橋梁抗震設(shè)計(jì)及減隔震技術(shù)應(yīng)用

張家順 安 斌

（1. 濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東 青州 262500；2.日照交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，山東日照 276800）

至今，地震仍是一種難以避免的自然現(xiàn)象，一旦發(fā)生就會(huì)造成人類社會(huì)的重大災(zāi)難。國(guó)內(nèi)多年來經(jīng)歷了大大小小無數(shù)次地震，承受著十分嚴(yán)重的后果。國(guó)家城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，使得橋梁成為現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在交通運(yùn)輸、推動(dòng)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展等方面起著極為關(guān)鍵的作用。

1 橋梁工程抗震設(shè)計(jì)方法

地震會(huì)對(duì)橋梁的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的破壞，橋上車輛的長(zhǎng)期通行所引起的振動(dòng)現(xiàn)象，也會(huì)影響橋梁的穩(wěn)定性。因而，對(duì)橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，是橋梁工程建設(shè)的必要環(huán)節(jié)。橋梁因其自身特點(diǎn)，其抗震性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)地震時(shí)附近人們的安全有著極其關(guān)鍵的影響，也是影響后續(xù)震區(qū)救援工作的主要因素。國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的進(jìn)步，推動(dòng)了橋梁工程建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，在橋梁抗震設(shè)計(jì)方面也積累的許多施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)下常見的抗震設(shè)計(jì)方法主要有基于強(qiáng)度性能、基于性能基礎(chǔ)和材料延性設(shè)計(jì)等。

1.1 基于強(qiáng)度性能的設(shè)計(jì)方法

此方法的設(shè)計(jì)方案是于橋梁設(shè)計(jì)階段，將工程地基作為靜荷載測(cè)試對(duì)象，結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能，來分析橋梁結(jié)構(gòu)施工?；趶?qiáng)度性能的設(shè)計(jì)方法能夠有效提升橋梁抗震性能，但如建設(shè)地域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，則不適用此設(shè)計(jì)方法。此方案在實(shí)際應(yīng)用中有良好的實(shí)用性，因而在當(dāng)下的橋梁抗震設(shè)計(jì)中有較多的應(yīng)用。

1.2 基于性能基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法

這種設(shè)計(jì)方法在當(dāng)下的橋梁抗震設(shè)計(jì)中，主要是多類設(shè)計(jì)項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)思想。在橋梁抗震設(shè)計(jì)工作開展之前，需要先分析抗震設(shè)計(jì)所希望達(dá)成的效果，再結(jié)合預(yù)想效果來進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。此方法在落實(shí)后，能有效保障區(qū)域范圍內(nèi)的人員安全?；谛阅芑A(chǔ)的設(shè)計(jì)方法會(huì)量化地震危害性及防護(hù)范圍，并以此為參考來細(xì)化設(shè)計(jì)方案，整體設(shè)計(jì)內(nèi)容非常復(fù)雜，但具有很高的應(yīng)用效果，在橋梁抗震設(shè)計(jì)工程中有較大的適用范圍。

1.3 材料延性設(shè)計(jì)

橋梁施工階段，使用量較多的材料主要是金屬材料與混凝土。在橋梁抗震設(shè)計(jì)中加強(qiáng)針對(duì)其施工材料方面的設(shè)計(jì)，也是常見的設(shè)計(jì)方式之一。在具體的設(shè)計(jì)工作中，需要先設(shè)定模擬地震力，再對(duì)比不同材料在地震力試驗(yàn)工程中的表現(xiàn)，結(jié)合材料的穩(wěn)定性來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。此種方法的抗震設(shè)計(jì)較為全面，在提升橋梁安全性方面有較強(qiáng)的作用，有效提升了抗震設(shè)計(jì)的實(shí)用性。

2 橋梁減隔震技術(shù)的原理

橋梁減隔震技術(shù)是指對(duì)橋梁加裝結(jié)構(gòu)部件，來增加其對(duì)地震力的抵御能力與分散能力，降低地震造成的破壞。橋梁抗震設(shè)計(jì)中有很多減隔震技術(shù)，其于橋梁工程中的應(yīng)用大幅度提升了橋梁的穩(wěn)定性。

減隔震技術(shù)的原理主要是利用分散、抵消、安置緩沖裝置等方式，來實(shí)現(xiàn)橋梁減震作用。橋梁減隔震技術(shù)的設(shè)計(jì)方向是橫向的擴(kuò)散，縱向方面的減震運(yùn)動(dòng)存在但是相對(duì)偏少，加上對(duì)減震設(shè)施的合理應(yīng)用，來實(shí)現(xiàn)地震力的抵消與擴(kuò)散，確保橋梁的穩(wěn)定性與安全性。

3 橋梁減隔震技術(shù)的應(yīng)用

3.1 橋梁隔震體系

橋梁隔震技術(shù)主要目的是分離建筑結(jié)構(gòu)與地面運(yùn)動(dòng)，采取安置隔震支座和阻尼器等方式來延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期，避免地面運(yùn)動(dòng)向上部結(jié)構(gòu)傳遞。隔震橡膠支座、摩擦滑動(dòng)隔震裝置、滾軸等是當(dāng)下常見的隔震技術(shù)。以日本宮川大橋?yàn)槔诟粽鹪O(shè)計(jì)上，于橋墩頂部安置了隔震支座，使原橋梁的自振周期得到大幅度提高，有效降低了橋梁振動(dòng)響應(yīng)。

3.2 橋梁減震體系

減震技術(shù)是將耗能裝置安裝在橋梁結(jié)構(gòu)上，在結(jié)構(gòu)體系發(fā)生振動(dòng)時(shí)，耗能裝置會(huì)發(fā)生變形，來降低受控體系的地震反應(yīng)。阻尼器大多安裝在橋梁結(jié)構(gòu)的最大位移處，來降低橋梁各個(gè)方向的振動(dòng)響應(yīng)。對(duì)橋梁斜拉索的水平位移及振動(dòng)進(jìn)行控制，也能起到橋梁結(jié)構(gòu)之間減震的作用。

3.3 減隔震裝置的選擇

橋梁工程在選取減隔震裝置時(shí)，應(yīng)考慮其荷載能力及結(jié)構(gòu)復(fù)原能力。減隔震裝置的安置難度較大，使用期限較長(zhǎng)，在裝置選取時(shí)需要加以重視。測(cè)試減隔震裝置的荷載能力，并與工程荷載要求及設(shè)計(jì)地震等級(jí)要求來進(jìn)行比對(duì)后，再選取合適的裝置，確保地震發(fā)生時(shí)，所選取的減隔震裝置能發(fā)揮其應(yīng)用的效果。

減隔震裝置在發(fā)揮其減震能力的情況下，還需保障橋梁能在地震后的穩(wěn)定性，這就要求減隔震裝置有較高的結(jié)構(gòu)復(fù)原能力。減隔震裝置在地震過程中會(huì)受到?jīng)_擊，如沖擊力較大，則其支座則需在發(fā)生較大變形后能實(shí)現(xiàn)快速?gòu)?fù)原，確保橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升交通運(yùn)行的安全程度。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁所在環(huán)境相對(duì)特殊，其抗震設(shè)計(jì)與其他的土木工程有很大的差異。橋梁的減隔震設(shè)計(jì)實(shí)踐中，應(yīng)對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行綜合考量，結(jié)合工程地質(zhì)條件與地震情況等特點(diǎn)，來利用合適的減隔震裝置與設(shè)計(jì)方法。技術(shù)人員也應(yīng)積極完善橋梁減隔震設(shè)計(jì)的方案，深入探索新的設(shè)計(jì)理念，推動(dòng)減隔震技術(shù)實(shí)現(xiàn)在橋梁工程中的大規(guī)模應(yīng)用。減隔震技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，會(huì)確保地震后橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，保障震后災(zāi)區(qū)交通通暢、救災(zāi)工作能順利進(jìn)行。