市政橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)研究

摘 要：本文首先針對隔離設(shè)計(jì)在市政橋梁中的現(xiàn)實(shí)意義進(jìn)行簡單闡述。其次，針對現(xiàn)階段市政橋梁設(shè)計(jì)過程中隔震設(shè)計(jì)在實(shí)施時的局限性進(jìn)行分析，并且提出相對應(yīng)的應(yīng)用措施，保證該設(shè)計(jì)實(shí)施的效果。

關(guān)鍵詞：市政橋梁；橋梁設(shè)計(jì)；隔震設(shè)計(jì)

中圖分類號：U442.5+5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0132-02

在當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展的背景下，科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步和發(fā)展，對人們的日常生活很容易產(chǎn)生一定的影響和作用。特別是近年來，隨著人們的生活質(zhì)量水平不斷提升，對市政橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量和安全穩(wěn)定性也提出了更高的要求。橋梁工程在施工過程中，要保證其整體質(zhì)量，才能夠應(yīng)對地震等一些自然災(zāi)害的影響，為了實(shí)現(xiàn)這一根本目的，需要市政橋梁工程在設(shè)計(jì)以及具體施工過程中，滿足大眾對橋梁工程的整體質(zhì)量要求。因此，針對這一現(xiàn)象，在施工過程中，要結(jié)合實(shí)際，利用隔震設(shè)計(jì)方式，促使市政橋梁工程各個環(huán)節(jié)和部分結(jié)構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)良好的地震抵抗作用。

1 隔震設(shè)計(jì)在市政橋梁中的應(yīng)用作用

通過對現(xiàn)階段市政橋梁發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行分析可以看出，地震災(zāi)害對于市政橋梁設(shè)計(jì)而言，具有非常重要的影響。一般情況下，如果地震災(zāi)害發(fā)生，那么就會導(dǎo)致市政橋梁的梁與墩的延性、強(qiáng)度等出現(xiàn)變化，同時還會與砂土出現(xiàn)液化現(xiàn)象。除此之外，如果在地震環(huán)境當(dāng)中，橋梁的整個連接方式以及結(jié)構(gòu)各種不同的形式，也會導(dǎo)致地震災(zāi)害遭受到不同程度的影響。也就是連接方式缺乏合理性，或者結(jié)構(gòu)形式缺乏針對性和有效性，那么勢必導(dǎo)致支撐點(diǎn)在具體作用時的激勵不同，這樣就會自然而然引發(fā)嚴(yán)重的震害發(fā)生。上述的這些內(nèi)容，都會導(dǎo)致橋梁自身的結(jié)構(gòu)或者是連接方式受到影響，進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象，甚至還會引發(fā)坍塌事故[1]。在過去針對市政橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時，大多數(shù)都是通過提升自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或者是轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的一些變形能力等方式實(shí)現(xiàn)，利用這些方法實(shí)現(xiàn)地震力有效的抵抗。這樣不僅能夠從根本上保證橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量和使用安全穩(wěn)定性，而且還能夠促使橋梁吸收到一些地震能量。

在針對這種抗震設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析的時候，雖然在該技術(shù)應(yīng)用時，能夠?qū)κ姓蛄焊鱾€環(huán)節(jié)、各個部分所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)坍塌現(xiàn)象起到一定的緩解性作用。但是由于地質(zhì)災(zāi)害所帶來的嚴(yán)重影響，并不是單純依靠該技術(shù)就可以處理的，對市政橋梁自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而言，同樣會造成嚴(yán)重的影響。因此，市政橋梁施工人員需要結(jié)合實(shí)際情況，采取有針對性的措施實(shí)現(xiàn)隔震設(shè)計(jì)，通過對構(gòu)件自身彈塑性的提升，促使地面橋梁的支反影響能夠被有效控制[2]。這樣不僅能夠從根本上控制地震災(zāi)害對橋梁主體造成的嚴(yán)重影響，而且還會為市政橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供保障。

2 市政橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)應(yīng)用的局限性

對現(xiàn)階段市政橋梁在設(shè)計(jì)過程中的一系列措施進(jìn)行分析可以看出，隔震設(shè)計(jì)在實(shí)踐中對于各種不同類型技術(shù)的使用，仍然會受到很多因素的影響，導(dǎo)致其整體使用效果存在嚴(yán)重的局限性?？傮w來說，為了保證橋梁各個部分都能夠?qū)崿F(xiàn)良好的結(jié)構(gòu)隔震裝置設(shè)置，能夠在地震災(zāi)害來臨的時候，起到良好的控制和預(yù)防效果。需要在傳力路徑的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和設(shè)備、措施的有效實(shí)施，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的根本目的。但是我國當(dāng)前在市政橋梁隔震設(shè)計(jì)過程中，并沒有出臺一套相對完整和具有針對性規(guī)范體系，無論是在理論方面或者在實(shí)踐方面，都存在經(jīng)驗(yàn)不足的問題。這樣就會導(dǎo)致在針對市政橋梁進(jìn)行建設(shè)和實(shí)現(xiàn)隔震設(shè)計(jì)的時候，出現(xiàn)非常多不合理的現(xiàn)象，直接對抗震效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響[3]。

3 市政橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用措施

3.1 減震滑動摩擦支座設(shè)計(jì)

在當(dāng)前針對市政橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時，不僅要保證該橋梁工程在實(shí)際應(yīng)用過程中的質(zhì)量和安全穩(wěn)定性，而且還要提高其在應(yīng)對一些地震等自然災(zāi)害時的能力。通過對減震滑動摩擦支座技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況可以看出，該技術(shù)在應(yīng)用時，主要是根據(jù)工程建設(shè)過程中所處的施工環(huán)境對其進(jìn)行深入研究，并且利用各種不同的支撐結(jié)構(gòu)來達(dá)到最終良好的效果。比如在一些正常環(huán)境下，可以一些相對比較普通的固定鋼支對其進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是如果是處于地震環(huán)境下的時候，需要將支座本身的剪力控制水平設(shè)計(jì)在承載力以上，同時需要通過一系列限制載荷的剪力銷對其進(jìn)行操作。也就是在實(shí)踐中將其剪段處理，這樣能夠促使支座本身逐漸轉(zhuǎn)變成為滑動支座，有利于從根本上促使工程結(jié)構(gòu)自身的隔震效果得到提升。在具體應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)技術(shù)人員需要將支座前后滑動的路徑與雙線性的復(fù)力模型控制在同一狀態(tài)下，讓這兩者之間能夠保持一致性，如圖1所示[4]。

通過對圖1中所示內(nèi)容進(jìn)行分析可以看出，圖中所呈現(xiàn)出的K與Kp分別表示支座在時下滑動前后的剛度。其中為了保證Kp值的準(zhǔn)確性和有效性，需要根據(jù)該地區(qū)市政橋梁上部結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)建方法，同時還需要對其自身的控制位移程度進(jìn)行判斷。除此之外，Qy主要是被用來表示支座限位力。在整個環(huán)節(jié)當(dāng)中，值得注意的問題之一就是抗震滑動摩擦支座在設(shè)計(jì)以及具體使用過程中，只是單純的可以被應(yīng)用在一些橋梁工程橫向減隔震的設(shè)計(jì)當(dāng)中。也就是說，對于一些其他方面的工程項(xiàng)目而言，其整體利用的作用和價值并不是很理想。

3.2 粘滯阻尼器設(shè)計(jì)

粘滯阻尼器裝置在設(shè)計(jì)以及具體使用過程中，其主要是由三個部分相互組合而成，包括活塞、缸體以及流體。其中，在針對活塞進(jìn)行設(shè)置的時候，會相對應(yīng)的阻尼孔，這樣有利于實(shí)現(xiàn)缸體內(nèi)部的往復(fù)運(yùn)動。這樣不僅能夠從根本上促使流體逐漸呈現(xiàn)出上漲趨勢，一直到灌滿整個缸體為止。這里所指的流體其實(shí)就是硅油或者是其他一些具有黏性特征的流體，這樣有利于實(shí)現(xiàn)阻尼器在實(shí)際應(yīng)用時效果。除此之外，在具體設(shè)計(jì)過程中，還需要對粘滯阻尼器進(jìn)行科學(xué)合理的控制，也就是在實(shí)踐中要采取針對性的措施讓其能夠保證自己的阻尼力處于穩(wěn)定范圍之內(nèi)[5]。由此可以看出，在實(shí)踐中如果裝置內(nèi)部活塞的振動頻率已經(jīng)低于4Hz的時候，在結(jié)合實(shí)際情況之后，需要將與其相對應(yīng)的剛度看作O。在這一基礎(chǔ)上，可以按照下面的公式對阻尼力進(jìn)行計(jì)算：F=Cvα。

在該公式當(dāng)中，F(xiàn)主要是表示阻尼力，而C則表示的是阻尼系數(shù)。除此之外，v主要是表示速度，而α則表示速度指數(shù)。

通過對該公式中的內(nèi)容進(jìn)行分析和研究之后可以看出，在實(shí)踐中一旦相關(guān)設(shè)計(jì)人員在針對橋梁隔震進(jìn)行設(shè)計(jì)時，將其看作是一種實(shí)踐式的操作方式，那么就需要根據(jù)橋梁自身的結(jié)構(gòu)、以及動力特性對其進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣不僅有利于從根本上促使阻尼器自身的作用和價值充分發(fā)揮出來，而且還能夠體現(xiàn)出阻尼器在市政橋梁設(shè)計(jì)中的適用性特征。只有這樣，才能促使阻尼器發(fā)揮出有效的隔震效果。

3.3 鉛芯橡膠支座設(shè)計(jì)

在針對該裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)和具體應(yīng)用的時候，就是在一些普通的橡膠支座上進(jìn)行操作，在這一基礎(chǔ)上，架設(shè)圓柱形的鉛芯片，實(shí)現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)的隔震作用，如圖2所示[6]。

在針對這一類型的支座進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，其根本作用是為了在地震災(zāi)害出現(xiàn)的時候，能夠起到良好的控制效果。一旦地震災(zāi)害發(fā)生，鉛材料就會相對應(yīng)的發(fā)生屈服現(xiàn)象，這樣就會導(dǎo)致其逐漸將固定支座轉(zhuǎn)變成為滑動支座。針對這一現(xiàn)象，在具體操作過程中，要結(jié)合實(shí)際，市政橋梁結(jié)構(gòu)自身的周期會逐漸延長，這樣將其輸入到上部結(jié)構(gòu)當(dāng)中，這樣就會促使其在針對地震能量進(jìn)行處理時的效果得到強(qiáng)化。除此之外，在針對鉛鋅橡膠支座進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對參數(shù)進(jìn)行確定的時候，由于鉛鋅橡膠支座本身具有一定的屈服性特征，所以或多或少都會對結(jié)構(gòu)自身的振動產(chǎn)生影響。因此，設(shè)計(jì)人員在針對這一現(xiàn)象進(jìn)行處理時，其需要對相關(guān)參數(shù)大小進(jìn)行有效調(diào)整，這樣才能夠最大限度保證結(jié)構(gòu)自身能夠達(dá)到滿意的減震效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，市政橋梁對現(xiàn)代人的日常生活以及現(xiàn)代社會的規(guī)劃建設(shè)發(fā)展而言，具有非常重要的影響和作用。特別是在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，可以將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與市政橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合。通過對抗震滑動摩擦支座、以及粘滯阻尼器一系列裝置的實(shí)際利用，來達(dá)到隔震設(shè)計(jì)的根本目的。這樣不僅有利于保證市政橋梁的質(zhì)量和安全穩(wěn)定性，而且還能夠盡可能避免由于地震災(zāi)害而為市政橋梁帶來的影響。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-4-22

作者簡介：周 崢（1975-），男，高級工程師，博士研究生，從事橋隧設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。