梁中安裝隔震裝置的目的是為了延長橋梁的壽命周期，通過安裝隔震裝置，可以使得橋梁在面臨地震時能夠很好的消耗地震能量，降低因地震所引起的一系列結(jié)構(gòu)破壞及橋梁主體發(fā)生變化所帶來的影響。

因此，在對橋梁隔震的設(shè)計中，一定要保障設(shè)計的合理性，巧妙的運用新技術(shù)實現(xiàn)橋梁抗震系統(tǒng)相關(guān)的構(gòu)件能夠擁有很好的彈性及可塑性。

關(guān)于該項技術(shù)在設(shè)計中的使用性，其不僅僅能夠發(fā)揮出降低成本的功效，還能夠顯著的提升構(gòu)件的使用壽命,其較之于一般的設(shè)計更加的具有效益。對于橋梁墩柱的維護，此舉能夠起到減弱延性需要的意義。另外，地震時很有可能會造成橋梁下部結(jié)構(gòu)超出設(shè)計所允許的最大彈性變形范圍，這一點在地震后都是難以修復或者很難發(fā)現(xiàn)的地方。因此，加強對橋梁上部構(gòu)造的抗震性能的設(shè)計，可以很好的消除橋梁上部構(gòu)件因非彈性變化所帶來的負面影響。

2 隔震設(shè)計的設(shè)計原理及其基本原則

2.1設(shè)計原理解析

隔震設(shè)計是由防震措施發(fā)展到一定時期演變而來的產(chǎn)物，隔震設(shè)計的原理恰如其名“隔震” ，即為減小地震對橋梁構(gòu)造產(chǎn)生的一些不安定的影響。在平時的設(shè)計和建設(shè)時期，提升抗地震力的措施一般是提升其總體的強度等。比對來看，隔震設(shè)計關(guān)鍵是添加了柔性要素。使能夠確保橋梁關(guān)鍵的構(gòu)件能夠和橫向的活動在特定的時期之中降低關(guān)聯(lián)，確保關(guān)鍵的構(gòu)造在震后不會出現(xiàn)破損性的現(xiàn)象。此時,構(gòu)造的相應速率會較之于地表的速率要低一些。此外，由于阻尼的設(shè)計，阻尼有效地將地震所產(chǎn)生的能量消耗掉。當能量被轉(zhuǎn)移到上橋和隔離結(jié)構(gòu)力的時候，地震作用力已經(jīng)被大大降低，從而達到保護橋梁結(jié)構(gòu)的目的。

2.2隔震設(shè)計原則分析

橋梁隔震設(shè)計是有效提高橋梁隔震效果的主要措施，借此來充分提升橋梁抗震的水平或是加強橋梁的抗震功能。但是在實施這項措施的時候，要有一些確實可行的方法來實現(xiàn)，否則就不可能達到理想中的效果。

為了實現(xiàn)以上這些，就必須要做到以下幾點的分析。針對橋梁是否適合加上抗震裝置這點，應在設(shè)計初期就做好認真的分析。如若不適合安裝隔震裝置，就早期做好預算，避免不必要的建設(shè)浪費，這可以依照地震之后橋梁隔震效果作為參考信息在橋梁設(shè)計時，應該對施工附近的地質(zhì)環(huán)境進行仔細的勘察。尤其是橋梁施工地點的地基勘測,從數(shù)據(jù)報告上仔細分析，全面考慮，一個隔震性能良好的橋梁必須要有一個堅實的地質(zhì)條件為基礎(chǔ)。另外，隔震裝置的選擇上，應盡可能選擇那些抗震性能良好的隔震裝置。在滿足隔震效果的同時，還應清楚了解隔震裝置為橋梁緩解的受力大小范圍,從而科學的選用隔震裝置。

3 橋梁的隔震設(shè)計

3.1隔震裝置的設(shè)計

在橋梁的隔震抗震設(shè)計中，其中最主要的兩點是對隔震裝置的設(shè)計和其他相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。其中，前者是隔震的設(shè)計中心。目前，彈性反應譜方法越來越廣泛地被應用于橋梁的隔震設(shè)計，已被大多數(shù)國家所采用，包括日本、法國、美國、中國等。由于文化的差異，各個國家之間對于橋梁隔震設(shè)計的規(guī)范也略有不同。

這樣一來，對于隔震裝置中等效阻尼的計算和等效剛度的計算也會因為他們所使用計算公式的差異而有所差別。而對于一些構(gòu)造復雜和不規(guī)則的橋梁，則現(xiàn)階段通常采用的方法基本上都是時程方法。彈性反應譜方法之所以能夠在現(xiàn)階段的橋梁隔震設(shè)計中得到廣泛應用，主要是因為彈性反應譜方法的計算較為簡單。另一個原因，是因為該方法的計算與現(xiàn)有的規(guī)范計算方法較為接近，這樣容易讓人接受。此外，在進行隔震設(shè)計時，還應該注意隔震裝置中的最大變形程度與隔震裝置的等效阻尼和等效剛度的大小有著密切關(guān)聯(lián)。與此同時，還應考慮地震導致隔震裝置所引起的變形和此時橋梁的地震響應程度之間的關(guān)聯(lián)。從這里來看，現(xiàn)階段我國橋梁隔震設(shè)計還處于萌芽階段。參照國外的案例,采用彈性反應譜方法對橋梁隔震進行設(shè)計還需要不斷的完善和后期對數(shù)據(jù)歸納總結(jié)。

3.2細部構(gòu)造的設(shè)計

由防落梁裝置、伸縮縫和限位裝置組成的橋梁附屬結(jié)構(gòu)在橋梁的隔震設(shè)計中擁有著非常大的作用。通過對大量地震調(diào)查和動態(tài)時程分析我們可以看到，這些結(jié)構(gòu)是橋梁結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應和振動隔離效果的主要方面?？墒窃S許多多的設(shè)計人員會把細部結(jié)構(gòu)忘記甚至是忽略不計，出現(xiàn)這樣的問題也是因為計算附屬結(jié)構(gòu)的方法太復雜而產(chǎn)生出來。因此,對于細部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計人員應重視起來，加強這方面的設(shè)計，使橋梁的抗震能力大幅度的提高。

4 做好橋梁隔震設(shè)計的重要性及其好處

4.1橋梁隔震設(shè)計的重要性

隔震裝置在橋梁隔震設(shè)計中非常重要，通過安裝橋梁隔震裝置，使得橋梁的上部結(jié)構(gòu)能夠在發(fā)生地震時避免產(chǎn)生或者減少相對位移，從而減輕橋梁后期的養(yǎng)護費用，使橋梁的使用功能得到一個穩(wěn)定的保證。另外，安裝阻尼器的目的也是通過提高阻尼效果來以此減輕地震作用力對橋梁產(chǎn)生的危害。

4.2橋梁隔震設(shè)計的好處

橋梁隔震設(shè)計的好處體現(xiàn)在很多方面，其主要有以下幾點。

(1)調(diào)整橋梁水平方向上剛度的作用，從而提高扭力平衡的問題，有效降低地震力。

(2)加強對橋梁隔震系統(tǒng)的設(shè)計，使得其抗震性能優(yōu)于沒有采用抗震裝置的橋梁。這樣做既不影響工程造價，又對橋梁的質(zhì)量有一個很好的保障,進而提高了橋梁的性價比。

(3) 加強橋梁隔震設(shè)計可以保護橋梁的基礎(chǔ)部位,提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和逐漸衰減地震后地震力對橋梁結(jié)構(gòu)各支座間的受力。

(4) 地震后，橋梁的上下部結(jié)構(gòu)很有可能會出現(xiàn)超出設(shè)計彈性范圍的現(xiàn)象，而采用隔震設(shè)計可以很好的避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。即使是說消除也不為過，從而有效避免橋梁結(jié)構(gòu)的變形。

5 結(jié)論

綜上所述，橋梁作為城市建設(shè)中一道靚麗的風景線，其工程質(zhì)量一定要有嚴格的保證。為了實現(xiàn)橋梁工程質(zhì)量的提升，促進橋梁設(shè)計體系的健全,對橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計環(huán)節(jié)的優(yōu)化是非常必要的。

[1]張先. 市政橋梁隔震設(shè)計探討[J]. 江西建材,2016,(09)：133.

[2]熊榮. 淺析市政橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計[J]. 四川水泥,2015,(10)：284.

TU7

B

1007-6344（2017）05-0107-01

郭中山(1989.09- )，男，在讀研究生，主要從事橋梁與隧道工程研究。