隔震設計在橋梁設計中的運用

姜會玲

（河南省駐馬店市公路規劃勘察設計院，河南駐馬店463000）

1 引言

以經濟發展為支撐，我國交通基礎設施不斷完善，對橋梁工程的穩定性和安全性提出了更高的要求。作為地震多發國家，從保證橋梁工程抗震性的角度，需要在其設計施工中運用隔震設計提高橋梁對地震災害的抵御能力，確保其不會在地震作用下發生嚴重變形或倒塌問題。

2 橋梁與隔震設計

橋梁結構相對復雜，其結構的穩定性和可靠性會直接影響橋梁的使用安全，因此，在橋梁工程設計與施工中，要做好隔震設計，確保橋梁結構的強度和延性都能承受一定的地震荷載。我國是一個地震災害多發的國家，在發生強烈地震時，可能會導致橋梁結構破壞，繼而引發交通系統癱瘓，給抗震救災工作帶來較大的難度。由此可知，做好橋梁隔震設計非常重要。

簡單來講，隔震設計就是通過設置隔震裝置的方式，為橋梁結構提供水平方向上的應力支撐。安裝阻尼器可以增大隔震結構的阻尼效應，提升橋梁的抗震性能，有效降低地震能對橋梁結構的破壞，保證橋梁整體結構的完整性和穩定性。需要明確，隔震設計能降低地震引發的破壞程度，但是無法將地震的影響消除。

在橋梁設計中應用隔震設計，需要滿足一定的標準和條件，以完善的隔震系統提升橋梁結構的周期性[1]。隔震設計具備幾個比較顯著的特征：

1）在豎直方向，結構的強度和剛度必須能很好地支撐橋梁整體上部架構的重量；

2）可以提升橋梁結構的穩定性，確保其在遭遇地震時不會出現嚴重變形或倒塌；

3）通過有效的隔震設計，能夠將經過緩沖后的地震沖力再次分散，進一步降低其對橋梁底部支座的影響，實現對橋墩等基礎設施的保護；

4）將隔震設計應用到橋梁橫向結構中，能夠對結構的平衡和水平方向的剛度進行改善，提升其抗震性能。

3 隔震設計的機理和意義

對橋梁進行隔震設計的核心目的，是將可能引發破壞的震動力隔離，以實現對橋梁結構的保護[2]。為了防止橋梁結構產生較大的變形，可以借助相應的阻尼設施強化結構阻尼，減小位移，相應的原理如圖1 所示。

圖1 隔震設計的機理

在橋梁工程中，做好隔震設計有非常重要的意義：可以提高橋梁結構的穩定性。隔震設計能有效降低地震作用對橋梁結構的破壞，提高橋梁的整體剛度和柔韌性，實現對橋梁的保護。在隔震設計中，可以通過柔性裝置的合理應用，減少橋梁結構能和水平運行的關聯，配合阻尼設計，能夠賦予橋梁較好的抗震性能。

4 隔震設計在橋梁設計與施工中的運用

以某橋梁工程為例，全長823m，寬26.4m，橋梁跨徑組合為20m×20m，在橋梁上部采用的是預應力混凝土空心板，基礎采用了灌注樁基礎，雙柱式墩臺。橋梁本身是連接周邊2 個城市的重要交通樞紐，交通流量巨大，而其本身處于丘陵地帶，地層存在斷裂帶，屬于地震多發區域，因此，對于橋梁結構的抗震性能有非常高的要求，需要在橋梁設計中做好隔震設計。

4.1 明確設計原則

我國相關標準和規范中規定橋梁隔震設計原則有3 個：

1）小震不壞或者輕微損壞，地震過后能夠正常使用，橋梁整體結構依然可以保持彈性狀態；

2）中震輕微損壞，經修補后可以在短期內實現正常使用，結構處于非彈性狀態；

3）大震不倒，經過維修后可以滿足一定程度的通行需求，結構處于彈塑性狀態[3]。

4.2 隔震系統設計

在對橋梁進行隔震設計的過程中，隔震系統的設計是核心，其必須能夠滿足一定的剛度要求，才能對地震影響力進行弱化。設計人員可以借助隔震設計減輕橋梁結構慣性的影響，并重視阻尼器和配套器材的設計與采用，例如，可以借助彈性反應譜的方法，對隔震系統進行設計和優化，做好系統力學效應的合理控制。

4.3 隔震細節處理

隔震設計環節，必須做好地震相關的統計調查工作，認識到橋梁及附屬結構功能效應的重要性，有研究表明，在橋梁整體結構動態變化中，橋梁附屬結構發揮著非常重要的作用，同時也會對橋梁的隔震效果產生直接影響。而從目前來看，有部分設計人員并沒有關注橋梁內部的細節處理，影響了隔震系統的使用效果，因此，需要設計人員及時更新觀念認識，推動工作的細節化，促進隔震效果的提高。

4.4 隔震問題處理

當前，我國在隔震設計方面尚未形成統一規范的標準，實踐經驗相對欠缺，在細節處理方面不夠科學，隔震系統無法充分發揮作用。在這種情況下，一些不符合要求的設備和配件被應用到隔震系統中，如黏滯式阻尼器，一旦其存在性能問題，可能會在橋梁結構中埋下安全隱患。對此，在選擇設備和配件時，需要切實做好產品的質量監督，確保其能夠符合橋梁抗震設計的要求。另外。橋梁設計與管理部門應制定出規范統一的標準，在保證地震作用下隔震支座效果最大化的同時，確保其具備較好的變形效果，橋梁結構的位移幅度合理，也需要對橋梁伸縮縫進行合理設計，做好梁體掉落等問題的防范工作。

5 結語

總而言之，在對橋梁進行設計施工的過程中，隔震設計的合理應用能夠切實保證橋梁工程的穩定性和安全性，應得到足夠的重視。從目前來看，雖然我國在橋梁結構隔震設計方面尚未達到國際先進水平，無論是系統理論還是相關標準都有待完善，但是，對橋梁隔震設計的研究從未停止，相信隨著我國科學技術的不斷發展，能夠持續推動橋梁隔震設計的快速發展，并將其廣泛應用于橋梁工程施工建設中，促進橋梁抗震性能的提高。