關(guān)于橋梁工程隔震設(shè)計(jì)分析

張英新

摘要：隨著交通事業(yè)的發(fā)展，對(duì)交通工程的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。因此作為交通工程中重要組成的橋梁工程健全橋梁設(shè)計(jì)體系具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因而，本文針對(duì)橋梁工程中的隔震設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究分析。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；隔震設(shè)計(jì)；重要性；應(yīng)用

橋梁具有極強(qiáng)的社會(huì)公共性，必須具有較高的安全可靠性，尤其是具有較強(qiáng)的抗震性能，從而確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩?。因此，橋梁工程設(shè)計(jì)人員在橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，在確保橋梁結(jié)構(gòu)正常使用功能的前提下，依靠隔震裝置延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期，消耗地震能量，降低橋梁結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，提高橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，可以有效地減少地震后的損失。

一、市政橋梁隔震設(shè)計(jì)的原則

隔震設(shè)計(jì)是確保市政橋梁抗震功能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，只有將這一工作做好，才能從根本上增加橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性，通常在設(shè)計(jì)隔震結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：

（一）實(shí)地考察

在設(shè)計(jì)橋梁的隔震設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先實(shí)地考察該橋梁項(xiàng)目，確定在使用過(guò)程中其抗震能量吸收功能仍然可以加強(qiáng)，在保證其能夠承受隔震設(shè)施的安裝施工帶來(lái)的損害并且安裝完成之后能夠?qū)崿F(xiàn)后預(yù)期的抗震效果時(shí)才能進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。另外設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該實(shí)地勘察橋梁地基的穩(wěn)固性和施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)類(lèi)型和環(huán)境，確保其地質(zhì)條件能夠承受地震帶來(lái)的傷害，從而提高隔震設(shè)計(jì)的功能。

（二）提高橋梁的抗震性

如果在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)確實(shí)要使用隔震設(shè)施，那么和普通的橋梁設(shè)計(jì)相比，其對(duì)橋梁的質(zhì)量要求和抗震性能要求就更加苛刻，因此要采取一定措施提高橋梁的質(zhì)量和抗震性。

（三）選擇合適的隔震設(shè)施

在對(duì)市政橋梁進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意所選用的隔震設(shè)施的質(zhì)量和隔震性能高低，確保其隔震效果能夠滿足橋梁本身對(duì)抗震性的強(qiáng)度要求。同時(shí)在選擇時(shí)還要盡量選擇那些結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的隔震設(shè)施，并保證它抗震性能的發(fā)揮在其力學(xué)性能規(guī)定的范圍內(nèi)[2]，保證其自身在地震發(fā)生時(shí)不會(huì)遭受重創(chuàng)，從而在地震發(fā)生的過(guò)程中持續(xù)發(fā)揮隔震作用。

（四）及時(shí)修補(bǔ)地震裂痕

及時(shí)市政橋梁上安裝了隔震設(shè)施，但是在地震來(lái)襲時(shí)橋梁仍然會(huì)遭到一定損害，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)因?yàn)榈卣鹪虬l(fā)生移位或者產(chǎn)生裂痕，如果這些故障沒(méi)能及時(shí)修補(bǔ)就會(huì)造成更嚴(yán)重、面積更大的破壞，因此在地震結(jié)束后應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)故障并對(duì)隔震設(shè)施進(jìn)行檢查和完善。

二、橋梁工程中的隔震設(shè)計(jì)

市政橋梁工程中的隔震設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，具體包括三方面內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)際工作進(jìn)行討論分析。

（一）隔震設(shè)計(jì)

地震是自然災(zāi)害中較為常見(jiàn)的一種。我國(guó)每年都有不同程度的地震在不同地區(qū)發(fā)生。作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的市政橋梁，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到抗震設(shè)防能力。隔震設(shè)計(jì)就是其具體體現(xiàn)之一。在進(jìn)行市政橋梁工程隔震設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分、全面的考慮各方面因素。一是要充分考慮隔震設(shè)計(jì)周期的因素。根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件等自然情況，科學(xué)設(shè)定隔震周期，確保地震發(fā)生時(shí)能夠充分吸收震動(dòng)能量，保證市政橋梁建筑安全。二是充分考慮隔震施工技術(shù)，選擇合適的技術(shù)路線，既保證施工技術(shù)滿足市政橋梁施工條件，又能滿足市政橋梁的隔震性能要求，避免地震發(fā)生時(shí)導(dǎo)致橋量建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生的位移、變形等問(wèn)題的發(fā)生，減少地震發(fā)生后橋梁修復(fù)工作的難度，實(shí)現(xiàn)隔震技術(shù)應(yīng)有的功能。三是要高度重視隔震的方法設(shè)計(jì)。不同的隔震方法起到的橋梁抗震效果也不一樣。實(shí)際工作中，要全面收集當(dāng)?shù)貙?shí)際環(huán)境信息，加以系統(tǒng)的整理和分析，為市政橋梁隔震方法設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（二）裝置設(shè)計(jì)

在市政橋梁建筑結(jié)構(gòu)中，隔震功能主要是通關(guān)隔震裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，隔震裝置也是維持隔震設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)。在橋梁隔震設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員根據(jù)橋梁面臨的隔震要求選擇適當(dāng)?shù)母粽鹧b置，不同的隔震裝置其隔震效果也有所不同，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意到這一點(diǎn)。在進(jìn)行隔震裝置設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)隔震要求和工程具體條件科學(xué)計(jì)算剛度、阻尼等各類(lèi)數(shù)據(jù)。有的大型市政橋梁還要引入彈性反應(yīng)譜。這可以顯著減少隔震裝置計(jì)算的困難，使得隔震裝置更加易于滿足橋梁建筑隔震要求。隔震裝置的正確使用，可以有效降低市政橋梁在地震發(fā)生時(shí)發(fā)生變形、構(gòu)件位移的可能性。隨著城市建設(shè)發(fā)展水平的不斷提高。市政橋梁隔震裝置的設(shè)計(jì)要求也逐年上升，設(shè)計(jì)壓力越來(lái)越大。隔震裝置的應(yīng)用要與橋梁工程各項(xiàng)基本性能相適應(yīng)，只有這樣，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，隔震裝置的作用才能充分發(fā)揮，降低橋梁破壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（三）細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

市政橋梁隔震設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到許多細(xì)節(jié)部分，每個(gè)部分都是一個(gè)構(gòu)件，都有其各自的功能和對(duì)應(yīng)的位置，組合到一起就是橋梁隔震系統(tǒng)。市政橋梁抗震設(shè)計(jì)要充分發(fā)揮功能，每一個(gè)細(xì)節(jié)構(gòu)件都必須充分發(fā)揮其應(yīng)有作用，任何一個(gè)細(xì)節(jié)沒(méi)有做好，都有可能導(dǎo)致橋梁抗震設(shè)計(jì)的整體失敗。細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)涉及到橋梁抗震中隔震設(shè)計(jì)限位、伸縮位置等各個(gè)部位，對(duì)于保證橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)性能有著至關(guān)重要的影響。需要注意的是，橋梁規(guī)模越大，環(huán)節(jié)越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)越容易遭受忽視，過(guò)于“抓大放小”，從而埋下安全隱患。強(qiáng)化市政橋梁隔震設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，是保證橋梁工程安全的重要舉措，也是橋梁建筑性能、質(zhì)量的可靠保障。

三、橋梁隔震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的深化應(yīng)用

為了滿足實(shí)際工作的需要，我們要進(jìn)行隔震裝置系統(tǒng)的健全，促進(jìn)其設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)隔震橋梁抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)對(duì)其隔震裝置的有效設(shè)計(jì)。在橋梁的隔震設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要進(jìn)行其彈性反應(yīng)譜法的有效應(yīng)用，以滿足實(shí)際施工的需要。我們需要對(duì)其計(jì)算公式環(huán)節(jié)展開(kāi)分析，實(shí)現(xiàn)其隔震裝置相關(guān)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，促進(jìn)其等效阻尼環(huán)節(jié)及其等效剛度環(huán)節(jié)的計(jì)算優(yōu)化。面對(duì)那些比較復(fù)雜的橋梁，我們要實(shí)現(xiàn)其時(shí)程方法的應(yīng)用。彈性反應(yīng)譜法的社會(huì)范圍的普及，離不開(kāi)對(duì)其規(guī)范計(jì)算方法的應(yīng)用。這樣有利于施工工程的完善，能夠促進(jìn)實(shí)際橋梁隔震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的完善。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(jì)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(gè)橋梁的地震響應(yīng)程度有關(guān)系，所以客觀上要求我們對(duì)于采用彈性反應(yīng)譜方法進(jìn)行的隔震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)不斷完善和變化的過(guò)程。由于在具體的計(jì)算中，對(duì)于目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和達(dá)到?jīng)]有直接的公式可采用，因此這就要求設(shè)計(jì)人員對(duì)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(zhǎng)期工作的經(jīng)驗(yàn)初步地制定設(shè)計(jì)方案，方案完成后，再用一系列的時(shí)程來(lái)分析和驗(yàn)證其設(shè)計(jì)是否合理。

為了實(shí)現(xiàn)橋梁的隔震設(shè)計(jì)系統(tǒng)的健全，我們需要進(jìn)行橋梁的附屬結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)其附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有效應(yīng)用，比如其防落梁裝置、限位裝置及其伸縮縫等，促進(jìn)其細(xì)部構(gòu)造環(huán)節(jié)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)其隔震能力的提升，促進(jìn)其橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)環(huán)節(jié)的發(fā)展。但當(dāng)前普遍存在的問(wèn)題是大多數(shù)的設(shè)計(jì)人員會(huì)忽略細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)、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(jì)算時(shí)附屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法較為復(fù)雜造成的。在細(xì)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)具有良好的連續(xù)性。

四、結(jié)語(yǔ)：

橋梁隔震設(shè)計(jì)是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要內(nèi)容，可以提高橋梁工程質(zhì)量，從而提高橋梁工程結(jié)構(gòu)安全性。因此，要通過(guò)合理的隔震設(shè)計(jì)方案，在橋梁結(jié)構(gòu)的周期、動(dòng)力特性以及耗能等方面通過(guò)相應(yīng)的設(shè)計(jì)，來(lái)降低橋梁結(jié)構(gòu)在地震中的動(dòng)力響應(yīng)，提高橋梁的抗震性能，完善我國(guó)國(guó)內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)中的隔震設(shè)計(jì)，確保橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)使用階段的安全可靠。

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