關于橋梁設計的隔震設計的重要性研究

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1 隔震設計概述

1.1 隔震設計的特點

在進行橋梁設計時進行隔震設計，應用抗震隔震技術，其主要目的是通過隔震裝置起到消減地震能量、減少地震對橋梁結構的破壞程度、延長橋梁的使用壽命。因此，橋梁隔震設計必須科學、合理，確?？拐鹣到y具備較強的可塑性和彈性。在橋梁建筑中采用隔震技術，一方面，能夠提高橋梁的使用性能，降低工程造價，且高于常規設計的抗震性能，并能夠有效減少橋梁墩柱的延性需求，滿足橋梁墩柱的保護作用;另一方面，對橋梁上部結構采取隔震措施，能夠避免地震作用導致的橋梁下部結構超過彈性范圍;此外，對于地震發生后難以修復或檢查的位置，隔震技術能夠減少或消除這些部位的非彈性變形。

1.2 隔震設計的原理

隔震技術是對抗震技術的發展，屬于新的橋梁防震形式，其作用并不是抵抗地震能量，而是減小地震作用，從而保證橋梁結構不會受到損壞，提高了橋梁的抗震性能。一般情況下，在對橋梁進行設計和施工時，增強橋梁抗震作用的方式是提高橋梁的變形能力和整體強度，而隔震技術則是在橋梁中采取必要的柔性裝置，有效減少橋梁重要構件與地面運動的關聯性，確保重要構件不會在地震作用下出現破壞性損傷，使結構反應的加速度小于地面加速度，此外，橋梁設計中的阻尼設計能夠有效消耗地震能量，在能量傳遞至橋梁隔震結構和橋梁上部時，其破壞作用已經降低。

2 橋梁設計中隔震設計的重要性及優勢

2.1 隔震設計的重要性

橋梁設計的隔震設計主要是在建設橋梁的過程中安裝隔震裝置，使橋梁得到水平方向的柔性支承，延長了水平方向的結構周期，并通過安裝阻尼裝置，增強橋梁結構的阻尼效應，在發生地震時起到消耗或減少地震能量的作用。目前，我國的隔震設計經過不斷研究和探索，也取得了重大突破，但仍缺乏綜合性和系統性，隔震設計方法仍需要參考或借鑒外國的研究成果和經驗。

2.2 隔震設計的優勢

在橋梁設計的過程中進行隔震設計，能夠有效分解并改善地震作用力在橋梁結構支座的分布狀況，對橋梁基礎部位起到保護作用，并有效保護和支撐了橋梁上部結構。同時，橋梁設計的隔震設計具有調節結構橫向剛度的功能，解決了橋梁結構的平衡扭轉問題，消耗地震作用。在對橋梁上部結構進行設計時，隔震設計能夠降低甚至消除震后橋梁結構產生的超出彈性范圍的情況，避免結構局部出現變形。此外，隔震設計由于普通的抗震設計效果，確保了工程質量，也無需增加施工成本;橋梁隔震設計中的隔震支座在正常使用時，雖然受溫度等外界因素影響會發生變形，但是變形量較小，適用于高架橋梁中的連續多跨橋梁，有利于減少伸縮縫的設置。與沒有進行隔震設計的橋梁相比，隔震設計橋梁在經歷地震后，便于更換隔震裝置，施工簡便、維修時間短、維修費用低。

3 橋梁設計中隔震設計的具體實施

3.1 隔震設計的原則

橋梁設計抗震性能的一個重要要求即為隔震設計。隔震設計必須遵循基本設計原則:在進行隔震設計前，科學考察橋梁是否適合隔震設計，考察依據是增長結構周期后隔震系統是否能夠提高吸收的地震能量。不適宜采取隔震設計的橋梁不得進行盲目施工。此外，設置隔震裝置后，橋梁的上下部結構及地基在地震災害發生時會出現耦聯響應，引發不必要振動。一般情況下，適宜設置隔震裝置的情況是橋梁的地基牢固、地震響應穩定和橋梁固有周期短、橋梁下部結構剛度較大。

如果在橋梁設計中采用隔震裝置，則橋梁上部結構在地震作用下會發生位移，直接影響橋梁的使用性能，因此在震后需要對隔震裝置進行修補和完善。橋梁設計的隔震設計必須確保采取隔震措施的橋梁的抗震性能大于常規抗震設計橋梁的抗震性能;在進行隔震措施前，需要科學勘測橋梁地基和周邊的地質環境情況，隔震橋梁周邊要具備堅實的地質基礎，不宜對軟性地基修建的橋梁實施隔震設計;設置隔震裝置時，應根據橋梁的力學性能選擇隔震性能良好且結構簡單的裝置，且確保隔震裝置能夠在地震持續發生時發揮作用。

3.2 具體的隔震設計

(1)設計隔震裝置。對隔震裝置和其他構件進行設計是橋梁隔震設計的主要方面。設計隔震裝置是隔震設計的關鍵和核心。目前，采用較多的隔震設計是彈性反應譜設計方法。彈性反應譜法在不同國家具有不同規范，其主要區別是計算公式，這些公式主要計算隔震裝置的等效阻尼和等效剛度。由于橋梁的地震響應與隔震裝置振幅存在必然聯系，所以在計算時需要考慮隔震裝置的最大振幅。針對不規則或結構復雜的橋梁則使用時程分析方法。時程法隔震設計需要考慮應用彈性裝置的范圍，計算彈性性能，確保彈性裝置設置合理。

彈性反應譜法與時程法相比，應用更為普遍，施工計算簡單，接近現階段的計算規范，易于接受。而且，隔震裝置的等效阻尼和等效剛度計算與地震時隔震裝置的最大變形相關，而隔震裝置變形又對橋梁的地震響應產生直接影響，所以通常采取反應譜法設計橋梁隔震裝置，并不斷進行調整和完善。在實施具體計算時，并沒有可以直接套用的公式，所以要求設計人員充分掌握并估算橋梁的地震響應程度，在發生地震后，工程師能夠根據長期積累的工作經驗制定初步設計方案，完成方案后，再通過時程分析法驗證隔震設計的合理性。

(2)設計附屬結構。設計橋梁附屬構造同樣在橋梁設計中發揮重要作用。橋梁附屬構造的構件包括防落梁裝置、伸縮縫、限位裝置等，通過分析多種地震危害和時程分析，發現附屬構造中的細部構造對橋梁結構的隔震效果和動力響應具有重要影響。但是目前大多數設計人員并沒有充分認識到細部構造設計的重要性;此外，在計算橋梁結構的地震響應時，計算附屬結構動力響應的方法較為復雜，所以設計人員并不重視細部構造設計。設計橋梁的細部構造必須保證其連續性良好。

4 總 結

綜上所述，在橋梁設計過程中進行隔震裝置設計和附屬結構設計，不僅能夠提高橋梁的質量和抗震性能，還減小了橋梁結構的構件尺寸，降低工程成本，便于震后維修，是減少地震危害的有效措施。現階段，我國的隔震設計仍處于初級階段，相關設計人員需要不斷的研究和探索，學習借鑒外國先進的隔震技術和成熟的設計經驗，完善我國的橋梁隔震設計理論和實踐，為橋梁建筑業和交通運輸事業的發展做出相應貢獻。

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