淺談橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計的重要性

王 凱

青島市市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 山東 青島 266200

引言：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路的建設(shè)需求越來越大，橋梁的建設(shè)規(guī)模也越來越大，考慮到我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及自然環(huán)境，有必要在橋梁設(shè)計和施工建設(shè)過程加入隔震設(shè)計這項工作，隔震設(shè)計做得好也是對人們的生命財產(chǎn)安全的尊重才能更好降低地震災(zāi)害對橋梁的影響。研究表明，在橋梁建設(shè)過程中安裝隔震設(shè)計系統(tǒng)將大大提高抗震效果。

1 橋梁隔震設(shè)計的重要性

橋梁隔震設(shè)計主要指在施工中安裝隔震裝置，增強(qiáng)橋梁柔性，進(jìn)而提高支撐力。還可以通過安裝阻尼器，以上兩種都能很好地起到隔震設(shè)計的作用。阻尼器的作用主要是起到提升橋梁的支持作用，有效降低地震災(zāi)害對橋梁影響，減少地震對橋梁的沖擊作用。為了有效提高橋梁的安全使用壽命，現(xiàn)今國外的有關(guān)學(xué)者加強(qiáng)的橋梁的隔震設(shè)計，并在這方面取得了階段性的成績，但我我國在這方面的研究才剛剛起步，研究成果的系統(tǒng)化理論化不足，目前的隔震設(shè)計多是借鑒了國外的設(shè)計經(jīng)驗，這樣下去的話將嚴(yán)重影響我國的橋梁設(shè)計工作。

在進(jìn)行橋梁的設(shè)計工作時，隔震設(shè)計這一環(huán)節(jié)將大大提高橋梁的防震性能，降低地震災(zāi)害及其他沖擊對橋梁的影響，地震產(chǎn)生的破壞力會嚴(yán)重影響橋梁的各個結(jié)構(gòu)分布力，但是使用隔震設(shè)計將有效保證對橋梁的基礎(chǔ)部位的保護(hù)作用。進(jìn)行橋梁設(shè)計中可以通過隔震設(shè)計，主要是通過橫向調(diào)節(jié)橋梁的剛度，進(jìn)而改善橋梁結(jié)構(gòu)，維持橋梁的平衡，可見在橋梁設(shè)計的過程中充分考慮隔震設(shè)計，將大大降低地震力對其的破壞力。在橋梁設(shè)計中，設(shè)計隔震系統(tǒng)有效提高了橋梁的整體性，大大增加橋梁的抗震性能，實現(xiàn)在橋梁建設(shè)初期，降低后續(xù)對人們生產(chǎn)和生活的影響，在橋梁設(shè)計中采用隔震支座，可以減小溫度或濕度等外界因素造成的橋梁結(jié)構(gòu)變形。總之，采用隔震設(shè)計的橋梁在地震面前可以通過隔震設(shè)計或隔震裝置進(jìn)行有效的調(diào)整，可大大降低維修時間和成本。

2 橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計要點

2.1 隔震技術(shù)設(shè)計原則

在研究抗震措施時，秉承小型地震可承受，中型地震可修復(fù)，大型地震橋梁不倒的原則。主要考慮到隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計要求較高，不僅將有效提高隔震的科學(xué)性合理性，對此可以通過橋梁設(shè)計中的隔震設(shè)計，提高橋梁的承載性和可變形性，并結(jié)合多種原理的運用和結(jié)合，更好地提高隔震作用，進(jìn)而提高橋梁的安全性。隔震結(jié)構(gòu)的原理上，主要是通過加固層來減輕地震波對橋梁的影響。同時，由于隔震結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的阻力，能在一定程度上提高外部震動對橋梁的沖擊力，從而保護(hù)橋梁的使用安全。

2.2 隔震工具

隔震工具的種類繁多，主要包括鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、板式橡膠支座、粘性體減震支座等，這些將有效提高橋梁的承重力、提高橋梁底座穩(wěn)定性、降低震力引起的橋梁形變等，更好降低地震災(zāi)害對橋梁的影響，在橋梁建設(shè)過程中安裝隔震設(shè)計系統(tǒng)將大大提高抗震效果，下文將分別對著幾種隔震工具進(jìn)行細(xì)致地分析。

2.2.1 鉛芯橡膠支座

鉛芯橡膠支座主要原料是天然橡膠，以天然橡膠為主要的支座中心，此類天然原料不僅可以提高支座本身的性能，還能有效提升橋梁的承重力，最大程度吸收了地震所引起的塑性形變能量，從而減少地震對橋梁造成的不良影響。鉛芯橡膠支座在使用的過程中主要是通過調(diào)節(jié)鉛芯直徑來調(diào)節(jié)阻尼比，進(jìn)而提高支座的靈活性、耐久性，鉛芯的純度高，會提高橋梁的底座穩(wěn)定性。

2.2.2 高阻尼橡膠支座

高阻尼橡膠支座是天然橡膠和各種配合劑結(jié)合體，提高橡膠的阻尼性能，然后利用高阻尼橡膠制成疊加產(chǎn)品。不用和阻尼系統(tǒng)配合使用是高阻尼橡膠支座和板式橡膠支座的最大不同，本身阻尼比便很高，阻尼比還可以通過一定量的石墨來進(jìn)行調(diào)整。但是，在實際應(yīng)用中高阻尼橡膠支座存在性能不穩(wěn)定的情況，需要進(jìn)一步研究，增強(qiáng)高阻尼橡膠支座的穩(wěn)定性，下圖便是高阻尼橡膠支座，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

2.2.3 板式橡膠支座

板式橡膠支座是將多層天然橡膠和薄鋼板一層一層疊加硫化粘合而成。板式橡膠支座在橋梁隔震中的作用較鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座明顯?？梢杂行嵘龢蛄旱呢Q向剛度，增強(qiáng)橋梁的承載力，采用板式橡膠支座可以將橋梁中心所受到的壓力傳遞給橋梁底部，提高橋梁的塑性形變，以便更好的適應(yīng)地震力引起的橋梁形變。但是由于主要材料的天然橡膠阻尼比本身較低，在實際應(yīng)用中，使用板式橡膠支座最好搭配使用阻尼系統(tǒng)，將有效彌補(bǔ)阻尼比低的缺陷。

3 隔震設(shè)計原理

橋梁設(shè)計的隔震設(shè)計是為了保護(hù)橋梁的整體結(jié)構(gòu)，降低地震災(zāi)害對橋梁結(jié)構(gòu)的影響，抵抗一定的破壞力。隔震的設(shè)計原理主要包括以下三個方面：一，延長橋梁結(jié)構(gòu)使用周期，在地震災(zāi)害發(fā)生時，避免橋梁結(jié)構(gòu)的自振周期與地震周期吻合，導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)共振；二，可增加橋梁結(jié)構(gòu)的阻力，地震災(zāi)害對橋梁的震力快速分散，降低地震對主體結(jié)構(gòu)的沖擊破壞；三，對于橋梁的結(jié)構(gòu)而言，水平震力對其的影響最大，所以為了降低地震水平力的影響，可以對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而促使其受到的內(nèi)應(yīng)力可以實現(xiàn)快速分散，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的目的。

結(jié)束語：隔震系統(tǒng)對橋梁的建設(shè)意義重大，近些年來，專家致力于研究隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新，減少地震給橋梁帶來的損害，實現(xiàn)知識理論和實踐相結(jié)合，結(jié)合不同種類的橋梁，設(shè)計出不同的隔震系統(tǒng)，并考慮橋梁建設(shè)周圍地理環(huán)境，才能找到最優(yōu)的設(shè)計方案。