橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的重要性研究

余海輝 段銀龍

橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的重要性研究

余海輝1段銀龍2

（1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056；2.廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510503）

本文主要闡述橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的相關(guān)概念，了解隔震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，明確設(shè)計(jì)原理及其適用的條件，要采取科學(xué)的方式，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行提升，有效抵抗地震所造成的破壞，緩解橋梁墩柱的延性需求，使得橋梁墩柱自身的保護(hù)作用能夠得到提高；探討隔震設(shè)計(jì)的重要性和必要性，提出橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的具體實(shí)施策略，在遵循科學(xué)的設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)橋梁的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化?？紤]外在因素、建造過(guò)程以及使用后期等各方面所造成的影響。同時(shí)，深入分析橋梁結(jié)果的震害，進(jìn)一步加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的優(yōu)化，對(duì)阻尼裝置進(jìn)行安裝，使得震感給橋梁所造成的損害能夠得到降低，使得橋梁結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

橋梁設(shè)計(jì)；隔震設(shè)計(jì)；重要性；應(yīng)用策略

0 引言

眾所周知，地震災(zāi)害會(huì)造成一定的破壞，尤其在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要綜合考慮地震所造成的影響，對(duì)于隔震設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，有利于對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行保障。因此，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，要有效的對(duì)地震的作用力進(jìn)行分解，使得橋梁結(jié)構(gòu)的平衡性得到提升。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮結(jié)構(gòu)自身的橫向高度消耗地震的能量，同時(shí)，隔震設(shè)計(jì)要使得橋梁結(jié)構(gòu)在彈性范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng)，避免局部的變形，有效保證整體工程的質(zhì)量。要加強(qiáng)對(duì)隔震設(shè)計(jì)的重視，對(duì)隔震裝置進(jìn)行安裝，要對(duì)其彈性裝置的具體范圍和彈性性能進(jìn)行計(jì)算，使得裝置設(shè)置具有一定的合理性；其次，對(duì)于附屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要了解橋梁的細(xì)部結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的持續(xù)性；最后，對(duì)隔離裝置進(jìn)行安裝要計(jì)算地震所造成橋梁的傷害程度，利用科學(xué)的方法，對(duì)于隔震設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行設(shè)置。

1 隔震設(shè)計(jì)相關(guān)概述

1.1 隔震設(shè)計(jì)

在橋梁建設(shè)的過(guò)程中，隔震設(shè)計(jì)是其中非常關(guān)鍵的部分。對(duì)于抗震技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以使得橋梁自身的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)，有效的抵抗地震所造成的不利影響，同時(shí)，提高橋梁的抗震性能。因此，要結(jié)合傳統(tǒng)的抵抗地震的方法與新型的抗震技術(shù)進(jìn)行融合，設(shè)置柔性裝置，使得橋梁的結(jié)構(gòu)與地面運(yùn)動(dòng)發(fā)生關(guān)聯(lián)，借助阻尼器，使得地震的影響能夠得到有效的降低，對(duì)橋梁的各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)。

1.2 隔震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

對(duì)橋梁隔震功能進(jìn)行展現(xiàn)時(shí)，要加強(qiáng)抗震技術(shù)的融入，減緩地震能量所給橋梁造成的破壞，使得橋梁的使用效率和質(zhì)量得到提高。在抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要確?？茖W(xué)技術(shù)的應(yīng)用，使抗震系統(tǒng)的彈性能夠得到提高，在橋梁建設(shè)中對(duì)于抗震技術(shù)及先進(jìn)的方法進(jìn)行采取，要降低工程的造價(jià)，同時(shí)，其橋梁設(shè)計(jì)的性能得到發(fā)揮，有效緩解橋梁墩柱的壓力，對(duì)于自身的保護(hù)力進(jìn)行發(fā)揮，在橋梁上部結(jié)構(gòu)中采取隔振的措施，避免地震所導(dǎo)致的各種惡劣問(wèn)題，使得橋梁上下部結(jié)構(gòu)在彈性的范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng)[1]。

1.3 隔震設(shè)計(jì)原理及適用條件

1.3.1原理分析

隔震技術(shù)主要是對(duì)抗震的手段進(jìn)行新型的發(fā)展，抵抗地震的能量，同時(shí)，避免各種副作用對(duì)橋梁的破壞，使得的橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能夠得到提高[2]。在常規(guī)的狀態(tài)下，對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要對(duì)橋梁變形的能力進(jìn)行增強(qiáng)，加強(qiáng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，要借助柔性裝置的設(shè)置，使得橋梁自身構(gòu)建與地面運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)性能夠得到降低。在地震的狀況下，不會(huì)出現(xiàn)一些損傷，使得橋梁結(jié)構(gòu)反映的加速度小于地面的加速度。此外，在阻尼器的安裝過(guò)程中，可以對(duì)地震的能量進(jìn)行消耗，在這些能量傳遞的橋梁上，可以有效地對(duì)其破壞性進(jìn)行降低。除此之外，需要注意的是進(jìn)行炎性的設(shè)計(jì)，要保證橋梁本身的最大基底，避免對(duì)橋梁造成結(jié)構(gòu)損失，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，要采取主動(dòng)、被動(dòng)控制等方式的融合。

1.3.2適用條件

我國(guó)國(guó)土面積較大，存在多樣化的地形和地貌，在各城市開(kāi)展隔震工作的過(guò)程中，面臨著較多的復(fù)雜因素，要結(jié)合各地區(qū)的實(shí)際地理狀況，制定橋梁抗震設(shè)計(jì)的原則，要結(jié)合地震發(fā)生的頻率以及橋梁抗震能力的實(shí)際狀況，將抗震技術(shù)進(jìn)行有效的運(yùn)用。結(jié)合大量的研究發(fā)現(xiàn)，并不是所有城市的橋梁抗震設(shè)計(jì)都使用抗震技術(shù)，需要對(duì)其適用的條件進(jìn)行滿(mǎn)足。首先，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在鋼結(jié)構(gòu)的橋墩，其振動(dòng)頻率周期往往較短；其次城市橋梁具有較大的高度差異；最后，城市橋梁選擇的位置，具有明顯的地面運(yùn)動(dòng)的特性，要對(duì)能量進(jìn)行有效。收集采取新型的抗震技術(shù)，使得橋梁的抗震性能能夠得到有效的增強(qiáng)，加強(qiáng)對(duì)橋梁構(gòu)件的有力保護(hù)。

2 橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的重要性及優(yōu)勢(shì)分析

2.1 隔震設(shè)計(jì)的重要性

橋梁建設(shè)的過(guò)程中對(duì)隔震進(jìn)行開(kāi)展，要安裝各種隔震設(shè)施，使得橋梁水平方向以及橫向的柔性支撐得到拓展，使其水平方向的結(jié)構(gòu)周期得到延長(zhǎng)，對(duì)于阻尼裝置進(jìn)行安裝，可以使得橋梁有效的抵抗地震發(fā)生時(shí)的能量對(duì)能量進(jìn)行消耗，有利于推動(dòng)橋梁的穩(wěn)定性提升。了解隔震設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，首先，對(duì)地震的作用力進(jìn)行分解，使得橋梁結(jié)構(gòu)的平衡性得到提高，加強(qiáng)對(duì)橋梁基礎(chǔ)部門(mén)的有效保護(hù)，使得上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)得以支撐；再者，在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，隔震設(shè)計(jì)可以對(duì)自身的結(jié)構(gòu)橫向剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于橋梁自身結(jié)構(gòu)存在的平衡問(wèn)題進(jìn)行解決[3]。除此之外，隔震設(shè)計(jì)可以降低震后橋梁出現(xiàn)的超出彈性范圍的問(wèn)題，避免局部的變形，加強(qiáng)對(duì)橋梁各結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)，使得橋梁中伸縮縫設(shè)置問(wèn)題得以緩解。

2.2 隔震設(shè)計(jì)的必要性

在我國(guó)地震災(zāi)害的分析過(guò)程中，了解橋梁損害的嚴(yán)重狀況，往往會(huì)由于地震中的能量造成橋梁結(jié)構(gòu)的破壞，從而影響人們的正常生活，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)于橋梁防震設(shè)計(jì)的缺陷進(jìn)行反思，明確防震設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)制定的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)材料的質(zhì)量進(jìn)行審核，加強(qiáng)抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)，細(xì)節(jié)的優(yōu)化可以降低橋梁在地震中的受損程度，從而使得橋梁的隔震設(shè)計(jì)更具有必要性。

3 橋梁結(jié)果的震害分析

在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，橋梁的整個(gè)結(jié)構(gòu)都會(huì)受到不同程度的損壞，要對(duì)橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定，使得橋梁的質(zhì)量得到保證，降低安全事故的發(fā)生。所以，深入了解橋梁結(jié)果的震害分析：首先，橋梁受到地震發(fā)生造成損害，導(dǎo)致大部件發(fā)生位置的偏移，從而造成內(nèi)部構(gòu)件的碰狀。比如，橋梁上部遭受到震撼會(huì)導(dǎo)致橋面坍塌，水泥脫落，各個(gè)部件產(chǎn)生位移，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生[4]。其次，橋梁的支柱發(fā)生震撼，對(duì)于橋梁的位置結(jié)構(gòu)進(jìn)行損害影響活動(dòng)制作的穩(wěn)定性，震級(jí)比較大的地震，使得螺栓松動(dòng)甚至脫落，毀壞整個(gè)橋梁，影響其整體結(jié)構(gòu)。最后，橋梁的基礎(chǔ)受到震撼，橋梁結(jié)構(gòu)由橋梁基礎(chǔ)來(lái)穩(wěn)定，如果基礎(chǔ)打不牢會(huì)導(dǎo)致整個(gè)橋臺(tái)、橋墩受到損害。所以，在施工的過(guò)程中要根據(jù)國(guó)家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于橋梁的基礎(chǔ)進(jìn)行檢查，使得橋梁的功能性能夠得到有效的發(fā)揮。

4 橋梁設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則

4.1 外在因素

在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要對(duì)其建造的地址進(jìn)行考察，利用專(zhuān)業(yè)的儀器對(duì)地形地貌、氣候環(huán)境進(jìn)行綜合的考察，對(duì)于隔震的原材料進(jìn)行選擇，要選取最佳的材料組合，可以對(duì)震感進(jìn)行吸收，加強(qiáng)對(duì)地理環(huán)境的適應(yīng)。因此，將柔性結(jié)構(gòu)材料和剛性性能進(jìn)行結(jié)合，開(kāi)展防震設(shè)計(jì)，可以有效地對(duì)外在環(huán)境因素進(jìn)行適應(yīng)。

4.2 建造過(guò)程

在橋梁設(shè)計(jì)初期對(duì)防震設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究，要結(jié)合防震設(shè)計(jì)方案對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行參考，相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)橋梁的防震參數(shù)和使用年限，選擇最佳的防震裝置設(shè)計(jì)方案，有效的對(duì)振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)，防震裝置的材料和混凝土的比例要進(jìn)行一定的調(diào)整，安裝在橋梁過(guò)程中，可以加大橋梁的穩(wěn)固性。

4.3 使用后期

橋梁建設(shè)完工后要投入到交通運(yùn)輸?shù)氖褂眠^(guò)程中，對(duì)于橋梁進(jìn)行定期的維修。尤其在遭受到不同程度的震害后，調(diào)料結(jié)構(gòu)會(huì)遭受一定的損害，比如結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移，混凝土脫落，橋面出現(xiàn)裂痕[5]。在這幾種情況下，日常維護(hù)人員要進(jìn)行定期的檢查，選用合適的防震裝置，在維護(hù)的過(guò)程中，要結(jié)合上下部結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行有效的維修，同時(shí)對(duì)于附屬裝置和防震裝置進(jìn)行合理的擺放，使得橋梁的安全性能夠得到提高。

5 隔震設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容

5.1 隔震裝置的設(shè)計(jì)

在對(duì)橋梁隔震設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程中，對(duì)隔震裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，對(duì)隔震支座進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使用橡膠質(zhì)的支座，降低扭轉(zhuǎn)力所造成的影響。要使隔震支座的距離控制在一定范圍，實(shí)現(xiàn)隔震系統(tǒng)上部中心與橋梁上部結(jié)構(gòu)重心的一致性。其次，對(duì)隔震支座的直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，要確定制作的大小，使得容許值與橋梁類(lèi)型存在相連關(guān)系，保證只做不會(huì)損壞；最后，對(duì)于隔震裝置橫向高度進(jìn)行試驗(yàn)，要根據(jù)科學(xué)的公式對(duì)其計(jì)算值進(jìn)行了解，同時(shí)，要預(yù)算隔離支座在橋危害下的水平向位移。

5.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

隔震系統(tǒng)的頂部板進(jìn)行設(shè)計(jì)，要確保整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，在頂部利用合理的橋梁體，黏土進(jìn)行澆筑，確保橫豎結(jié)構(gòu)梁體能夠更加協(xié)調(diào)。同時(shí)，隔震支座的橫豎梁體，要充分考慮橋梁墩體的局部受壓?jiǎn)栴}，對(duì)于鋼筋網(wǎng)進(jìn)行設(shè)立。對(duì)相關(guān)系數(shù)和效用力進(jìn)行計(jì)算，使得橋梁結(jié)構(gòu)的隔振效果能夠得到提高，對(duì)安全性能進(jìn)行不斷的儲(chǔ)備。在對(duì)隔震系統(tǒng)的總地震作用進(jìn)行分析的過(guò)程中，要對(duì)其影響系數(shù)的最大值與水平相減值系數(shù)的乘積進(jìn)行計(jì)算。

5.3 隔離系統(tǒng)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁下部結(jié)構(gòu)主要是橋墩、橋基以及相關(guān)配套設(shè)施。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要全面的進(jìn)行測(cè)算，涉及到垂直向力、水平向力的測(cè)驗(yàn)，對(duì)于橋梁地基進(jìn)行隔震處理，要按制度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的隔震級(jí)別來(lái)進(jìn)行合理測(cè)算。

5.4 隔震系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了更好的實(shí)現(xiàn)隔震目標(biāo)，對(duì)于隔震系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要確保整體質(zhì)量的提升。首先，要滿(mǎn)足高度的要求，能夠?qū)Φ卣鸬挠绊懥M(jìn)行消散。其次，在隔震設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要減少結(jié)構(gòu)本身所具有的慣性，對(duì)于阻尼器進(jìn)行性能的穩(wěn)定，采用彈性反應(yīng)譜法設(shè)計(jì)隔振系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，使得力學(xué)效應(yīng)也能夠得到最大化。

5.5 細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)

在對(duì)細(xì)部構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要了解其附屬的結(jié)構(gòu)，在橋梁建設(shè)過(guò)程中，發(fā)揮顯著的作用。橋梁結(jié)構(gòu)的附屬物主要包括橋梁的伸縮縫、橋梁防落梁的設(shè)備，對(duì)其震害進(jìn)行調(diào)查，對(duì)細(xì)部構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，可以使得橋梁結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性得到提升[6]。同時(shí)，橋梁隔震設(shè)計(jì)人員要對(duì)細(xì)部構(gòu)造的技術(shù)進(jìn)行更新，加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，對(duì)附屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，從而使得細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備良好的穩(wěn)定性。

6 橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的具體采取措施

在對(duì)隔震技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用前，要對(duì)橋梁設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，確定是否需要技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)踐為基礎(chǔ)進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，利用各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；其次，在確定技術(shù)后，對(duì)技術(shù)所應(yīng)用的方案進(jìn)行展開(kāi)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)點(diǎn)與設(shè)計(jì)目標(biāo)的明確；最后，在隔震裝備選擇的過(guò)程中，涉及到不同的種類(lèi)和質(zhì)量，要進(jìn)行有效的篩選結(jié)果，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)控制性能的要求，使得橋梁的穩(wěn)定性能夠得到一定的鞏固。

7 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前的橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，要加強(qiáng)構(gòu)建設(shè)計(jì)的重視，使得橋梁自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到保障。在實(shí)際的策略探索過(guò)程中，要充分地應(yīng)用各種橋梁隔震設(shè)計(jì)手段，對(duì)于橋梁的性能進(jìn)行不斷的完善。首先對(duì)于隔振裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，要采取彈性反應(yīng)譜設(shè)計(jì)的方式，對(duì)其隔振裝置的等效阻尼和等效剛度進(jìn)行科學(xué)地計(jì)算，使得地震發(fā)生時(shí)，隔震裝置能夠充分發(fā)揮作用，在彈性的范圍內(nèi)進(jìn)行橋梁的保護(hù)；其次，對(duì)于附屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使得橋梁結(jié)構(gòu)的防震效果得到提高了，解橋梁的細(xì)部結(jié)構(gòu)，從而有效的降低地震所造成的破壞。在深入分析的過(guò)程中，要明確隔震設(shè)計(jì)的重要性和必要性，才能不斷借鑒國(guó)內(nèi)國(guó)外的研究成果，推動(dòng)橋梁設(shè)計(jì)效果的優(yōu)化。

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A

1007-6344（2021）04-0306-02