橋梁工程設計中的隔震設計要點分析

王志勇

摘? 要：隔震設計一直是現代橋梁工程設計師們在橋梁抗震設計工程中時的重點之一?？茖W合理的減隔震對提升橋梁工程的安全性性能和平穩性具有關鍵性的作用。因此，根據現代橋梁工程隔震技術的原理和特點，文章通過對橋梁抗震技術展開科學的分析，對工程中所要求的技術要求和施工方法進行探討，從而提升現代橋梁工程隔震設計的質量，以期對橋梁建造取得一定的貢獻。

關鍵詞：橋梁工程;隔震設計;設計方法

Abstract： Seismic isolation design has always been one of the key points of modern bridge engineering designers in bridge seismic design engineering. Scientific and reasonable seismic isolation plays a key role in improving the safety and stability of bridge engineering. Therefore， according to the principle and characteristics of seismic isolation technology of modern bridge engineering， this paper makes a scientific analysis of bridge seismic technology， and discusses the technical requirements and construction methods required in the project， so as to improve the quality of seismic isolation design of modern bridge engineering， in order to make a certain contribution to bridge construction.

橋梁工程是道路工程的核心組成部分，對其抗震性能有著極高的要求。因此，在橋梁設計過程之中，設計師需要展開有效的隔震設計，以減少地震造成的經濟損失及可能產生的人員傷亡，而橋梁設計和隔震設計應考量多種因素，因此就需要對其中的多個要點進行分析與探討。在對其進行探討的過程中不斷進行理論結合實踐，以得到合適的抗震理論。

1 橋梁設計過程中隔震設計的必要性

在橋梁設計中進行隔震設計能充分提升橋梁的減震效果，使地震發生時能將地震破壞降到最低。近年來，歐美等許多發達國家對隔震設計展開了研究和實驗，并獲得了一定的成果。但中國在這方面還與其他國家存在一定的差距，目前的設計方法就是汲取國外的研究經驗。而橋梁隔震設計的目的是橋梁的隔震設計可以減少地震所帶來的損失?？梢欢ǔ潭壬咸岣邩蛄航Y構的穩定性，從而保障橋梁結構達到預期抗震效果。另外，在隔震設計工作進行的過程中，設計師也可克服橋梁結構不均衡的問題，即減少了地震對橋梁的沖擊。與一般抗震設計相比，隔震設計的抗震效果顯著提升較高，而在不大幅提高造價的前提之下，使橋梁的整體質量獲得了充分保證。在隔震設計之中使用隔震支座之后，受外界因素的影響顯著降低，而地震之后可以對隔震裝置進行替換，從而提高了橋梁的安全性。

2 橋梁工程隔震技術的設計原理

在現代橋梁工程中，隔震設計技術的原理主要是使用科學合理的抗震措施，從而對橋梁結構進行有效的隔震。使地震發生時，能在一定程度上減少內部結構相互碰撞和損傷的問題。而構建這一設計要求的主要方法是通過科學計算和研究，調整橋梁結構周期，使其周期與地震周期避免發生共振的基礎上達到其抗震能力的目的。而另一方面，有關設計人員在展開橋梁工程抗震設計時，應遵從下列設計原則：首先，設計人員應根據場地地質條件、地震周期和橋梁等級，科學合理的設置橋梁的隔震等級和隔震裝置。第二，設計人員需對建立模型對隔震裝置與橋梁主體結構進行模擬分析，選擇合理的計算理論模型，以期精確計算結構實際受力狀態，保證工程的安全性。

3 橋梁工程中的隔震設計要點研究

3.1 隔震裝置的設計措施

在橋梁設計之中，隔震裝置的設計時隔震設計的載體，隔震裝置的設計和主體結構構件的設計應是最關鍵的兩個內容，而隔震設計工作的核心內容是隔震裝置的設計。在橋梁抗震設計中，引入隔震技術的目的就是利用隔戴裝置在滿足正常使用的前提下，達到延長結構周期、消耗地震能量，降低結構響應的目的。

當前，國內主要采用的隔震裝置設計方法為彈性反應譜法，不但應用最為廣泛，而且也取得了最為理想的應用效果。究其原因，是因為彈性反應譜法中，隔震裝置設計使用的計算理念和方法簡單易懂、并且嚴格按照行業標準來制定約束規范，因此設計精度能夠得到保障。設計完善的隔震裝置主體，能夠降低隔震在承受外來的地震沖擊后所受到的震蕩變形影響。

隔震裝置從設計到施工再到運行檢測，每一個環節都需要隔震裝置的參與。隔震設計技術的提高，就是強化橋梁工程整體隔震能力的重要途徑。橋梁工程設計人員應當認真研究隔震裝置的設計，找準相應的隔震原理、隔震周期、安裝位置等，有效設計整體橋梁工程的抗震性能，提升抗震能力和安全性能。

在具體計算工作之中，現有的計算公式往往誤差會比較大。因此，設計人員應能準確計算整個橋梁結構的地震反應程度，可根據以往的經驗制訂有針對性的設計方案，從而提高橋梁設計的科學合理性。

橋梁的附屬結構在橋梁的隔震設計中同樣作用，這些附屬結構主要包括限位裝置、伸縮縫、防落梁裝置等，通過對震害調查的分析和動力時程分析發現這些細部構造能起到橋梁結構動力響應和隔震效果的重要作用。但是大多數的設計人員會忽略細部構造的設計，這也是由于在地震響應的計算時附屬結構的計算方法較為復雜造成的。

3.2 橋梁工程設計之中的隔震設計原則

在橋梁工程的設計中橋梁隔震設計是提升橋梁抗震性能的關鍵措施。為了能有效的提升橋梁的抗震性能，隔震設計應遵從下列原則，首先應當考察橋梁是否適宜采用隔震設計， 并分析該橋的隔震設計是否適當，并以該體系如何提升震后的能量吸取能力為判斷標準。若采用了隔震措施，應當盡可能采用結構簡單且同時符合所需隔震性能的裝置。其次就是盡量使用對稱性結構，防止結構在地震作用之下的不平衡力過大而引起橋梁的坍塌。在實行隔震措施之后，改變結構周期，防止了地震時的共振，降低了橋梁所受到的地震力，起到一定的防震效果，提高其穩定性。再次，注意橋梁的整體性，如果橋梁的整體性不好，不僅使結構的空間作用得不到較好的發揮，而且結構的構件以及非結構的構件容易被震落。所以，要盡量的保證上部結構是連續的，同時還要采用有助于提高整體性的連接方式，并且在各個連接點設置減震措施，以便使橋梁在穩定性方面得到提高。最后，可以在橋梁抗震設計上要設置相應的構造措施，冗余設置，增加橋梁結構的抗震性能。這樣給橋梁的安全性、穩固性提供了強有力的保障，可以在最大程度上避免橋梁倒塌的現象。

3.3 隔震設計中所需要的方法

在橋梁結構抗震性能設計之中使用橋梁延性控制方法是一種重要途徑，它是通過結構選定部位的塑性變形（形成塑性鉸）來抵抗地震作用的。利用選定部位的塑性變形，不僅能消耗地震能量，還能延長結構周期，從而減小地震反應。因為在地震作用下將結構設計成彈性的是不符合實際的，而且也是很不經濟的。在強震作用下容許結構進入塑性，發生局部的延性變形，從而利用結構的延性來進行抗震作用。對于地震發生概率極少的抗震結構，延性結構是一種經濟的方法。但該方法在實際應用之中是有一定的局限性，由于地震的影響和橋梁的抗震能力是不明的，當地震發生時，橋梁結構構件可能不足以承受地震所帶來的巨大能量，導致橋梁結構失效，甚至垮塌。

在抗震設計之中應用減隔震技術是一個能很好地強化橋梁的抗震性能的方法。在地震作用下，隔震支座和阻尼器能夠消耗地震能量，減弱橋梁上部結構響應，從而達到提升橋梁結構抗震性能的目的。例如使用滑動摩擦型減隔震支座，它是利用不銹鋼與聚四氟乙烯材料之間較低的滑動摩擦系數制成的。在水平地震作用下，上部結構在摩擦面上發生滑動，支座間為滑動摩擦，所以將上部結構傳遞到下部結構的最大地震力即為支座的最大摩擦力，通過支座位移大大降低了上部結構的外力，同時又通過材料之間的摩擦消耗了一部分地震能量。但這類支座沒有自我復位能力，而且上下部結構相對位移較大，支座響應的可預測性和可靠性又難以預測，所以常與阻尼器和其他支座等一起使用。

在減隔震設計中，要使減隔震裝置充分發揮減震耗能的作用，須使非彈性變形和耗能環節主要集中在減隔震裝置上，這不僅需要使減隔震裝置的水平剛度低于下部結構的剛度，還要避免下部結構先于減隔震裝置屈服，在進行設計時，應綜合考慮上下部結構形式等特點。

綜上所述，利用結構延性進行抗震設計時，通過增大下部結構斷面尺寸和配筋率提高結構延性，用以抵抗縱橋向的地震作用。采用減隔震裝置后，在強震時通過釋放固定墩與主梁間的剛性約束，可大大減小橋墩的地震響應，但采墩梁相對位移有所增大，需要設置參數合理的阻尼裝置和相應的構造措施，用于控制墩梁相對位移。

4 結束語

總而言之，廣大橋梁從業人員必須認識到對隔震設計在橋梁設計中的重要性及隔震設計理論在橋梁設計之中的作用。在中國社會主義市場經濟體制逐步完備的新形勢下，城市道路交通轉型十分迅速，橋梁工程是城市現代化設施的關鍵組成部分，為了充分保證橋梁結構的整體質量，設計師必須根據橋梁的場地、等級、結構特性進行隔震設計，以提高橋梁的抗震性能及穩定性，從而保證道橋工程的飛速發展和其功能得以發揮。

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