芻議橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計的重要性

彭俊文

（四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院， 四川 成都 610041）

芻議橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計的重要性

彭俊文

（四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院， 四川 成都 610041）

21世紀以后，我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展，公路交通行業(yè)也發(fā)生了翻天覆地的變化。橋梁是我國交通體系的重要構(gòu)成部分以及城建化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，作用愈發(fā)明顯。伴隨著交通壓力的提升，對橋梁設(shè)計隔震的要求越來越高。由于橋梁設(shè)計工程管理困難、投資規(guī)模大、公共性強，隔震設(shè)計在其建設(shè)中的重要性不容忽視。本文結(jié)合實際情況，闡述了橋梁設(shè)計隔音設(shè)計的原理、設(shè)計措施以及內(nèi)容等，旨在有助于提高我國橋梁工程的抗震能力。

橋梁設(shè)計；隔震設(shè)計；結(jié)構(gòu)；重要性

0 前言

眾所周知，近些年我國自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，尤其是地震災(zāi)害更是嚴重破壞了不少的建筑與橋梁等公共基礎(chǔ)設(shè)施。這些基礎(chǔ)設(shè)施的損毀坍塌，不僅給廣大人民群眾帶來了大量的經(jīng)濟損失，還造成了一定的人員傷亡。再者，橋梁具有很強的社會公共性，其建設(shè)規(guī)模龐大，后期的運營管理難度系數(shù)大。為了減少人民的經(jīng)濟損失，確保其人身安全，完善橋梁隔震設(shè)計，提高其抗震性能是當下橋梁工程建設(shè)的核心。

1 隔震設(shè)計在橋梁設(shè)計中的重要性

1.1 隔震技術(shù)優(yōu)勢

隔震技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，在建筑行業(yè)中備受關(guān)注，尤其在工程抗震減振中它具有非常顯著的優(yōu)勢與作用。一方面，采用隔震技術(shù)可以加強對橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的保護與固定作用，加強橋梁本身承載能力和抗震性能，進而減輕地震等自然災(zāi)害對橋梁產(chǎn)生的沖擊；另一方面，從經(jīng)濟安全角度考慮，借助隔震設(shè)計，可以實現(xiàn)降低工程造價，降低橋梁坍塌斷裂等現(xiàn)象發(fā)生的概率，有效減少橋梁結(jié)構(gòu)的變形以及因橋梁受力不等導(dǎo)致的扭力不平衡等問題[i]。如此，從根本上提高橋梁工程的質(zhì)量，確保其安全性能，延長橋梁使用壽命。

1.2 采用隔震技術(shù)好處

橋梁建設(shè)工程及單位進行橋梁建設(shè)不僅是為了滿足廣大人民群眾的需求，同時還需要為了企業(yè)本身帶來利潤，確保其長期穩(wěn)定的生存。換而言之，從市場競爭的角度去看，實施采用隔震設(shè)計技術(shù)能夠提高企業(yè)的綜合競爭能力，不斷增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，保障企業(yè)健康快速發(fā)展。就目前看，在橋梁設(shè)計中隔震技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，其顯著的優(yōu)勢與作用不容替代，由此可見它也成為了未來橋梁設(shè)計的主流內(nèi)容。尤其是橋梁抗震方面，隔震技術(shù)的引入能夠在最大程度上豐富加強抗震系統(tǒng)的功能，完全吻合現(xiàn)代橋梁建設(shè)設(shè)計施工經(jīng)濟與安全性能要求[ii]。

2 隔震設(shè)計相關(guān)理論分析

由于橋梁設(shè)計的質(zhì)量最終決定整個橋梁工程的施工以及竣工情況。而在這個工程中，需要謹慎處理，綜合考慮各種能夠影響橋梁質(zhì)量的因素，確保其設(shè)計的有效性和可執(zhí)行性。換而言之，隔震設(shè)計就成為了橋梁設(shè)計的重要內(nèi)容。

2.1 隔震設(shè)計原理

在橋梁工程中，抗震設(shè)計與隔震設(shè)計大不相同。隔震設(shè)計的具體作用是保護橋梁結(jié)構(gòu)，降低震害對結(jié)構(gòu)的沖擊，促使橋梁的抗震水平得到提升。由此，其設(shè)計并不以抵抗地震為主要目的，而是以阻隔地震對橋梁的沖擊為要素。故而，隔震設(shè)計的原理就是通過增加橋梁結(jié)構(gòu)的柔性支柱，減弱橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性，當?shù)卣鸢l(fā)生時提升橋梁反應(yīng)的加速度，消耗掉地震攜帶的大部分能量，降低其對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊與破壞力。

2.2 隔震技術(shù)實現(xiàn)途徑

由于隔震設(shè)計亦是以最大限度消耗地震攜帶能量，這點與阻尼設(shè)計目標一致，

故而對于橋梁設(shè)計中的每個構(gòu)件都有良好的彈性和可塑性要求較高。相應(yīng)的技術(shù)實現(xiàn)的途徑也有所不同。比如(1)通過延長橋梁結(jié)構(gòu)的自振周期，可以避開橋梁結(jié)構(gòu)的自振周期與地震周期吻合產(chǎn)生的共振，進而減少震害；（2）根據(jù)阻尼原理，通過增加阻尼裝置，加大橋梁結(jié)構(gòu)阻力，快速分散震力；（3）通過控制橋梁固定墩，分散橋梁結(jié)構(gòu)的水平地震力，使得橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重新合理分布，進而達到保護橋梁的目的。

2.3 隔震設(shè)計原則

雖然隔震技術(shù)還是一個新興的技術(shù)，但是它已然成為抗震系統(tǒng)的重要組成部分。橋梁隔震設(shè)計也是加強橋梁抗震性能的重要指標。但是，在進行隔震設(shè)計時仍然需要遵守以下幾點原則：（1）全面科學(xué)考察，因地適宜，結(jié)合實際情況判斷周期加長后隔震系統(tǒng)能夠有效地提高吸收地震能量，針對不合適的抗震結(jié)構(gòu)，不能盲目地進行施工，確保隔震技術(shù)的適合性與適用性；（2）在設(shè)置隔震裝置時，輔助使用其他技術(shù)措施，對周邊橋梁附近的地質(zhì)環(huán)境進行科學(xué)的考察，盡量采用一些結(jié)構(gòu)簡單，力學(xué)性能良好的裝置[iii]，便于震后橋梁上部結(jié)構(gòu)的修復(fù)工作。

3 隔震設(shè)計主要措施

3.1 隔震裝置設(shè)計

在隔震設(shè)計中，隔震裝置可以說是整個設(shè)計的核心。目前來看，彈性反應(yīng)譜設(shè)計法和時程分析法是橋梁隔震設(shè)計應(yīng)用中采用的最多的方法。不過，這兩種方法無論是在使用規(guī)范、計算公式方面都有所差異。有些側(cè)重隔震裝置的等效剛度，有些側(cè)重隔震裝置的等效阻尼[iv]，所以在進行設(shè)計時需要根據(jù)實際情況選擇計算的對象。不過，最大振幅的研究是這兩種方法必須要考慮的，針對結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜或不規(guī)則的橋梁則需要采用時程分析法和彈性反應(yīng)譜法，對其彈性性能進行計算，準確估算出彈性變化的范圍。這樣簡單、規(guī)范、易于接受方法，被很多國家防范使用。但是，在具體的計算過程中需要設(shè)計人員對橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的程度具備較強的掌握和預(yù)估能力，根據(jù)自己的嫻熟的經(jīng)驗制定設(shè)計方案，便于后期驗證是否合理。

3.2 細部構(gòu)造的設(shè)計

單獨的隔震裝置是不能完全阻隔地震，為了達到較好的隔震效果還需要一定的細部構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)，這些細部構(gòu)造就可以稱為附屬結(jié)構(gòu)。雖然，限位裝置、防落梁裝置、伸縮縫等這些附屬結(jié)構(gòu)屬于一種輔助條件[v]，但是它們的作用卻是非常重要，不可或缺。事實上，根據(jù)以往大量地震災(zāi)害的實例分析與時程分析，我們發(fā)現(xiàn)，橋梁結(jié)構(gòu)的隔震效果以及對對地震的反應(yīng)能力和附屬結(jié)構(gòu)細部設(shè)計存在著密切的關(guān)系。但是，絕大多數(shù)的設(shè)計師尚且沒能夠注意到這些關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致細部設(shè)計粗糙、不夠精細，加上計算方法復(fù)雜，致使橋梁結(jié)構(gòu)隔震效果差。所以，不斷優(yōu)化其計算方法，確保附屬結(jié)構(gòu)持續(xù)性能至關(guān)重要。

4 結(jié)束語

綜上可見，在現(xiàn)代一個橋梁工程設(shè)計的成功，隔震設(shè)計所體現(xiàn)的重要性是顯而易見的。這不僅對橋梁隔震技術(shù)的采用手段、實施設(shè)計、原則要求等都有一定的標準，同時隔震技術(shù)應(yīng)用目前在我國尚未成熟，還有很大的發(fā)展空間。如何提升較好地應(yīng)用此技術(shù)，提高橋梁結(jié)構(gòu)承載能力與抗變形能力值得每位從業(yè)人員去探索研究，不斷創(chuàng)新，因此隔震設(shè)計技術(shù)會在未來的橋梁設(shè)計中發(fā)揮巨大的作用。

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1007-6344（2017）10-0048-01