淺談橋梁設計中隔震設計的重要性

孫伊圣 陳浩威

（1.重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司，重慶 401122；2.重慶市市政設計研究院，重慶 400020）

0 前言

橋梁建設是交通工程建設中的重點內容，橋梁工程的質量和性能直接影響交通的穩(wěn)定性和安全性，人們對橋梁工程的質量也越來越關注。為了保證橋梁具有良好的質量和性能，就需要橋梁具有良好的設計，隔震設計是橋梁設計中的重點，也是橋梁設計中的核心內容，而橋梁設計中如何進行隔震設計，就是該文主要研究的內容。

1 橋梁隔震設計原理及技術特點

1.1 橋梁隔震設計原理

橋梁隔震主要是通過隔震裝置來對橋梁結構自振的周期進行延長，對橋梁結構阻尼特性進行大幅度的增加，降低橋墩頂部在地震中位移的反應，同時也有效減小其上部結構具有加速度的反應，使地震力能夠均勻地分布在各橋墩，有效防止地震力在某個橋墩過于集中，實現(xiàn)對橋梁的保護作用。橋梁隔震設計引入柔性裝置，使橋梁重要的結構構件和水平地面的運動關聯(lián)性減少，橋梁重要的構件在地震中不會出現(xiàn)破壞性損傷的情況，這就使橋梁結構反應的加速度和地面加速度相比是小的，通過阻尼設計形式，地震產生能量會得到有效地消耗，地震能量在傳到橋梁的上部和隔震的結構中時，其作用力已經得到了明顯的削弱，如圖1所示。

1.2 橋梁隔震設計技術特點

橋梁隔震設計能夠有效地提高橋梁結構的延展性以及柔性，在發(fā)生地震的情況下，有地震產生的地震力在到達橋梁上層結構前就會被隔振設備消耗，從而減弱了地震對橋梁結構產生的破壞效果。在隔震裝置設計中，一定要遵循科學性和合理性，保證橋梁結構具有良好的韌性以及可塑性，橋梁隔震設計能夠有效地減少工程造價的減少，避免后期工程維護成本的增加，同時還能夠有效提升橋梁的性能，比常規(guī)抗震的設計具有更高的抗震性，實現(xiàn)對橋梁墩柱的有效保護。與未采用隔震設計的橋梁比較，通過隔震設計的橋梁在地震后，只需要進行隔震裝置的更換和維護，就能夠恢復使用橋梁，其施工比較簡單、維修的時間比較短，且維修的費用也比較低。

2 橋梁設計中隔震設計的重要性

橋梁隔震的目的主要是把橋梁結構和可能會對橋梁結構產生破壞的地面運動實現(xiàn)盡可能隔離，從而達到對橋梁穩(wěn)定性保護的效果。在橋梁結構的設計中，為了實現(xiàn)隔震效果，設計人員通過延長橋梁的結構周期，避開地震卓越周期，從而有效減弱地震能量在橋梁結構的傳入。通過橋梁隔震設計，能夠有效地改善地震力量于橋梁的下部結構中各支座間分布的情況，對橋梁基礎、橋臺和橋墩等實現(xiàn)保護；對橋梁結構橫向的地震反應中通過隔震設計，能對橋梁橫向的剛度進行調節(jié)，從而保證橋梁結構扭轉的平衡，實現(xiàn)對地震力的降低；橋梁上部結構的隔震設計，能夠有效減少和消除地震中上下部的結構超出其彈性范圍的現(xiàn)象，難以檢查以及修復位置，對橋墩和基礎進行一定的埋置，還能夠有效避免此部位出現(xiàn)非彈性的變形；另外，隔震支座的使用，在溫度和收縮等變形中引起抗力是很小的，這對城市的高架橋梁超多跨的連續(xù)梁橋建設中，伸縮縫的減小具有積極意義。

3 橋梁設計中隔震設計方法

3.1 隔震裝置設計

圖1 加速度反應譜和位移反應譜圖

橋梁隔震裝置以及其他構件的設計是橋梁設計中的重點部分，也是橋梁隔震設計中的關鍵與核心。在現(xiàn)階段的橋梁隔震設計中，主要采用彈性反應譜的設計法，所謂彈性反應譜設計法，在不同的國家有著不同的規(guī)范，主要的區(qū)別就是其計算公式的不同，通過計算公式能夠計算出隔震裝置等效阻尼以及等效的剛度，因為橋梁地震響應和隔震裝置的振幅具有密切聯(lián)系，在進行計算時，就需要對隔震裝置最大的振幅進行考慮。而對于不規(guī)則以及結構比較復雜的橋梁往往使用時程的分析法，時程法進行隔震的設計需要對彈性裝置應用的范圍進行考慮，計算出彈性性能來保證彈性裝置的合理設置。彈性反應譜設計法比時程法的應用更加廣泛，施工的計算也更為簡單，和現(xiàn)階段計算的規(guī)范要求比較接近，同時由于隔震裝置等效 阻尼以及等效剛度的計算和地震隔震裝置最大的變形有關，且隔震裝置的變形直接影響橋梁對地震的響應，因此在橋梁的隔震裝置設計中常用反應譜法。在進行實際的計算中，是沒有 相應公式直接進行套用的，需要設計人員掌握和估算出橋梁地震的響應情況，工程師要根據 自身長期工作積累的經驗進行初步的設計方案制定，在進行方案的制定完成后，再借助時程的分析法進行隔震設計合理性的驗證。

3.2 細部構造設計

橋梁的附屬構造設計在橋梁的設計中也具有重要的作用，橋梁的附屬構造構件主要有防落梁的裝置、限位的裝置以及伸縮縫等，經過對多種地震的危害以及時程進行分析，掌握附屬構 造內細部構造會對橋梁的結構隔震效果以及動力響應產生的影響，但目前橋梁設計中，相關設計人員對細部構造的設計重要性并沒有充分認識，同時由于在進行橋梁結構地震的響應計算時，附屬結構的動力響應方法是十分復雜的，這也導致設計人員對細部構造的設計出現(xiàn)規(guī)避情況。在進行橋梁細部的構造設計中，一定要充分認識到此部分設計的重要性，保證其具有良好的連續(xù)性。

4 結語

綜上所述，橋梁隔震設計是橋梁設計中的重點內容，其對橋梁性能有著直接的影響，為了保證橋梁隔震的良好設計，設計人員一定要根據實際的情況選擇合適的隔震設計方法，實現(xiàn)橋梁良好的隔震效果。