論市政橋梁設計中隔震設計研究

蘇文婧

摘要：針對某橋梁工程實際情況，通過構造分析并結合工程實際情況，決定采用自恢復搖擺技術實現結構隔震，在明確隔震設計原則，即安全性、耐久性、可行性、可監控性與可更換性的基礎上，提出規范設計步驟，經仿真模擬后，根據所得數值對設計效果進行驗證，最后得出本橋梁隔震設計合理可行且技術先進的結論，以此為類似新技術的推廣應用提供參考。

關鍵詞：橋梁設計；隔震設計；研究

隨著國內橋梁建設的快速發展，新時期橋梁工程規模擴大，設計標準更高，同時其出現危害時所造成的損失更嚴重。特別是抗震性如果不過關，就非常容易在地震等作用下出現結構構件損壞等問題，進而影響橋梁結構使用的安全性和耐久性。而減隔震技術作為一項重要的抗震技術措施，可以顯著提升橋梁結構抗震性，強化其在橋梁結構設計中的應用具有重要價值。

1、減隔震技術的應用概述

1.1應用機理分析

減隔震技術，主要是通過采取科學、合理的措施而達到隔振作用或減震作用，保證結構具有良好的抗震性能，具體應用機理主要表現如下幾個方面：其一，在結構設計中應用柔性支撐結構，借此來對結構周期進行延長，以便可以減弱地震作用下的地震反應情況。其二，為了減小結構在自振周期延長條件下所額外增加的結構位移量，增加結構的能量耗散能力和阻尼值，可以在結構設計中科學、合理地應用一些阻尼器式能量耗散元件。其三，為了確保橋梁結構在正常使用荷載作用下剛度的合理性，可以在橋梁結構設計中增設專門的間隔裝置，進行支撐整個橋梁結構。為了減小結構地震作用，可以通過延長結構自振周期，減小結構地震加速度反應。但是這會在一定程度上增加結構位移。在這種情況下，為了減小結構自振周期延長，結構位移增加的情況，可以適當地增加結構的阻尼來抑制結構的位移變化情況，從而起到良好的減隔震作用。通過在橋梁結構設計中引入與應用減隔震技術，可以顯著降低橋梁結構所承受的地震荷載，同時可以改善其上部結構各個支座之間的分布情況，保證橋臺和橋墩結構在荷載作用下的穩定性，避免破壞橋梁上部結構。與此同時，鑒于減隔震技術在應用中會增加上部橋梁結構各個支座的阻尼值和柔度值，這樣可以減小地震荷載，改善下部結構強度和荷載分布情況，且通過增加橫向阻尼減少扭轉平衡的擴大，減小抗震縫長度，從而可以提升橋梁結構的抗震性。

1.2隔震技術設計原則

在研究抗震措施的時候，我們一直秉承著可以承受小型地震，中型地震摧殘后可以得到修復，而如果遇到大型地震，那么橋梁和隧道可以不倒塌，為人民提供最基本的庇護。因此，這就對于隔震結構的設計有著非常高的要求，不僅需要科學合理的設計，而且需要有較強的承載性和可變形性，只有通過多種原理的運用和結合才能達到一個較好的隔震作用，進而提高橋梁和隧道的安全性。隔震結構從原理上來說就是利用加固層來減輕或者消耗地震風波帶來的沖擊力。同時，由于一般的隔震結構具有很強的阻力，所以能夠減少外部震動帶來的沖擊系，從而對橋梁等房屋建筑起到保護作用。

2、減隔震技術在橋梁結構設計中的應用

2.1精選減隔震設備

粘滯阻尼器。如圖1所示，該種減隔震設備作用原理上屬于一種耗能型設備，主要是通過裝置中活塞的前后運動產生壓力差，在壓力差作用下粘滯流體進入到節流孔中，而減震裝置會產生耗能和阻尼力。在地震產生過大震動力的作用下，相應的橋梁變形速度相對較大，使粘滯阻尼器出現相應的改變，從而在很大程度上削弱了橋梁結構的變形程度。

圖1 粘滯阻尼器

如果在橋梁結構設計中確定應用粘滯阻尼器，那么設計人員要盡量將其設置在橋邊墩中間位置，整個橋梁中間位置，或者橋梁輔助墩和加勁梁的中間位置處。為了進一步增強其應用效果，做好減隔震設備的科學設計，確保橋梁結構具有良好抗震性，需要做好充分試算和分析，以便保證其設計的整體有效性。

鉛芯橡膠支座。該種減隔震設備也可以顯著提升橋梁結構的抗震性能，確保橋梁使用的安全性。，鉛芯橡膠支座結構主要是將若干鉛芯加設在分層橡膠支座當中構成一套完善的抗震結構。由于鉛芯具有很強的力學性能，加強其同橡膠支座的有效結合提升鉛芯的抗震性能。

2.2橋梁減隔震設計方法

這些應用和實踐說明，支座減隔震設計對于中小橋梁抗震具有很好的效果，應該建立中小橋梁以支座減隔震為基礎的抗震設計體系。首先，根據橋梁重要性及地震設計等級選擇適宜的減隔震支座，常用的鉛芯支座、橡膠阻尼支座、球形抗震支座等，通過支座消耗地震能量并建設其對上部橋跨結構的傳遞；其次，設置限位耗能裝置，通過限位裝置限制梁體的過大變形，并將能夠傳遞到臨時作用擋塊從而減少主體結構的地震響應；最后設置防落梁裝置和構造，避免限位裝置不滿足耗能情況下梁體發生落梁問題，成為控制橋梁地震損害的最后一道屏障。減隔震支座設計的同時，需要保障其耐久性。

2.3強化細節設計

不同于普通橋梁結構設計，在引入減隔震技術、加入減隔震設備后，還需要做好一些細節設計，具體要點如下：在確保橋梁結構隔震層設計合理性的同時要增強橋梁結構的美觀性，確保其同地基具有良好連接性以及橋梁整體穩定性和安全性；要保證隔震層上部結構重心和水平剛度中心位置保持一致，避免二者過大偏差影響了橋梁結構穩定性和抗震性；要結合減隔震設備的豎向剛度來對其豎向負載能力進行準確計算，確保設備在發生水平移動的同時保證結構的靈活性，提高抵抗自然災害的能力，降低自然災害對橋梁結構的損害程度；提高豎向負載能力和水平高度，避免過大應力損壞橋梁結構，確保其具有良好的穩定性，防范坍塌等意外事故的出現。

3、結束語

由于隔震系統對于我國橋梁隧道的建設具有非常重要的意義，所以近些年來不少建筑專家致力于研究隔震結構的設計和創新，為了減少地震給橋梁隧道帶來的損害，我們應該將具體知識理論和實踐相結合，而且對于不同種類的橋梁和隧道，我們應該設計出不同的隔震系統。因地制宜是我們應該一直堅守的原則，只有對橋梁隧道建設周圍進行充分的勘察和研究，才能夠通過各種數據的收集來分析出最佳的設計方案。除此之外，在設計隔震系統的時候，工作人員應該進行精密的測量和計算，最好采取線性計算方式進行設計，這樣才能保證隔震結構的精準性。

參考文獻：

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[2] 李曉光.橋梁結構設計中減隔震技術應用研究[J].江蘇科技信息，2018（24）：57-59.

（作者單位：天津瑞瑋工程技術咨詢有限公司）