橋梁的減震設計研究

(四川省達州市交投集團公路規(guī)劃勘察設計有限公司， 四川 達州 635000)

0 引言

橋梁工程的質量的一項重要衡量指標就是穩(wěn)定性。如果橋梁的穩(wěn)定性不夠，橋梁的使用壽命就會縮短。對橋梁的穩(wěn)定性造成影響的因素是很多的，比如，地震災害是自然災害，不可避免。如果地震的級別非常大，就必然會對建筑物的穩(wěn)定性造成影響，橋梁工程也不例外，其穩(wěn)定性必然會受到影響，甚至會導致造成橋梁垮塌事故。如果橋梁工程在施工過程中對穩(wěn)定性設計沒有得到高度重視，就會導致橋梁的穩(wěn)定性不符合規(guī)定的抗震指標，投入使用后各種嚴重后果就會伴隨而來，給人們的生活造成不良影響。這就需要橋梁的設計人員要注重橋梁的減震設計，保證橋梁穩(wěn)定性的提高。

1 隔震減震技術所具備的優(yōu)勢

在過去，大多數橋梁結構的減震設計都是以克服構件的整體強度為主，也由此可以獲得一定的抗震效果。這種減震設計方法可以確保地震的時候橋梁結構不會坍塌，使得局部的破損是不可避免的。這就說明傳統(tǒng)的橋梁結構減震方法是存在著局限性的，橋梁的抗震性能也存在局限性。

根據建筑抗震的傳統(tǒng)方法,抗震結構體系的建設主要取決于橋梁結構的承載能力和抗變形能力，以及消散的地震所產生的能量,它可以削弱地震對橋梁結構的影響。這種防震方法是被動的。地震是很難準確預測。如果地震釋放的能量超過橋梁結構的約束，則意味著抗震設計失敗，地震強度會不斷地變化，不同承載力和剛度的橋梁結構，地震的影響也會發(fā)生變化。如果強度非常大的地震，僅僅依靠橋梁結構的承載力和剛度是不能起到很好的抵抗作用的。

一些施工單位對橋梁結構的強度過于強調，使得建筑成本增加了，必然會對結構設計的審美效果產生一定的影響。所以，橋梁建設人員在橋梁設計中，就要重視橋梁結構的阻尼方法設計，使得地震過程中橋梁的構件不會遭到破壞。也就是說,做好橋梁結構的減震設計，就是通過采用隔離裝置進行橋梁的防震設計，保證橋梁不會受到地震的影響。

橋梁結構的減震技術的優(yōu)點是能夠很好地控制地震強度。由于地震，整個橋梁結構都處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，橋梁結構的減振技術需要考慮的關鍵問題是使橋梁結構保持穩(wěn)定的狀態(tài)。采用減震技術，要做到科學有效地應用。在橋梁結構上安裝震動控制結構，以提高其抗震性能。橋梁結構本身就具有一定的抗振動性，結合控制機制的使用，產生的動力荷載具有較強的抗震性能，從而降低了橋梁結構的動力，降低了橋梁結構對地震的響應。

2 橋梁的減震設計要點

橋梁結構設計中應用減震技術，可以提高橋梁的抗震能力，保證橋梁的安全，而且技術成本低。減震設計中，需要考慮的重點問題就是讓不具有承載力的橋梁結構構件可以發(fā)揮耗能的作用。通過摩擦的作用或材料的變形,地震能量將會消散,所以橋梁的主體結構受到地震的響應就會降低,這有效控制地震力，還可以避免橋梁結構上遭到破壞。橋梁的減震設計中需要重點考慮的問題具體如下。

2.1 橋梁的減震設計中需要遵循的原則

其一，橋梁的減震設計中需要遵循減震設計的原則。從橋梁減震角度進行分析，橋梁的整體結構都要符合設計要求。在橋梁結構設計之前，要將設計簡圖制定出來，分析地震作用下能量傳遞的途徑，還要做出計算。在橋梁結構設計中，讓剛度不均勻分布，就可以使得橋梁結構的承載力有所保證，防止薄弱部位在地震的作用下遭到破壞。橋梁結構的承載力提升了，變形能力和耗能情況就會減少。

比較理想的橋梁結構設計是橋梁直，各墩高度沒有很大的差距。如果是彎橋或斜橋，當地震產生的時候，橋梁結構的反應是非常復雜的。墩高不相等，就必然會使得橋墩的剛度發(fā)生改變。

其二，橋梁的減震設計中需要重視節(jié)點減震設計。節(jié)點是連接橋梁的橋墩和蓋梁的構件，主要的作用是力的傳動，確保整個的橋梁結構都能夠發(fā)揮應有的功能。節(jié)點對橋梁的整體結構起到保護作用，作為保護組件，在橋梁結構中，如果墩柱的剛度和蓋板梁的剛度較近，橋梁結構由于側向力的產生，使得橋梁的核心部位的箍筋受到較大的應力，節(jié)點的剛度容易退化，受力面會導致混凝土在關節(jié)核心區(qū)域的剪切破壞，也會導致橋墩的重新分布減少，增加橋墩底部的彎矩，迅速達到屈服狀態(tài)，橋梁整體結構的橫向抗震能力就會有所降低。

2.2 在橋梁結構上安裝阻尼結構器

橋梁配備了低水平的摩擦阻尼結構，作用是將地震輸入的能量耗散到橋梁結構中，使橋梁的主體結構在地震作用下不會被破壞。橋梁結構的阻尼是彈性地震的響應。隨著橋梁結構阻尼比的增大，橋梁結構將產生一段自振周期，且周期更長。此時，橋梁結構對地震的響應就會有所降低。地震對橋梁結構的振動和橋梁結構本身的振動都會對橋梁結構造成破壞。橋梁結構的阻尼能夠有效地減少這種共振反應。橋梁結構使用不同的材料、不同類型的結構設計，所具備的抗振動特性也會有所不同，橋梁結構的阻尼也會發(fā)生變化。在設計橋梁結構中，通過安裝阻尼結構可以增加橋梁結構的阻尼，從而吸收地震的能量傳入到橋梁結構中，即使橋梁結構發(fā)生變形，變形幅度也不會很，橋梁結構不會因為地震嚴重受損。

2.3 在橋梁結構上使用具有高延性的構件

橋梁結構是否具有較強的抗震性能取決于其吸收地震能量的能力，這取決于橋梁結構的延性，即當橋梁結構的某一段從屈服處達到其最大承載能力時,就會產生變形。對橋梁結構對地震的響應進行分析，必須充分認識地震對橋梁變形的影響，變形能力是橋梁結構設計的核心內容。如果地震力已超過橋梁結構所能承受的力，應采取一些技術措施來提高橋梁結構的延性。強節(jié)點弱分量設計是比較有效的方法，使節(jié)點的承載能力超過連接構件，使橋梁的框架結構具有很好的塑性，對梁端設計過程中，橋梁結構的變形性也會有所增強。

3 結束語

綜上所述，橋梁工程是基礎工程，橋梁質量關乎到社會的發(fā)展進程。保證橋梁質量，提高橋梁的穩(wěn)定性，可以確保人員和車輛順利通行。所以，橋梁工程的設計中，要保證設計質量，也是對車輛運行安全和人民生命財產安全的保證。橋梁遭到破壞的重要影響因素就是地震，能夠引發(fā)災難性的后果。所以，為了避免地震引發(fā)橋梁的損壞，在設計橋梁工程的過程中就需要采取一些減震措施，以保證橋梁抗震結構能夠維護橋梁的安全穩(wěn)定性，保證人員和車輛的通行安全。

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