淺議橋梁抗震設計要點及減隔震技術的應用

柴尚鋒

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司， 山東 濟南 250101）

1 地震對橋梁產生的破壞

地震會對橋梁產生非常嚴重的破壞作用，而且具體的表現形式為地震里對橋梁基礎進行嚴重的摧毀，這樣就會使得真誠橋梁的支架產生斷裂，導致梁體出現坍塌或者是墜落。在對橋梁進行設計過程中，通過采用合理的設計方法以及通過對橋梁結構布局進行不斷優化，可以有效地預防梁體出現坍塌的現象。在人們的生產生活當中，橋梁扮演的角色是非常重要的。一旦發生地震災害，可以通過橋梁幫助人們通往外界，如果橋梁在地震當中出現損害或者是被摧毀，對人們的生產生活就會產生非常重要的影響，而且對人身財產安全也會帶來非常大的威脅。因此在對橋梁進行減震結構設計過程中應該采用非常嚴謹的態度，而且不斷對施工人員的綜合素質進行提升，確保整體施工質量，避免出現任何災害現象發生。

2 橋梁抗震設計要點分析

2.1 對場地進行合理的選擇

在對場地進行選擇過程中，所應該遵循的基本原則可以概括如下：避開地震時可能發生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地?；鶐r、堅實的碎石類地基、硬粘土地基都是理想的場地；飽和松散粉細沙、人工填土和極軟的粘土地基或不穩定的坡地及其影響可及的場所都是危險地區。在地基穩定的條件下，還可以考慮結構與地基的振動特性，力求避免共振影響；在軟弱地基上，設計時要注意基礎的整體性，以防止地震引起的動態的和永久的不均勻變形。

2.2 確保體系的整體性和規則性

結構的整體性要好。對于橋梁結構，上部結構應盡可能設計成連續的。整體性可防止結構構件及非結構構件在地震時被震散掉落，同時它也是結構發揮空間作用的基本條件。

無論實在平面或立面上，結構的布置都要力求使幾何尺寸、質量和剛度均勻、對稱、規整，避免突然變化。

2.3 結構和構件的強度與延性要均衡

強度與延性是決定結構抗震能力的兩個重要參數。只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。

結構具有的延性水平越高，相應的設計地震力可以取得越小，結構所需的強度也越低；反過來，結構具有的強度越高，結構所需具備的延性水平則越低。一般情況下，結構經歷的非彈性變形越大，其破壞程度也越高。因此，在設計抗震結構時，應當確保強度和延性水平之間取得適當的均衡。

2.4 能力設計原則

傳統的靜力設計思想認為，理想的設計是使結構各構件都具有近似相等的安全度，即結構中不要存在局部的薄弱環節。但由于結構各構件的重要程度并不相同，實際上即使是對于靜力設計而言，等安全度設計思想也并不合適，對于抗震設計，則更是存在嚴重的缺陷。

能力設計思想強調強度安全度差異，即在不同構件（延性構件和能力保護構件——不適宜發生非彈性變形的構件統稱為能力保護構件）和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在大地震下以延性形式反應，不發生脆性的破壞模式。

3 減隔震技術的具體應用

3.1 基本原理

對于隔振而言，其本質要求以及目的就是將結構與可能對結構引起破壞的地方進行有效的分離。為了很好的達到這個目的，通常手段就是對橋梁結構周期進行有效延長，這樣就可以將卓越周期有效避開，將傳遞到結構當中的能量進行有效降低。但是需要特別注意的是，隨著結構周期的不斷延長，結構所出現的位移也會隨之增加，因此在進行設計過程中會增加不少難度。除此之外，結構相對是比較柔的，當處于正常結構時候，不可避免的會出現振動。為了將結構的有害振動降低到最小，通常手法就是增加結構的阻尼，從而對地震能量進行吸收，減少結構的地震反應。

3.2 具體應用

（1）鉛芯橡膠支座裝置

對于這種方法而言，主要就是將比較高純度的鉛芯垂直壓入到板式橡膠支座的中心位置或者是中間位置，這樣就可以對橡膠支座的阻尼性能進行很好的改，這種支座就可以看成是鉛芯橡膠支座。對于鉛芯而言，其屈服剪力相對是比較低的，而且具有非常好的力學性能，在初始階段剪切剛度也是比較高的，在使用過程中，能夠對經歷載荷下的剛度以及地震情況下的耗能能力進行有效的提升，因此通過這種方法可以將橋梁工程減隔震性能進行有效提升。除此之外，如果水平力相對比較低，而且要求的初始剛度是比較高的，具有比較小幅度的支座變形，一旦發生地震，在地震力的作用下，鉛芯所出現的變形情況相對是比較小的，在這種情況下，可以對剛度進行適當的降低，并且也可以達到將結構的使用周期大幅度延長的目的，并且對地震能量也可以進行有效的消耗。

（2）粘滯阻尼減隔振裝置

對于這種裝置，主要就是對活塞裝置進行應用，在活塞進行前后運動過程中會產生比較大的壓力差，這樣就會對裝置當中的粘滯流體產生一定的推動作用，使其進入到節流孔當中。在這個過程當中，減隔震裝置會產生比較大的阻尼力以及對地震能量進行消耗，從而可以將地震產生的破壞力進行有效降低。在對這種裝置進行應用過程中，其主要的特征可以概括成以下幾個方面：首先就是橋墩會承受比較小的力。對于粘滯阻尼裝置而言，在使用過程中，其受力性相對是比較強的，因此當發生地震時候對橋梁的橋體尤其是對于橋墩所產生的應力相對比較小，因此一旦發生地震，粘滯阻尼器能夠使橋墩產生非常小的破壞作用，并且對橋梁的正常使用也不會產生任何影響。

（3）高阻尼橡膠支座裝置

高阻尼橡膠主要指的就是通過對石墨、塑料纖維以及一些其他添加劑進行應用，形成阻尼性非常高的減隔震阻尼裝置。在對這種裝置進行使用過程中，雖然能夠減少很多地震能量，但是在具體的減震過程中，會出現發熱現象。

（4）滑動摩擦性阻尼支座

對于這種裝置而言，主要就是通過對聚四氯乙烯材料以及不銹鋼材料進行應用，這兩種材料的摩擦系數相對是比較小的，當發生地震的時候，通過所產生的摩擦力以及慣性差，會形成橋體的滑移運動，這樣就會對殼體產生保護作用。在對其進行實際應用過程中，這種裝置經常在中型減隔震裝置設計當中進行應用。

（5）金屬阻尼減震裝置

對于這種裝置而言，通常會對屈服點相對比較低或者是彈性相對比較低的金屬材料進行應用，并且制作成阻尼裝置，對于這種裝置而言，在我國的橋梁中使用相對是比較少的。

4 結論

橋梁抗震設計是橋梁設計過程中的重要一環，在工程實踐過程中應重視橋梁的抗震設計，同時應注重各種新材料、新科技的應用，有效降低地震對橋梁的危害。