橋梁設(shè)計(jì)中隔震設(shè)計(jì)的重要性研究

楊金濤

河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 河南 鄭州 450000

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，作為城市交通發(fā)展的主要手段，橋梁已成為城市發(fā)展不可或缺的一部分。如果橋梁工程中存在不合理的缺陷或者隱患，將會(huì)給橋梁工程帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)，造成不可估量的損失?？拐鹪O(shè)計(jì)就是橋梁系統(tǒng)中一個(gè)很重要的因素，只有發(fā)揮抗震作用，才能真正保證橋梁的安全性和穩(wěn)定性。因此，加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 橋梁隔震設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和重要性

1.1 橋梁隔震設(shè)計(jì)的重要性 與橋梁工程有關(guān)的隔震工程主要是在橋梁施工過(guò)程中安裝隔震器，使橋梁在水平方向上可以柔性固定，提高橋梁的阻尼效果，并在發(fā)生地震時(shí)減少地震的影響。近年來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在橋梁隔震設(shè)計(jì)上付出了很多的努力，并取得了許多成果。但是，我國(guó)在這些方面的研究仍處于起步階段，大多數(shù)方法都利用了國(guó)外的研究成果和經(jīng)驗(yàn)。

1.2 合理配置隔震裝置 合理使用隔震裝置可以有效解決橋梁扭力平衡問(wèn)題，提高抗震性。同時(shí)，采用隔震裝置可以有效減少橋梁在地震中的影響，達(dá)到保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的目的。

1.3 隔震技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 隔震技術(shù)作為一種新技術(shù)，在建筑業(yè)特別是在工程減振領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注，具有非常重要的優(yōu)勢(shì)和功能。一方面，采用隔震技術(shù)可以改善橋梁主體結(jié)構(gòu)的保護(hù)和固定，提高橋梁本身的承載力和抗震性能，從而減少地震等自然災(zāi)害的影響。另一方面，從經(jīng)濟(jì)和安全的角度來(lái)看，隔震設(shè)計(jì)的使用可以降低工程成本，減少橋梁倒塌和損壞的可能性，并減少橋梁結(jié)構(gòu)的變形和扭轉(zhuǎn)，這大大提高了橋梁的施工質(zhì)量，確保了安全性，并延長(zhǎng)了橋梁的使用壽命。

2 橋梁隔震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和原則

2.1 隔震技術(shù)原理 隔震是抗地震方法發(fā)展的一種新形式和新趨勢(shì)，它的功能是通過(guò)減少地震作用來(lái)防止損壞橋梁結(jié)構(gòu)并提高抗震性。在傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)中，提高抗震性能的方法通常是增加橋梁結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和變形。橋梁隔震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵特征是設(shè)備的柔性結(jié)構(gòu)，可通過(guò)水平運(yùn)動(dòng)在一定程度上減少橋梁重要部位的關(guān)聯(lián)性，從而防止地震后對(duì)重要部位的破壞。結(jié)構(gòu)的反作用力的加速度低于地球的反作用力的加速度。由于采用了阻尼結(jié)構(gòu)，地震所帶來(lái)的能量被有效地消耗了。通過(guò)將能量傳遞到橋梁的上部和隔震結(jié)構(gòu)，力被大大減小。

2.2 隔震技術(shù)的特點(diǎn) 隔震技術(shù)在橋梁抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以有效延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期，消耗地震能量，減少結(jié)構(gòu)破壞和震后變化的影響。在橋梁進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的因素就是要有合理的設(shè)計(jì)，即地震系統(tǒng)的相關(guān)部分必須具有較高的彈性和可塑性。

隔震技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以降低工程造價(jià)，提高工程質(zhì)量，具有比傳統(tǒng)抗震方法更高的抗震性能，可有效保護(hù)橋梁墩柱；在上部結(jié)構(gòu)上使用隔震材料可以有效減少或消除下部橋梁結(jié)構(gòu)的影響以及地震后超過(guò)彈性極限的現(xiàn)象。在地震后難以檢查或維修的地方，隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以防止這些零件發(fā)生嚴(yán)重的非彈性變形。

2.3 橋梁隔震設(shè)計(jì)原則 橋梁隔震設(shè)計(jì)是提高抗震性能的有效工具，但隔震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下基本原則:研究橋梁隔震設(shè)計(jì)在工程中的適用性；隔震設(shè)計(jì)系統(tǒng)能否有效地增加對(duì)地震能量的吸收。對(duì)于不適合抗震設(shè)計(jì)的區(qū)域，不得盲目增加抗震裝置。如果在橋梁結(jié)構(gòu)中使用隔震裝置，地震后上部結(jié)構(gòu)將發(fā)生相當(dāng)大的位移，這將影響橋梁的進(jìn)一步使用和功能。因此，應(yīng)加強(qiáng)地震后隔震裝置的維護(hù)和改進(jìn)。橋梁隔震設(shè)計(jì)應(yīng)確保其抗震性能不低于常規(guī)抗震橋梁。使用隔震裝置時(shí)，必須選擇簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的隔震裝置，以確保根據(jù)其機(jī)械性能科學(xué)地使用它們。

3 橋梁工程隔震設(shè)計(jì)的作用和優(yōu)勢(shì)分析

3.1 簡(jiǎn)要分析隔震設(shè)計(jì)的作用 許多橋梁的隔震設(shè)計(jì)都涉及隔震設(shè)備的設(shè)計(jì)，隔震設(shè)計(jì)的主要目的是促使橋梁的水平支撐力滿(mǎn)足橋梁的一般結(jié)構(gòu)要求，并且在使用過(guò)程中也會(huì)引起阻尼效應(yīng)。另外，隔震結(jié)構(gòu)可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的完整性，這是因?yàn)榈卣饡?huì)在一定程度上損壞橋梁，而隔震可以減少對(duì)橋梁的損壞。隔震設(shè)計(jì)具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，在我國(guó)，橋梁結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)還處于發(fā)展的初期，相關(guān)技術(shù)和工藝還不完善。盡管橋梁結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)取得了重大進(jìn)展，但它仍然是一個(gè)相對(duì)較新的概念，與其他早期發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在很大差距。因此，在設(shè)計(jì)橋梁隔震項(xiàng)目時(shí)，中國(guó)設(shè)計(jì)師可以借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的成熟技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，以確保我國(guó)橋梁隔震設(shè)計(jì)的質(zhì)量，并有效地確保我國(guó)橋梁的安全和質(zhì)量。

3.2 橋梁工程隔震設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì) 用于橋梁的隔震設(shè)計(jì)可以有效防止橋梁表面塌陷，這是因?yàn)闃蛄撼惺芰诉^(guò)大的外力，隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以將外力均勻地分布到其他橋梁結(jié)構(gòu)上，因此橋梁的整體結(jié)構(gòu)承受相同的外力，可以避免局部塌陷問(wèn)題。另外，良好的橋梁隔震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)還可以有效地調(diào)節(jié)橋梁的側(cè)向剛度，并通過(guò)隔震構(gòu)件平衡橋梁結(jié)構(gòu)，從而使橋梁不受過(guò)大的地震力的影響。抗震、隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能看起來(lái)相同，但實(shí)際上它們是完全不同的。從減少地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響的角度來(lái)看，后者對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響更大。在成本方面，兩者大致相同，在橋梁價(jià)格不變的情況下，隔震結(jié)構(gòu)具有良好的抗震效果，可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和整體質(zhì)量。由于隔震結(jié)構(gòu)可以有效地防止橋梁地震所造成的影響，因此在發(fā)生地震災(zāi)害后維修橋梁的難度就較小?？梢钥闯觯粽鸾Y(jié)構(gòu)對(duì)于確保橋梁的整體質(zhì)量非常重要。

4 橋梁隔震設(shè)計(jì)方法的討論與分析

4.1 隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法 橋梁工程的隔震設(shè)計(jì)通常由隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其他結(jié)構(gòu)組成，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)圍繞隔震設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。彈性反射光譜法現(xiàn)在是隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種通用的方法。盡管彈性反射光譜的技術(shù)規(guī)格因國(guó)家/地區(qū)而略有不同，但大概思路是相同的。隔震裝置的剛度，變形和等效阻尼直接影響橋梁的變形程度和物體對(duì)地震的影響。盡管彈性反射光譜法計(jì)算難度不高，與我國(guó)目前的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法相對(duì)應(yīng)，但是彈性反射光譜法并不具體。因此，在將彈性反射譜法應(yīng)用于隔震設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須評(píng)估整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)地震的影響程度，并根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)條件和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算并分析結(jié)果，使結(jié)果滿(mǎn)足橋梁的實(shí)際需求。

4.2 附屬結(jié)構(gòu)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響 橋梁分為上部，下部和附屬結(jié)構(gòu)。附屬結(jié)構(gòu)的作用不可低估，防落保護(hù)裝置，限位裝置，伸縮縫和結(jié)構(gòu)的其他組件具有一定的抗震效果，并有助于減少地震的影響。同時(shí)，它也與整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)有關(guān)?？拐鹪O(shè)計(jì)不僅應(yīng)考慮隔震元件的應(yīng)用，還應(yīng)考慮附屬結(jié)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須確保一定程度的細(xì)節(jié)連續(xù)性，以確保組件的抗震作用，并與隔震設(shè)備配合使用。

5 最常用的隔震設(shè)施

5.1 鉛橡膠軸承在隔震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 橡膠軸承最常用于橋梁的隔震設(shè)計(jì)，橡膠軸承通常由兩部分組成。鉛芯本身的機(jī)械性能非常好，因此鉛芯可以很好地連接到多層橡膠軸承，從而使鉛芯成為非常有效的分離材料。另外，由于鉛橡膠軸承本身可以承受疲勞循環(huán)的使用，具有較高的可塑性，并且屈服剪切應(yīng)力相對(duì)較低，因此可以更好地滿(mǎn)足橋梁的需求。

5.2 擺式滑動(dòng)摩擦軸承在橋梁中的應(yīng)用 在橋梁結(jié)構(gòu)中使用減震裝置(例如傾斜的滑動(dòng)軸承)可以顯著提高橋梁結(jié)構(gòu)本身的抗震性能，并防止橋梁遭受過(guò)大的地震。擺式滑動(dòng)軸承通常由滑動(dòng)軸承組成，滑動(dòng)軸承表面的摩擦和滑移可有效減少地震引起的能量。

6 結(jié)束語(yǔ)

隔震設(shè)計(jì)是必不可少的重要部分，它對(duì)橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響是客觀(guān)而具體的。在進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先了解并遵循隔震設(shè)計(jì)的原理，并注意結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過(guò)這樣的方式達(dá)到提高橋梁工程抗震性能的目的。