橋梁隔震設計要點分析

梅晨星

交通網絡是城市之間運輸的主要干道，保障運輸的通暢是交通事業中首要任務。結合近些年地震災害的情況表明，交通網絡在地震災害起到關鍵性的作用。地震會直接破壞道路橋梁，導致影響了災害搶修的工作，造成嚴重的經濟損失。所以說增強并改善橋梁抗震能力較為重要。針對這一問題，在橋梁設計中隔震設計是較好的措施，其能夠提升橋梁工程的質量，并改良橋梁抗震效能。

1 地震造成橋梁損毀的主要部位

1.1 橋梁上部結構

地震時，橋梁的上部結構容易受到震害的影響與破壞，造成橋梁結構出現位移的現象，進而導致橋梁混凝土脫落和裂縫等狀況，有可能會引起橋梁發生位移。例如梁式結構的橋梁而言，其上部結構出現問題主要是蓋梁寬度之上；有些梁式結構橋梁因蓋梁寬度不足，在發生地震災害時，橋梁上部活動的節點，因受到地面運動就會引起梁體與落梁兩者之間出現撞擊，造成橋梁嚴重受破壞。

1.2 橋梁下部結構與基礎

發生地震時，會影響到橋梁下部結構的穩定性，使得橋臺、橋墩以及系梁受的破壞有著不同的程度，致使橋梁所具備的功能受到了影響。特別是下部結構差的橋梁，由于自身慣性與支座在地震作用力下，很容易出現變形或開裂的情況，使得整個橋梁結構被破壞。

1.3 橋梁支座結構

由于橋梁支座結構的穩定性能不夠，在地震災害時這個部位也很容易受到破壞。在橋梁設計與建設過程中沒有全面考慮抗震能力，抗震性能達不到標準要求。比如橋梁支座選材質量不達標，或是橋梁支座連接等構造不穩定，這些因素都大大降低了橋梁的質量。因此，在強大的地震時，橋梁的支座發生了變形，甚至出現螺絲剪斷、螺絲拔出和支座脫落的現象，進而橋梁嚴重損壞。

2 隔震設計的基本原則

（1）橋梁隔震設計前，設計人員必須了解與掌握橋梁建設區域的天氣氣候、地質以及地基情況，對這些資料全面收集與綜合分析，這樣才能更好的保證橋梁隔震設計有效性與適應性。

（2）橋梁隔震設計前期，設計人員要做到對整個橋梁工程全面考察工作，首先要確認橋梁使用的年限；其次結合并參照以往的設計方案，對橋梁各個結構進行分析驗證；最后合理選擇適應的位置進行隔震設計，且保證隔震設計在橋梁中起到應有的作用。

（3）在抗震裝置的選擇上，要做到合理性和科學性，以遵循適宜為原則，保證橋梁結構和隔震結構兩者之間有著較為高的匹配度，同時也要滿足及達到橋梁結構力學相關方面的需求。

（4）隔震設計完成之后，橋梁部分結構在受到地震影響的情況下會出現一定的位移，為此，需要及時調整橋梁的結構，保障橋梁的使用安全。

3 隔震設計要點分析

3.1 隔震裝置

橋梁隔震設計過程中，隔震裝置的布設位置至關重要。就目前為言，隔震裝置設計方法有時程分析法和彈性反應譜設計法兩種較為常用的。針對這兩種方法在不同國家使用的規范也不統一，差異在于橋梁結構設計方法和相關計算公式這兩大塊。在進行橋梁結構設計時，設計人員以橋梁所在區域的實際情況決定，對于隔震裝置會選用不同的計算公式進行設計。隔震設計是對橋梁的抗震性能措施的重要保障，抗震設計質量關系與取決于整座橋梁的質量以及使用的安全可靠性。隔震裝置的振幅影響到橋梁抗震能力，因此設計人員必須將隔震裝置最大振幅深入分析，在此基礎上再選擇合適科學的設計方法。針對某些區域地質結構復雜或者是不規則隔震裝置設計時，設計人員可以選用時程分析法，把這些周期問題考慮在內。另外，在隔震裝置的彈性等各方面性能問題進行計算時，需注意隔震裝置的彈性變化范圍，確保隔震裝置有一個良好的彈性，進而提升橋梁結構的質量與安全性。然而目前在橋梁隔震設計過程中彈性反應譜法使用較為廣泛，該方法優點在于操作方便、計算相對簡單，以及規范性較為高。

在此筆者主要介紹了兩種隔震裝置：①擺式滑動摩擦支座：其是利用地面和橋面摩擦產生隔震的效果。若橋梁建設中選用擺式滑動摩擦支座時，必須了解橋梁所在地地震時震動周期，只有掌握好這些資料，才能更好地發揮出其減震應有的作用。此裝置由于受到技術條件的制約，平時應用極少。②鉛芯橡膠支座：這種隔震裝置在橋梁建設應用比較廣泛。在設計時設計人員要綜合考慮鉛芯材料經濟效益問題。鉛芯材料有點較高的剪切剛度和較強的彈塑性以及較強的抗疲勞性能，特別鉛芯材料在使用狀態較為穩定，長時間內不會出現變形情況。

3.2 附屬結構

橋梁的隔震裝置主要是在發生地震時進行隔震作用，僅靠隔震裝置難以完全并徹底隔斷地震，為此，在橋梁結構設計過程中不僅僅要高度重視隔震設計，也要綜合考慮引進其他技術，輔助使用其他設計方法。雖然附屬結構是一種附屬設備，但是其能給隔震設計帶來良好的附屬效果，附屬結構在橋梁設計當中也起到至關重要的作用，也是設計中不可缺少的內容。這些附屬結構包括限位裝置與伸縮縫及防落梁裝置等。經相關部門研究表明，橋梁隔震設計和附屬結構的細部構造取決于橋梁的隔震效果以及對地震能量的吸收能力。但是很多設計人員未能夠注意到附屬結構細部設計的重要性，而忽視細部設計，計算方法復雜，直接影響橋梁結構隔震與抗震效果。結合實踐表明，隔震細部結構設計中要保持其有著較好的連續性，確保附屬結構設計擁有一個良好的質量。

3.3 橋梁上部結構

在進行橋梁隔震設計的時候，設計人員要確保橋梁隔震體系具有協調性與整體性。針對橋梁的頂部設計工作，梁體結構的選用以剛度適宜為基本原則，正常情況下，可以選用整體混凝土板塊結構，對于混凝土澆筑層的厚度而言，必須控制在于5cm之上，方能確保梁體結構的荷載平衡。隔震支座的橫豎梁體一般可以選用鋼筋混凝土結構。

3.4 橋梁下部結構

橋梁下部結構是整座橋梁工程重中之重部分，起到支撐的作用。其包含了基礎結構、橋墩結構還有配套工程等。在橋梁下部結構設計時，要系統全面地測量并計算橋梁工程，例如下部結構的垂直向力、水平向力等方面的測試與計算。與此同時，橋梁地基結構的隔震設計必須根據各個區域的實際情況，并遵循相關規定進行隔震級別設計。在橋梁工程中，下部結構主要包括橋墩結構、橋梁基礎結構以及其他配套工程等。

4 結語

綜上所述，橋梁隔震設計在整個橋梁設計工作中占據著重要的地位，隔震設計質量的優劣取決于整座橋梁工程的質量。因此，為了更好地提高橋梁工程的抗震與隔震能力，需要廣大從事橋梁工作者與科研人員，在不斷學習國外先進技術的同時，并共同創新出更好的技術，更好地為我國橋梁建設事業貢獻一份力量。