对桥梁设计中隔震设计的探究

摘要：随着我国经济的快速增长，对于桥梁设计的要求也是日益严格。本文主要对桥梁设计中隔震设计进行了简要分析。

关键词：桥梁；隔震设计；重要性

中图分类号：S611文献标识码： A

一、桥梁设计中隔震设计的重要性

1、桥梁隔震设计的重要性

所谓的隔震设计就是指在桥梁施工建设的过程中安装相应的隔震器和阻尼器,既要保证桥梁在水平方向上得到足够的柔性支承,同时也要充分的提高桥梁的阻尼效应,这样在地震来临时,就可以最大限度的减少损坏。这几年来,欧美等众多的发达国家对隔震设计方面的工作都在不断的研究和探索,并且也取得了一定的成绩。而我国在这方面还是有一定差距的,目前所应用的设计方法还都是借助于国外的研究经验。

2、桥梁隔震设计的好处

做好桥梁的隔震设计工作,在地震到来时,可以有效的分解和改善地震力在桥梁各结构间的分布情况,从而有效的保护桥梁工程的上部结构。另外,做好了隔震设计工作,还能够合理的调节横向的刚度,解决了桥梁结构扭转平衡的问题,也就是降低了地震力。与普通的抗震设计相比,隔震设计后的抗震效果明显更好,在没有增加施工成本的前提下也充分的保证桥梁的整体质量。在隔震设计中采用隔震支座后,其受温度等外界因素的影响较小,并且在震后更换相应的隔震装置是很容易的,维修桥梁费用较低,维修的时间也很短。

二、桥梁隔震设计的理论

1、隔震技术的原理

桥梁隔震的原理可以用建筑物的地震反应谱来说明，建筑物的地震反应取决于自振周期和阻尼特性两个因素。一般中低层钢筋混凝土建筑物刚度大、周期短，基本周期正好与地震动卓越周期相近，所以，建筑物的加速度反应比地面运动的加速度放大若干倍，而位移反应则较小，采用隔震措施后，建筑物的基本周期大大延长，避开了地面运动的卓越周期，使建筑物的加速度大大降低，若阻尼保持不变，则位移反应增加，由于这种结构的反应以第一振型为主，而该振型不与其他振型耦联，整个上部结构像一个刚体，加速度沿结构高度接近均匀分布，上部结构自身的相对位移很小。若增大结构的阻尼，则加速度反应继续减少，位移反应得到明显抑制。因此桥梁隔震的原理就是通过设置隔震装置系统形成隔震层，延长结构的周期，适当增加结构的阻尼，使结构的加速度反应大大减小，同时使结构的位移集中于隔震层，上部结构像刚体一样，自身相对位移很小，结构基本上处于弹性工作状态，从而使得桥梁不产生破坏或倒塌。

2、隔震技术的特点

隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用，主要目的就是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时，最关键的因素就是要求要有合理的设计，使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。隔震技术在桥梁设计中的采用，可以提高地震时结构的安全性，使上部结构设计更加灵活，抗震措施简单明了；防止附属构件的振动、移动、翻倒，减少了次生灾害；以及可以防止非结构构件的损坏；抑制了振动时的不舒适感，提高了安全感和居住性；可以保持机械、仪表、器具的功能；震后无需修复、具有明显的社会和经济效益；经合理设计，可以降低工程造价。

3、桥梁隔震设计的基本原则

桥梁隔震设计是加强桥梁抗震性能的重要措施，但在进行隔震设计时应当遵守以下几个基本原则，才能有效地、切实地提高桥梁抗震效能。即对桥梁是否适宜采用隔震设计进行科学的考察，考察应当以其周期增长后系统能否有效地提高地震时能量的吸收，以这个为判断的判据。地震区桥梁设计应力求结构形式简单，墩台不宜设计成带孔者，尽量避免带有突变部分的桥墩台，除非在托盘与墩台身连接处设有适当的竖向抗震钢筋以减少应力集中的可能。还应尽量采用对称式的结构，以免地震时结构产生扣力。地震时，重力式墩台较好，墙式桥台的耳墙与台身连接处容易破坏。为了减小地震力和它的影响，桥梁的梁部结构和墩台均宜采用自重轻，重心低、刚室匀称的结构。

三、隔震技术方案的优化

1、在当下桥梁设计模块中，隔震技术是重要的应用技术，有利于实现工程造价的控制，也有利于实现工程效能的提升，其相对于常规的抗震设计，具备更好的抗震性能，更有利于进行桥梁墩柱的保护，满足桥梁柱延性需求的需要，保证地震后桥梁下部结构的优化，避免其超出弹性范围，有利于进行地震的积极检查及其修复，保证其关键部位的非弹性变形的产生。

2、通过对桥梁隔震设计体系的优化，不仅有利于增强桥梁的整体抗震性，更有利于提升经济效益。这需要进行相关隔震设计原则的应用，保证这些原则的有效操作，实现桥梁整体抗震效能的优化，比如进行桥梁设计的科学性考察，进行其周期增长系统的优化，避免其地震结构的桥梁地段的不良设置，保证其有效施工。隔震装置在桥梁设计中若被采用，则它的上部结构在地震后会产生相对的位移，这将对桥梁的后期使用和功能产生影响，因此在地震后，应当加强对隔震装置的修补和完善。若在桥梁设计时采用了相关的隔震措施，那么应当保证桥梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震设计所起到的抗震性能的大小。

在桥梁抗震设计模块中，进行隔震装置的设计及其结构的优化是必要的，这样可以提升隔震桥梁抗震设计的性能，保证现阶段隔震装置的有效设计。这需要进行弹性反应谱法的应用，这需要针对各个地区的实际情况，展开相关施工规范的优化。它们之间区别不大，主要在于计算公式的不同，这些计算公式是指隔震装置等效刚度的计算和和等效阻尼的计算，与之相对比，那些复杂性强或较为不规则的桥梁，较为常用的方法是时程方法。

3、在弹性反应谱法应用过程中，进行施工计算模块的控制是必要的，从而保证其规范设计体系的健全，保证其内部各个环节的协调。这需要进行隔震装置体系的健全，进行等效阻尼的积极计算，保证顺应地震过程中隔震装置的应用需要，进行隔震装置的变形模块及其地震响应程度的控制。对于目标的实现和达到没有直接的公式可采用，因此这就要求设计人员对桥梁结构地震响应的程度有较好的掌握和预估，地震发生后，较为熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案，方案完成后，再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

在现阶段桥梁隔震设计模块中，进行桥梁附属结构的分析是必要的，这是隔震设计工作的重要基础，通过对附属结构及其构件设计体系的健全，更有利于当下问题的解决，进行限位装置模块、防落梁装置模块、伸缩缝模块等的优化，进行多种方式的地震调查模块及其动力分析模块的优化，满足现阶段的细部构造的应用需要，进一步的提升桥梁的结构动力响应，保证其隔震效果的提升。这就需要相关人员的重视，进行细部构造设计模块的优化，摆正当下的设计工作思维，实现地震响应模块的有效计算，简化其计算的复杂步骤。另外一方面这也是由于在地震响应的计算时附属结构的计算方法较为复杂造成的。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。桥梁设计中的隔震设计是提高桥梁工程质量的重要方面，虽然目前我国的隔震技术还处于初级阶段，但我们应当科学地吸收和借鉴国外的一些技术经验，完善我国国内桥梁设计中的隔震设计，提高桥梁的抗震性能。

四、结束语

同传统桥梁抗震相比，隔震桥梁的设计可以延长结构的周期，从而达到改变结构动力特性的目的，以避开地震能量相对集中的频段，并利用耗能装置来抑制结构的位移，从而达到全面降低结构动力响应的目的。因此，从经济效益、安全效益的角度来看，是很有必要在桥梁设计当中使用隔震技术。