芻議橋梁設計中隔震設計的重要性

彭俊文

（四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院， 四川 成都 610041）

芻議橋梁設計中隔震設計的重要性

彭俊文

（四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院， 四川 成都 610041）

21世紀以后，我國國民經濟高速發展，公路交通行業也發生了翻天覆地的變化。橋梁是我國交通體系的重要構成部分以及城建化發展的重要基礎設施，作用愈發明顯。伴隨著交通壓力的提升，對橋梁設計隔震的要求越來越高。由于橋梁設計工程管理困難、投資規模大、公共性強，隔震設計在其建設中的重要性不容忽視。本文結合實際情況，闡述了橋梁設計隔音設計的原理、設計措施以及內容等，旨在有助于提高我國橋梁工程的抗震能力。

橋梁設計；隔震設計；結構；重要性

0 前言

眾所周知，近些年我國自然災害頻頻發生，尤其是地震災害更是嚴重破壞了不少的建筑與橋梁等公共基礎設施。這些基礎設施的損毀坍塌，不僅給廣大人民群眾帶來了大量的經濟損失，還造成了一定的人員傷亡。再者，橋梁具有很強的社會公共性，其建設規模龐大，后期的運營管理難度系數大。為了減少人民的經濟損失，確保其人身安全，完善橋梁隔震設計，提高其抗震性能是當下橋梁工程建設的核心。

1 隔震設計在橋梁設計中的重要性

1.1 隔震技術優勢

隔震技術作為一種新興的技術，在建筑行業中備受關注，尤其在工程抗震減振中它具有非常顯著的優勢與作用。一方面，采用隔震技術可以加強對橋梁基礎結構的保護與固定作用，加強橋梁本身承載能力和抗震性能，進而減輕地震等自然災害對橋梁產生的沖擊；另一方面，從經濟安全角度考慮，借助隔震設計，可以實現降低工程造價，降低橋梁坍塌斷裂等現象發生的概率，有效減少橋梁結構的變形以及因橋梁受力不等導致的扭力不平衡等問題[i]。如此，從根本上提高橋梁工程的質量，確保其安全性能，延長橋梁使用壽命。

1.2 采用隔震技術好處

橋梁建設工程及單位進行橋梁建設不僅是為了滿足廣大人民群眾的需求，同時還需要為了企業本身帶來利潤，確保其長期穩定的生存。換而言之，從市場競爭的角度去看，實施采用隔震設計技術能夠提高企業的綜合競爭能力，不斷增加企業的經濟效益，保障企業健康快速發展。就目前看，在橋梁設計中隔震技術應用越來越廣泛，其顯著的優勢與作用不容替代，由此可見它也成為了未來橋梁設計的主流內容。尤其是橋梁抗震方面，隔震技術的引入能夠在最大程度上豐富加強抗震系統的功能，完全吻合現代橋梁建設設計施工經濟與安全性能要求[ii]。

2 隔震設計相關理論分析

由于橋梁設計的質量最終決定整個橋梁工程的施工以及竣工情況。而在這個工程中，需要謹慎處理，綜合考慮各種能夠影響橋梁質量的因素，確保其設計的有效性和可執行性。換而言之，隔震設計就成為了橋梁設計的重要內容。

2.1 隔震設計原理

在橋梁工程中，抗震設計與隔震設計大不相同。隔震設計的具體作用是保護橋梁結構，降低震害對結構的沖擊，促使橋梁的抗震水平得到提升。由此，其設計并不以抵抗地震為主要目的，而是以阻隔地震對橋梁的沖擊為要素。故而，隔震設計的原理就是通過增加橋梁結構的柔性支柱，減弱橋梁結構之間的關聯性，當地震發生時提升橋梁反應的加速度，消耗掉地震攜帶的大部分能量，降低其對橋梁結構的沖擊與破壞力。

2.2 隔震技術實現途徑

由于隔震設計亦是以最大限度消耗地震攜帶能量，這點與阻尼設計目標一致，

故而對于橋梁設計中的每個構件都有良好的彈性和可塑性要求較高。相應的技術實現的途徑也有所不同。比如(1)通過延長橋梁結構的自振周期，可以避開橋梁結構的自振周期與地震周期吻合產生的共振，進而減少震害；（2）根據阻尼原理，通過增加阻尼裝置，加大橋梁結構阻力，快速分散震力；（3）通過控制橋梁固定墩，分散橋梁結構的水平地震力，使得橋梁結構的內力重新合理分布，進而達到保護橋梁的目的。

2.3 隔震設計原則

雖然隔震技術還是一個新興的技術，但是它已然成為抗震系統的重要組成部分。橋梁隔震設計也是加強橋梁抗震性能的重要指標。但是，在進行隔震設計時仍然需要遵守以下幾點原則：（1）全面科學考察，因地適宜，結合實際情況判斷周期加長后隔震系統能夠有效地提高吸收地震能量，針對不合適的抗震結構，不能盲目地進行施工，確保隔震技術的適合性與適用性；（2）在設置隔震裝置時，輔助使用其他技術措施，對周邊橋梁附近的地質環境進行科學的考察，盡量采用一些結構簡單，力學性能良好的裝置[iii]，便于震后橋梁上部結構的修復工作。

3 隔震設計主要措施

3.1 隔震裝置設計

在隔震設計中，隔震裝置可以說是整個設計的核心。目前來看，彈性反應譜設計法和時程分析法是橋梁隔震設計應用中采用的最多的方法。不過，這兩種方法無論是在使用規范、計算公式方面都有所差異。有些側重隔震裝置的等效剛度，有些側重隔震裝置的等效阻尼[iv]，所以在進行設計時需要根據實際情況選擇計算的對象。不過，最大振幅的研究是這兩種方法必須要考慮的，針對結構相對復雜或不規則的橋梁則需要采用時程分析法和彈性反應譜法，對其彈性性能進行計算，準確估算出彈性變化的范圍。這樣簡單、規范、易于接受方法，被很多國家防范使用。但是，在具體的計算過程中需要設計人員對橋梁結構地震響應的程度具備較強的掌握和預估能力，根據自己的嫻熟的經驗制定設計方案，便于后期驗證是否合理。

3.2 細部構造的設計

單獨的隔震裝置是不能完全阻隔地震，為了達到較好的隔震效果還需要一定的細部構設計來實現，這些細部構造就可以稱為附屬結構。雖然，限位裝置、防落梁裝置、伸縮縫等這些附屬結構屬于一種輔助條件[v]，但是它們的作用卻是非常重要，不可或缺。事實上，根據以往大量地震災害的實例分析與時程分析，我們發現，橋梁結構的隔震效果以及對對地震的反應能力和附屬結構細部設計存在著密切的關系。但是，絕大多數的設計師尚且沒能夠注意到這些關聯，導致細部設計粗糙、不夠精細，加上計算方法復雜，致使橋梁結構隔震效果差。所以，不斷優化其計算方法，確保附屬結構持續性能至關重要。

4 結束語

綜上可見，在現代一個橋梁工程設計的成功，隔震設計所體現的重要性是顯而易見的。這不僅對橋梁隔震技術的采用手段、實施設計、原則要求等都有一定的標準，同時隔震技術應用目前在我國尚未成熟，還有很大的發展空間。如何提升較好地應用此技術，提高橋梁結構承載能力與抗變形能力值得每位從業人員去探索研究，不斷創新，因此隔震設計技術會在未來的橋梁設計中發揮巨大的作用。

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1007-6344（2017）10-0048-01