鐵路橋梁減隔震設計方法及設計參數分析

姚 瑞 平

(中鐵上海設計院集團合肥有限公司，安徽 合肥 230000)

0 引言

在社會經濟持續發展的當下，鐵路橋梁逐漸成為建設主體，并給日常生活帶來極大影響。信息時代的到來，使得原有設計方案不再具備普適性，這就要求有關人員以橋梁技術為切入點，結合減隔震設計所面臨不足，擬定切實可行的方案，在確保工程安全的前提下，對其壽命進行延長，使鐵路橋梁被賦予效能得到應有發揮，本文所研究課題的社會價值不言而喻。

1 實際案例分析

近幾年，地震災害頻繁，鐵路橋梁所受影響較為突出，無論是經濟損失，還是群眾傷亡，均面臨十分嚴峻的形式。本文以汶川地震給某鐵路橋梁所帶來影響為依據，對減隔震設計加以分析，供相關人員參考。

某鐵路橋梁位于汶川某地，7.2級地震產生地震波的峰值加速度極大，所形成破壞力及沖擊力有目共睹。災后，當地鐵路局對出現開裂、支座破損等問題的鐵路橋梁進行了統計，數量高達300余座，即便對部分橋梁進行了處理，鐵路運行質效所受到影響仍十分直觀[1]。有關人員以減隔震結構為核心，對某工程進行深入分析，所得出結論如下：鐵路橋梁遭到破壞的部分，均以混凝土為主要材料，這主要是因為混凝土結構未對防水及抗震系統加以設置，受地震所產生荷載的影響，少數承重構件被壓潰，結構崩塌的情況難以避免。另外，導致上述問題出現的原因還包括：橋梁結構普遍不具備良好延性，地震災害的出現，使坍塌幾率大幅增加；有關人員對現場數據的了解及掌握有限，擬定設計方案時，未對抗震能力引起重視，致使坍塌問題出現。

現有研究及所得結論表明，汶川地震所產生荷載，致使少數鐵路橋梁出現嚴重損壞，而上述問題形成的原因，主要是設計人員未對減隔震引起重視，并且未對多方因素加以考慮，便對設計參數加以應用。基于此，在對相關工作進行落實時，設計鐵路橋梁的人員，應將更多精力與時間花費在減隔震設計方面，確保自身可及時處理所發現問題，綜合運用現有技術，對減隔震設計所處水平進行提高，工程結構自然可得到優化。

2 減隔震設計情況

雖然鐵路橋梁對土地利用率的提升有積極影響，但較大荷載的存在，無形中增加了可能使鐵路橋梁受到影響的外界因素的數量，以不均勻沉降為代表的諸多問題隨之出現，要想使鐵路橋梁擁有更為理想的壽命，避免外界因素所帶來影響的擴大，最有效的方法便是對減隔震設計加以分析，明確施工側重點，確保有關人員可實時跟進工程建設情況，通過對其安全動態進行監測的方式，使人民安全得到有力保障。

在實際施工時，下列問題的出現頻率較高：

1)基本設計所適用計算方法以彈性理論為主，將優化橋梁強度視為設計目標得以實現的先決條件，如若出現地震災害，利用上述方法所設計工程，極易被沖擊力所影響，面臨嚴重破損的威脅。

2)未對支座動力引起重視，所選用減隔震方法有較為明顯的不足存在，且未對不同部位對應減震能力加以分析，由此而引發的問題，便是參數科學性與可靠性無法得到保證。

3)未將車輛安全納入考慮范疇，忽略了地震所產生沖擊力，致使結構出現明顯位移的情況。上文所提及內容，均與減隔震設計能否取得理想成效存在密切聯系，有關人員應尤為注意。

3 設計參數與方法

3.1 設計參數

信息時代的來臨，使對參數進行獲取的傳統方法，面臨著被淘汰的命運，智能化及自動化成為主要趨勢。對減隔震而言，設計參數發揮著重要作用，從工程建設的角度看，設計參數代表著基本數據，對其加以應用，既可使減隔震設計擁有更為理想的質效，還能夠為后續工作的貫徹落實做鋪墊，鐵路橋梁所表現出抗震能力，自然較過去更為突出。

在前期準備階段，有關人員應對選取及分析模擬參數引起重視，綜合考慮多方因素，核查所選定參數是否合理，通過對信息進行反復提取的方式，達到增強精準度的效果，參數被賦予效能，通常可因此而得到應有發揮。研究表明，參數分析主體，通常為動力參數、支座參數與結構參數，上述參數均由減隔震設計加以反映并得到利用。某鐵路進行減隔震設計所應用計算模型如下：

Kx=∑β3。

其中，Kx為計算變量，即設計參數，有關人員可經由ANSYS或類似軟件，對設計進行優化。事實證明，利用混合函數對數據信息進行整合，并經由多次循環與迭代設計相結合的方式，確保現有不足可得到有效彌補，對后續分析工作的開展有積極影響。

3.2 設計方法

由汶川地震給橋梁所帶來震害可知，在減隔震設計領域，我國仍有較為明顯的不足存在，鐵路橋梁受地震影響十分直觀，對減隔震設計所適用方法進行探究，其意義有目共睹。

3.2.1能量設計

現已投入運行的鐵路橋梁，均有基本能量存在，抗震能力自然會受到一定程度的影響。一般來說，建材對鐵路橋梁結構所表現出強度的影響，通常較為直觀，因此，在對設計工作加以落實時，有關人員應以減隔震需要達到的強度為依據，綜合考慮多方因素，不斷調整并優化設計方案，只有這樣才能使鐵路橋梁擁有理想的抗震水平。

3.2.2動力設計

以鐵路橋梁為主體所開展減隔震設計及相關工作，均要借助結構動力所適用設計方法，即：以信息技術為依托，對地震給結構所帶來破壞進行模擬，再通過細算的方式，對位移速度加以明確，得出最終結論[3]。在落實上述工作時，有關人員應明確不同因素給橋梁結構所帶來影響，借助動力模型完成深入分析，為管理機制的擬定做鋪墊，隨后，以模擬結果為參考，對參數進行編制與調整，確保所制定方案擁有理想效果。除此之外，有關人員還應對車輛模型進行制作與分析，用來佐證設計工作和現行規定的契合度，避免一旦有地震災害出現，在鐵路橋梁行駛的車輛，面臨不必要的安全威脅。

3.2.3延性設計

調查結果表明，世界各國均有地震災害導致鐵路橋梁被損毀的情況出現，行人與車輛安全性，通常難以得到保障，導致地震所造成影響難以得到控制的原因，主要是工程延性不足[4]。由此可見，從事設計工作的人員，對鐵路橋梁進行設計時，通常要花費更多時間，用來對延性設計加以完善，以彈性理論所涉及信息為依據，以延性特點為參考，通過持續強化延性效果的方式，使抗震水平得到顯著提高。除此之外，在條件允許的情況下，有關人員還可對模擬實驗進行引入，旨在增強彈性分析所得結論的精確度，以基本構件為對象，通過延性計算的方式，將地震破壞力維持在可控范圍，系統結構自然會表現出更符合預期的防震能力與效果。

3.2.4強度設計

增加橋梁強度是減隔震設計的主要方法，有關人員應對地震所帶來沖擊力進行深入分析，明確可使結構得到優化的策略，結合固有強度，對設計標準加以明確，以強度臨界值為切入點，完成減隔震設計及相關工作[5]。事實證明，這樣做通常可取得事半功倍的效果。

3.2.5注意事項

地震所產生荷載主要作用于工程結構，不僅會導致鐵路橋梁破損，還會給人員安全帶來威脅，對減隔震性能有增強效果的方法，均以人員安全為核心，強調對地震災害所帶來影響加以控制，并將傷亡損失降到最低。要想使減隔震設計呈現出理想效果，有關人員應對以下內容引起重視：首先，對基本設計所適用計算方法加以明確，以彈性理論為依托，通過全面分析防震結構的方式，為橋梁強度提供有力保障，確保即便有大型地震發生，所產生沖擊力仍然不會給鐵路橋梁帶來無法彌補的影響；其次，將支座動力納入重點分析范疇，對常見設計問題及所遵循原則加以明確，有針對性的彌補現存不足；最后，以不同部分所承擔沖擊力的比重為依據，完成參數分析工作，確保參數選擇所面臨問題，均可得到有效解決[6]。

4 結語

通過分析上文所敘述內容可以看出，在落實設計減隔震的工作時，有關人員應以科學理念為依據，對設計方案進行調整，通過優化參數的方式，確保減隔震設計達到理想水平。對參數優化設計及相關工作而言，要想取得預期成效，主要是對支座參數加以明確，以動力參數為參考，對不同環節進行協調，事實證明，這樣做對參數普適性與可行性的提升有積極作用。