論橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計的重要性

劉可

（江西省尋烏縣城市投資經(jīng)營公司，江西 尋烏 342200）

橋梁是現(xiàn)代城市化建設(shè)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，它具有極強的社會公共性，建設(shè)時其投資較大且后期運營管理中也相對困難。另外橋梁作為危機管理系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，應(yīng)當(dāng)具備較強的抗震性能，因為橋梁抗震性能的提高可以有效地減少地震后的損失。

1 橋梁進行隔震設(shè)計的好處和重要性

1.1 橋梁隔震設(shè)計的重要性

橋梁設(shè)計中的隔震設(shè)計指的是在橋梁建設(shè)時安裝隔震器，它可以使橋梁在水平方向上得到柔性支承，這樣就使水平方向上的周期延長，另外還要安裝阻尼器來，這樣做是為了提高橋梁的阻尼效應(yīng)，可以再地震發(fā)生時降低地震的作用。

近些年,國外一些發(fā)達國際在橋梁的隔震設(shè)計方面加強了研究取得了很多重大的突破。但我國在這些方面還比較落后，研究還處于初級階段且缺乏系統(tǒng)性，主要一些方法大多采用國外的研究經(jīng)驗和成果。

1.2 橋梁隔震設(shè)計的好處

在橋梁的設(shè)計中加強隔震設(shè)計，可以有效地改善和分解地震后的地震力在各結(jié)構(gòu)支座間力的分布情況，這樣可以保護橋梁的基礎(chǔ)部位，同時對橋梁的上部結(jié)構(gòu)可以有效地支撐和保護。

在橋梁設(shè)計中的相關(guān)隔震設(shè)計可起到調(diào)節(jié)橫向剛度的作用，這樣可以改善橋梁結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)平衡的問題，有效地降低了地震力。

在橋梁設(shè)計中的上部結(jié)構(gòu)時，采用隔震減少甚至消除地震后橋梁的上下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的超出建設(shè)彈性范圍的現(xiàn)象,防止超出彈性范圍后局部部位發(fā)生變形。

在橋梁設(shè)計中進行隔震系統(tǒng)的設(shè)計，可以取得比普通抗震設(shè)計更好的抗震效能，這樣就在不增加工程造價的情況下，還提高了工程的質(zhì)量。

在橋梁的隔震設(shè)計中采用的隔震支座若在正常使用條件下,由于溫度的變化或者其它的形變而發(fā)生變化，它們的形變相對也較小，這樣就能為城市建設(shè)中高架橋梁設(shè)計中多跨連續(xù)梁橋的采用，即減小伸縮縫的使用提供了方便。

與那些未采用隔震設(shè)計的橋梁相比較，采用了隔震設(shè)計的橋梁可以在經(jīng)歷了較大的地震后，較容易地更換隔震設(shè)計和裝置，且維修的時間相對較短，維修的費用也相對較低。

2 橋梁隔震設(shè)計理論概述

2.1 隔震技術(shù)的原理

隔震是抗震方式發(fā)展的一種新形式和新趨勢，它的作用是通過減小而并非抵抗地震的作用來起到橋梁的保護結(jié)構(gòu)不受損、橋梁的抗震能力增強的效果。在通常的橋梁設(shè)計和施工中，提高橋梁抗震效果的方法通常是通過提高橋梁結(jié)構(gòu)的整體強度和變形能力。與之相對比，橋梁的隔震設(shè)計主要特點在于引入了柔性裝置的設(shè)計，這樣做就使橋梁的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以與水平地面運動在一定程度上的關(guān)聯(lián)性減少，使重要構(gòu)件在地震后不會發(fā)生破壞性的損傷，使結(jié)構(gòu)的反應(yīng)加速度比地面的加速度小，另外，由于采用了阻尼設(shè)計，這樣阻尼就有效地將地震帶來的能量得到消耗，當(dāng)能量傳遞到橋梁上部以及隔震結(jié)構(gòu)時作用力已大大減小。

2.2 隔震技術(shù)的特點

隔震技術(shù)在橋梁抗震設(shè)計中的的應(yīng)用，主要目的就是為了利用這些隔震裝置達到延長結(jié)構(gòu)周期、消耗地震能量和降低地震后結(jié)構(gòu)毀壞和變化的效果。在橋梁進行隔震設(shè)計時，最關(guān)鍵的因素就是要求要有合理的設(shè)計，使相關(guān)的抗震系統(tǒng)構(gòu)件能夠具有較強的彈性和可塑性。

隔震技術(shù)在橋梁設(shè)計中的采用，一方面可起到減少工程造價同時提高工程效能的效果，它往往要比常規(guī)的抗震設(shè)計的抗震性能高，可以有效地保護橋梁墩柱，達到降低橋梁墩柱延性需求的作用和目的；另一方面上部結(jié)構(gòu)中隔震措施的采用可以有效地減小或者消除地震后橋梁的下部結(jié)構(gòu)超出彈性范圍的反映和現(xiàn)象，對于那些在地震后難以檢查或者修復(fù)的地方，隔震設(shè)計可以避免在這些部位發(fā)生嚴重的非彈性變形。

2.3 橋梁隔震設(shè)計的基本原則

橋梁隔震設(shè)計是加強橋梁抗震性能的重要要求，但在進行隔震設(shè)計時應(yīng)當(dāng)遵守以下幾個基本原則，只有認真遵守這些原則，才能有效地、切實地提高橋梁抗震效能，這些原則分別是：

應(yīng)對橋梁是否適宜采用隔震設(shè)計進行科學(xué)的考察，考察應(yīng)當(dāng)以其周期增長后系統(tǒng)能否有效地提高地震時能量的吸收，且以這個為判斷的判據(jù)。對于不適合進行抗震結(jié)構(gòu)的橋梁地段，不能盲目地進行施工。

隔震裝置在橋梁設(shè)計中若被采用，則它的上部結(jié)構(gòu)在地震后會產(chǎn)生相對的位移，這將對橋梁的后期使用和功能產(chǎn)生影響，因此在地震后，應(yīng)當(dāng)加強對隔震裝置的修補和完善。

若在橋梁設(shè)計時采用了相關(guān)的隔震措施，那么應(yīng)當(dāng)保證橋梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震設(shè)計所起到的抗震性能的大小。

應(yīng)當(dāng)對采用隔震措施橋梁附近的地質(zhì)環(huán)境以及橋梁地基進行科學(xué)地研究和勘測，隔震橋梁附近應(yīng)當(dāng)具有較為堅實的地質(zhì)條件。

在采用隔震裝置時，應(yīng)當(dāng)盡可能地選擇和采用那些結(jié)構(gòu)簡單且同時符合所需隔震性能的裝置，且應(yīng)當(dāng)保證在其力學(xué)性能的范圍內(nèi)科學(xué)地采用。

3 橋梁的隔震設(shè)計

3.1 隔震裝置的設(shè)計

隔震裝置的設(shè)計和結(jié)構(gòu)其它構(gòu)件的設(shè)計是隔震橋梁抗震設(shè)計的兩個主要方面。隔震裝置的設(shè)計是隔震設(shè)計的中心，當(dāng)前，在橋梁的隔震設(shè)計中較為普遍采用的方法是彈性反應(yīng)譜法，這種方法被大部分國家采用，但有不同的規(guī)范，主要有美國的、日本的和歐洲的規(guī)范，它們之間區(qū)別不大，主要在于計算公式的不同，這些計算公式是指隔震裝置等效剛度的計算和和等效阻尼的計算，與之相對比，那些復(fù)雜性強或較為不規(guī)則的橋梁，較為常用的方法是時程方法。

彈性反應(yīng)譜方法之所以得到普遍采用，一方面是因為施工時計算的相對簡單，另一方面是因為它和現(xiàn)有的規(guī)范計算方法很接近，這樣便易于接受，最后應(yīng)當(dāng)引起注意的是眾所周知隔震裝置的等效剛度和等效阻尼的計算是與隔震裝置在地震中的最大變形程度有關(guān)的，繼而隔震裝置的變形又與整個橋梁的地震響應(yīng)程度有關(guān)系，所以客觀上要求我們對于采用彈性反應(yīng)譜方法進行的隔震設(shè)計應(yīng)當(dāng)是一個不斷完善和變化的過程。由于在具體的計算中，對于目標的實現(xiàn)和達到?jīng)]有直接的公式可采用，因此這就要求設(shè)計人員對橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的程度有較好的掌握和預(yù)估，地震發(fā)生后，較為熟練的工程師可以依據(jù)其長期工作的經(jīng)驗初步地制定設(shè)計方案，方案完成后，再用一系列的時程來分析和驗證其設(shè)計是否合理。

3.2 細部構(gòu)造的設(shè)計

橋梁的附屬結(jié)構(gòu)在橋梁的隔震設(shè)計中同樣發(fā)揮著巨大的作用，這些附屬結(jié)構(gòu)和構(gòu)件主要包括限位裝置、伸縮縫、防落梁裝置等，通過對諸多震害調(diào)查的分析和動力時程分析我們發(fā)現(xiàn)這些細部構(gòu)造是影響橋梁結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)和隔震效果的重要方面。但當(dāng)前普遍存在的問題是大多數(shù)的設(shè)計人員會忽略細部構(gòu)造的設(shè)計、將其置于次要地位，另外一方面這也是由于在地震響應(yīng)的計算時附屬結(jié)構(gòu)的計算方法較為復(fù)雜造成的。在細部構(gòu)件的設(shè)計時應(yīng)當(dāng)具有良好的連續(xù)性。

4 結(jié)束語

橋梁設(shè)計中的隔震設(shè)計是提高橋梁工程質(zhì)量的重要方面，雖然目前我國的隔震技術(shù)還處于初級階段，但我們應(yīng)當(dāng)科學(xué)地吸收和借鑒國外的一些技術(shù)經(jīng)驗，完善我國國內(nèi)橋梁設(shè)計中的隔震設(shè)計，提高橋梁的抗震性能。

[1]朱東生.橋梁抗展設(shè)計中幾個問題的研究（博士學(xué)位論文）西南交通大學(xué)，1999年.

[2]韓鵬，孟劼.淺談橋梁抗震設(shè)計方法與減隔震技術(shù)[J].山西建筑,2009,(16).

[3]劉鵬.橋梁抗震的減隔震技術(shù)[J].科技資訊,2006,33.