公路橋梁設計中隔震設計的探討

李燕紅

(山東省菏澤市公路勘測設計院)

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公路橋梁設計中隔震設計的探討

李燕紅

(山東省菏澤市公路勘測設計院)

將就公路橋梁隔震設計的重要性，理論和措施等幾個方面進行探討和分析，從而論述如何做好隔震設計工作。

公路橋梁；隔震設計；重要性

1 公路橋梁隔震設計的理論概述

(1) 隔震設計的原理。當結構自震周期大于地震震動周期，自震周期越大，地震反應越小。隔震的原理在于通過利用柔性結構來延長自震周期。

以前常見的抗震設計主要是通過提高結構的變形能力和強度來抵抗地震的作用力。強調的是通過剛性來正面對抗地震。如今的“隔震設計主要是利用建筑結構的柔性來從側面減小地震對公路橋梁的作用力。它是一種全新的抗震方式?！痹诒ＷC結構能夠承受正常的負荷的情況下，增強其柔韌性，能夠減小對抗的作用力，延長使用周期。

隔震設計能夠減少公路橋梁主要結構構件和水平運動之間的關聯性，這樣，即使地震發生，結構也不會遭到破壞性的傷害。阻尼器的安裝也能消耗部分地震作用力，從而減少地震能量對上部結構的影響。

(2) 隔震設計的特點。第一是較高的性價比。隔震設計不僅具有很好的抗震減震能力，更能在保證質量的情況下降低成本。同等造價下，隔震設計比常規的抗震設計有更好的性能。比如在保護墩欄，降低延性的方面。第二是合理且充分的使用公路橋梁結構大部分的耗能。在地震發生時會產生巨大的能量，這些能量如果得不到合理的排解，就會在工程里竄動，破壞主體結構，使得公路橋梁工程土崩瓦解。隔震設計就是利用小的柔性裝置，允許在合理范圍內移動變形，吸收掉過激的地震作用力，避免結構遭到破壞。第三個是隔震裝置的使用彈性。隔震裝置有可彈性的變形能力，可調節橫向和縱向的作用力，保護基座，支架。在被破壞后也可有彈性的進行更換。

(3) 隔震設計的主要原則。隔震設計需要在一定的原理下進行，合理的原則是一絲不茍，必須遵守的。第一，開始著手建設的橋梁是否符合隔震設計的要求。有些橋梁根本不能采用隔震設計。判斷的依據是在地震發生時，“橋梁周期延長后能不能有效的吸收地震的能量，如果不能吸收則不必要采取隔震技術措施。” 因為這和地段有關，有些地方就不符合橋梁建設的要求。第二是需要考察橋梁建設工地四周的地基環境和地質條件。需要判斷當地的土壤是否符合要求，地質是否足夠牢靠，能夠承受橋梁以及地震時的能量。

2 公路橋梁隔震設計的措施

(1) 概念設計方面。一個好的開始是成功的一半。在結構設計初步階段就需要一個完好的概念設計。這個概念設計是建立在以往例子成功以及失敗的經驗之上，結合當下實際的情況，做出的最合理的判斷和選擇。如果沒有一個概念設計，最后可能導致一個比較差的結果。而相反，如果有一個概念設計作為引導，則可事半功倍，進展順利。

概念設計需要以結構的預期性能來設定目標，針對不同的地震防設水平設定不同預期性能目標。需要結合周圍的場地條件，以前的經驗來判斷。

(2) 數值設計方面。隔震設計主要包括兩個方面，一個是隔震裝置的設計，一個是細部構造的設計，而這兩者都和數值息息相關，因為這些裝置的布置都和參數有關聯。所以在進行相關工作之前，各項參數就要計算出來。

摩擦擺支座是隔震設備中重要的一個。橋梁結構在安裝摩擦擺支座后的單擺周期(T)可以用公式計算出

其中：L是擺長；g是當地重力加速度。

(3) 隔震裝置的設計?！案粽鹧b置的設計工作是隔震設計的核心，是一項非常重要的工作。彈性反應普法是現階段橋梁隔震設計中應用最為廣泛的方法?！碑斎徊煌瑖覍ζ湟幏兜亩x和要求不同。而隔震裝置中的等效阻尼和剛度的計算方法的不同是其中最主要區別。時程法比較特別，是用于應對不規則或者是比較復雜的橋梁。

施工時方便的計算和接近現有計算方法是使得彈性反應普法得到普及的重要特點。人們更容易接受它。當然我們采用的彈性反應普法也不是一成不變的，而是不斷完善的，因為隔震裝置的等效阻尼和等效剛度與隔震裝置的變化程度和橋梁對地震的響應程度都是密切相關的。地震發生時，橋梁結構的響應程度不是公式能夠計算的出的，所以就需要有經驗的工程師提前預估。

(4) 細部構造的設計。伸縮縫，限位裝置，落梁裝置等細部構造在公路橋梁的隔震設計中也十分重要。但這也是最容易被人忽略的重點。因為沒有直接簡便的公式去計算，這些細部構造往往不會放在構造措施里詳細探討。細部構造直接影響橋梁的隔震效果和響應程度，關系到橋梁的安全質量。連續性是關注細部構造的重點，特別是曲線橋梁，應該保證細部構造在實施時的連續性。

3 結 論

抗震能力是公路橋梁必備的基礎條件，因此如何做好隔震設計至關重要。我們可以通過借鑒外國先進的技術和經驗，結合本國的基礎建設的現狀，做出有利選擇。了解公路橋梁隔震設計的基本原理和措施是本文的主要目的。希望透過本文的詳細探討，讓人們了解公路橋梁隔震設計的細節，填充相關部分的知識。不斷的完善我國公路橋梁的質量，保證人們人身安全，延長使用周期，提高經濟效益。

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2015-03-11

李燕紅(1978-)，女，山東菏澤人，工程師，研究方向：道路橋梁設計。

U442

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1008-3383(2015)09-0108-01