市政橋梁項目減隔震設計要點探微

張宏杰

摘? 要：橋梁工程是市政工程建設的一種重要類型，是推進城市化建設的重要基礎，但是項目本身的特殊性使得其容易出現震動問題，加強其減隔震設計研討意義重大。文章以市政橋梁項目為研究對象，重點對其減隔震設計的價值與要點進行闡述。

關鍵詞：市政橋梁;減隔震;設計要點

中圖分類號：U442.5? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）15-0096-02

Abstract： Bridge engineering is an important type of municipal engineering construction and an important foundation for promoting urbanization construction， but the particularity of the project itself makes it prone to vibration problems， so it is of great significance to strengthen its seismic isolation design. Taking the municipal bridge project as the research object， this paper focuses on the value and key points of its seismic isolation design.

Keywords： municipal bridge; seismic reduction and isolation; design points

隨著城市現代化建設進程的推進，市政橋梁項目在緩解城市交通壓力，完善城市交通網絡方面發揮了非常突出的作用。市政橋梁項目本身的規模比較大，具有結構繁雜，設計要求高等特征，尤其是對結構設計穩固性具有較高要求。其中減隔震設計更是決定橋梁項目穩固性、耐久性、安全性以及使用性能發揮的一個關鍵，所以加強其科學設計顯得尤為重要。

1 市政橋梁項目中減隔震設計的價值

在開展市政橋梁項目建設的過程中，橋梁結構常常主要以梁式和拱式為主。其中梁式橋梁的上部節點部位容易出現活動，并且蓋梁常常因為寬度不足而在地震波作用下使得橫梁和縱梁之間因為相互碰撞造成墜落的問題，破壞了市政橋梁的主體結構。而拱式橋梁在地震波影響下非常容易造成拱頂和拱角部位處發生裂縫或者嚴重破壞問題。此外，如果發生比較嚴重的地震，那么市政橋梁地基土非常容易出現液化反應，這會對橋梁基礎以及橋墩結構造成嚴重破壞，影響了它們的穩定性，可能會誘發主梁的墜落問題，或者破壞其他橋梁結構，進而會對市政橋梁結構的安全性和穩定性帶來不利影響。

2 市政橋梁項目中減隔震設計的要點

2.1 結構加固設計要點

當下國內市政橋梁中的大多數結構都屬于混凝土結構，除了地質條件、自然條件等對其產生影響外，偶然或固定荷載同樣會極大地影響他們結構的穩固性，相應的使用年限一般可以達到數十年，所以非常容易因為老化問題而對其防震和抗震要求帶來不利影響。如果直接拆除重新建設，那么顯然在經濟上、時間上都不可行。為了可以有效地規避上述市政橋梁項目建設中的情況，可以從初始設計橋梁結構出發，認真考慮各方面的因素，并且需要為后續改進相應的橋梁結構設計方案預留充足的空間。而在現階段的橋梁結構加固方面，可以靈活地運用加鋪鋼材或擴大橋梁結構橫截面面積等方式。伴隨著社會經濟以及科學技術的快速發展，橋梁結構加固技術與手段也不斷增多，如纖維增強材料的應用可以顯著提升橋梁結構的穩固性。

2.2 節點抗震設計要點

在整體市政橋梁結構當中，節點本身是重要的傳力構件，肩負著承受和傳遞荷載的作用，并且節點可以有機聯系橋墩結構和橋梁結構，確保整個橋梁結構整體的穩固性。從某種程度上來講，節點這一橋梁項目結構構件也可以起到保護整體結構可靠性與穩定性的作用，所以對其強度與剛度需要注意有效控制。在當前的市政橋梁項目建設過程中，如果蓋梁剛度和橋墩剛度之間本身比較接近，那么在出現地震之后相應的側向慣性力勢必會對整體結構帶來一定的破壞性，相應節點區域所設置的箍筋會受更大的作用力，這樣勢必會對節點的剛度進行削弱，影響了其結構抗震的整體性能，所以加強節點抗震設計也是提升橋梁項目結構的“減隔震”性能中一個非常重要的設計舉措。

2.3 基于“性能”抗震設計

在實際的市政橋梁項目結構設計過程中，基于性能的抗震設計手段與方法也得到了廣泛推廣和應用。在市政橋梁項目當中有效地開展減隔震設計活動期間，要注意對抗震設計的目標性能進一步進行明確，首先需要注意科學地界定橋梁結構抗震性能以及整體的減隔震性能。抗震性能主要是指有限破壞狀態同結構或非結構的構建破壞因素之間具有一定聯系性。關于其描述而言，一般可以采取不會造成倒塌，不需修復且可以繼續使用，不損壞三個基本性能水平。但是在市政橋梁項目設計中應用該種減隔震設計方法期間，還要注意科學定義一組參照的地震風險以及對應的設計要求與水平。在充分明確抗震性能設計的基礎上，還要注意進一步明確橋梁結構抗震設計的實際目標性能，之后結合《公路橋梁抗震設計細則》等相關設計規范、規則等進行科學設計，力求可以最大程度提升結構減隔震設計的質量。

2.4 優選減隔震的裝置

在開展市政橋梁項目減隔震設計過程中，為了可以進一步提升整體結構的減隔震性能，還要注意優選減隔震的裝置，具體需要結合市政橋梁項目設計的實際情況與設計要求等，靈活地選擇分層橡膠支座、互動摩擦式支座、鉛芯橡膠支座、鋼阻尼器、摩擦擺減隔震支座、雙曲面球型減隔震支座等多種減隔震裝置，力求可以更好地發揮減隔震裝置在增強市政橋梁結構穩固性、抗震性、減震性等方面的積極作用。但是不同類型的減隔震裝置本身的應用機理與使用性能各不相同，如圖1展示的是摩擦擺減隔震支座主要是運用鐘擺原理，通過所設計滑動界面的相互摩擦方式來對地震作用下的能量進行消耗，以此達到減震的目的。圖2展示的鉛芯橡膠支座則是一種基于板式橡膠支座，通過將鉛棒放在支座中心位置處來對橡膠支座的相應阻尼性能進行改善的一種支座形式，其在結構物本身重力以及外在作用力下可以使鉛芯形成滯后阻尼的塑性變形，這個過程會吸收大量的能量，然后所設置的橡膠部分可以為其提供重新恢復的作用力。

此外，在實際的市政橋梁項目設計過程中，上述的這些減隔震裝置一般都不是獨立應用的，它們之間常常互動配合，彼此優勢互補，這樣更有利于增強市政橋梁結構的減隔震性能。比如，在設計項目減隔震期間，可以有機結合阻尼器與分層橡膠支座，或者有機結合阻尼器、橡膠支座和滑動摩擦式支座等，力求可以最大程度發揮各種減隔震裝置在提升整體市政橋梁項目減隔震性能方面的積極作用。

2.5 加強結構細節設計

除了要注意采取上述設計要點以及減隔震設計技術之外，還要注意加強結構細節設計。針對市政橋梁項目而言，由于涉及到防落梁裝置、伸縮縫以及限位裝置等較多的橋梁構件或附屬結構，所以針對不同部位都要注意匹配隔震設計技術，力求可以全面提升整體結構的抗震性能。在開展結構細節設計期間，設計人員需要綜合考慮地震的成因以及影響情況等和嚴重程度等，科學地設計橋梁項目細部構造，力求最大程度提升項目減隔震設計的效果。比如，可以結合項目所在區域地震的成因以及嚴重程度等，從減小隔震設計偏差出發，不斷提升整體市政橋梁工程設計性能。此外，要注意立足于長遠視角來設計橋梁工程的細部構造，確保其整體的穩固性，不可只考慮短期內的使用需求。需要注意的是，在對市政橋梁進行減隔震設計期間，需要本著“先整體，后細節”這一基本設計思路，首先立足于整體視角考慮橋梁結構的減隔震設計思路，之后在從結構材料、結構截面尺寸等細節視角出發進行仔細考慮。通過采取上述科學的橋梁減隔震設計思路，才更有利于提升橋梁結構減隔震設計的有效性。

3 結束語

總之，減隔震設計是確保市政橋梁工程結構穩固性的一個重要設計要素。在開展市政橋梁項目減隔震設計期間，要重點做好結構加固設計的基礎上，從節點抗震設計，優選減隔震裝置方面出發，靈活地選擇和應用基于“性能”抗震設計方法，加強結構細節設計，力求最大程度提升減隔震設計質量。

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