简述桥梁设计中的减隔震设计

摘要：随着市场经济体制的不断深化，社会对于桥梁工程的关注程度也愈加重视。桥梁作为城市中一道靓丽的风景线，在面对地震等不定因素的到来时，如何能够实现桥梁的抗震功能，这对发展现代交通系统、实现城市的繁荣稳定非常具有研究意义。本文对隔震设计的作用及其特点、设计原则、设计方法及注意事项进行了探讨。

关键词：桥梁 隔震 减震 设计

中图分类号：K928文献标识码： A

正文：

隔震装置在桥梁隔震设计中非常重要，通过安装桥梁隔震装置，使得桥梁的上部结构能够在发生地震时避免产生或者减少相对位移，从而减轻桥梁后期的养护费用，使桥梁的使用功能得到一个稳定的保证。另外，安装阻尼器的目的也是通过提高阻尼效果来以此减轻地震作用力对桥梁产生的危害。

一、 隔震设计的作用及其特点

1.桥梁隔震设计的作用

桥梁隔震设计的好处体现在很多方面，其主要有以下几点。（1）调整桥梁水平方向上刚度的作用，从而提高扭力平衡的问题，有效降低地震力。（2）加强对桥梁隔震系统的设计，使得其抗震性能优于没有采用抗震装置的桥梁。这样做既不影响工程造价，又对桥梁的质量有一个很好的保障，进而提高了桥梁的性价比。（3）加强桥梁隔震设计可以保护桥梁的基础部位，提高桥梁结构的承载力和逐渐衰减地震后地震力对桥梁结构各支座间的受力。（4）地震后，桥梁的上下部结构很有可能会出现超出设计弹性范围的现象，而采用隔震设计可以很好的避免这种现象的发生。即使是说消除也不为过，从而有效避免桥梁结构的变形。

2. 隔震技术的特点

桥梁中安装隔震装置的目的是为了延长桥梁的寿命周期，通过安装隔震装置，可以使得桥梁在面临地震时能够很好的消耗地震能量，降低因地震所引起的一系列结构破坏及桥梁主体发生变化所带来的影响。因此，在对桥梁隔震的设计中，一定要保障设计的合理性，巧妙的运用新技术实现桥梁抗震系统相关的构件能够拥有很好的弹性及可塑性。关于该项技术在设计中的使用性，其不仅仅能够发挥出降低成本的功效，还能够显著的提升构件的使用寿命，其较之于一般的设计更加的具有效益。对于桥梁墩柱的维护，此举能够起到减弱延性需要的意义。另外，地震时很有可能会造成桥梁下部结构超出设计所允许的最大弹性变形范围，这一点在地震后都是难以修复或者很难发现的地方。因此，加强对桥梁上部构造的抗震性能的设计，可以很好的消除桥梁上部构件因非弹性变化所带来的负面影响。

二、 隔震设计的设计原理及其基本原则

桥梁设计的隔震设计的主要原则是在桥梁设计阶段，使用隔震装置，以便桥梁面对地震时能够使得水平方向上获得较温和的力，减少纵向桥梁构件的压力。另外，施工中想要做好桥梁的隔震还需要设置阻尼器，可通过提高阻尼器的反应力来减缓桥梁纵向所受到的地震力。

1. 设计原理解析

隔震设计是由防震措施发展到一定时期演变而来的产物，隔震设计的原理恰如其名“隔震”，即为减小地震对桥梁构造产生的一些不安定的影响。在平时的设计和建设时期，提升抗地震力的措施一般是提升其总体的强度等。比对来看，隔震设计关键是添加了柔性要素。使能够确保桥梁关键的构件能够和横向的活动在特定的时期之中降低关联，确保关键的构造在震后不会出现破损性的现象。此时，构造的相应速率会较之于地表的速率要低一些。此外，由于阻尼的设计，阻尼有效地将地震所产生的能量消耗掉。当能量被转移到上桥和隔离结构力的时候，地震作用力已经被大大降低，从而达到保护桥梁结构的目的。

2. 隔震设计原则分析

桥梁隔震设计是有效提高桥梁隔震效果的主要措施，借此来充分提升桥梁抗震的水平或是加强桥梁的抗震功能。但是在实施这项措施的时候，要有一些确实可行的方法来实现，否则就不可能达到理想中的效果。为了实现以上这些，就必须要做到以下几点的分析。针对桥梁是否适合加上抗震装置这点，应在设计初期就做好认真的分析。如若不适合安装隔震装置，就早期做好预算，避免不必要的建设浪费，这可以依照地震之后桥梁隔震效果作为参考信息。在桥梁设计时，应该对施工附近的地质环境进行仔细的勘察。尤其是桥梁施工地点的地基勘测，从数据报告上仔细分析，全面考虑，一个隔震性能良好的桥梁必须要有一个坚实的地质条件为基础。另外，隔震装置的选择上，应尽可能选择那些抗震性能良好的隔震装置。在满足隔震效果的同时，还应清楚了解隔震装置为桥梁缓解的受力大小范围，从而科学的选用隔震装置。

三、 桥梁的隔震设计

1. 隔震装置的设计

在桥梁的隔震抗震设计中，其中最主要的两点是对隔震装置的设计和其他相关结构的优化设计。其中，前者是隔震的设计中心。目前，弹性反应谱方法越来越广泛地被应用于桥梁的隔震设计，已被大多数国家所采用，包括日本、法国、美国、中国等。由于文化的差异，各个国家之间对于桥梁隔震设计的规范也略有不同。这样一来，对于隔震装置中等效阻尼的计算和等效刚度的计算也会因为他们所使用计算公式的差异而有所差别。而对于一些构造复杂和不规则的桥梁，则现阶段通常采用的方法基本上都是时程方法。弹性反应谱方法之所以能够在现阶段的桥梁隔震设计中得到广泛应用，主要是因为弹性反应谱方法的计算较为简单。另一个原因，是因为该方法的计算与现有的规范计算方法较为接近，这样容易让人接受。此外，在进行隔震设计时，还应该注意隔震装置中的最大变形程度与隔震装置的等效阻尼和等效刚度的大小有着密切关联。与此同时，还应考虑地震导致隔震装置所引起的变形和此时桥梁的地震响应程度之间的关联。从这里来看，现阶段我国桥梁隔震设计还处于萌芽阶段。参照国外的案例，采用弹性反应谱方法对桥梁隔震进行设计还需要不断的完善和后期对数据归纳总结。上文中也有提及各个国家的计算方式各不相同，在这一点上我们无从借鉴，但可以参照国外的设计思路。在地震发生之后，做好对桥梁结构地震反应程度的预判，找一些工作经验较为丰富的设计师制作设计方案。之后通过一系列的流程分析、验证其设计的合理与否。

2. 细部构造的设计

由防落梁装置、伸缩缝和限位装置组成的桥梁附属结构在桥梁的隔震设计中拥有着非常大的作用。通过对大量地震调查和动态时程分析我们可以看到，这些结构是桥梁结构的动态响应和振动隔离效果的主要方面。可是许许多多的设计人员会把细部结构忘记甚至是忽略不计，出现这样的问题也是因为计算附属结构的方法太复杂而产生出来。因此，对于细部结构的设计，设计人员应重视起来，加强这方面的设计，使桥梁的抗震能力大幅度的提高。

四、桥梁设计中的隔震设计需要注意的问题

为了协调基础隔震桥梁的基部体积，在建造有隔震功能的桥梁时，和普通的桥梁一样，让基础隔震结构的下部结构与地基直接结合，在隔震层下再做一些抗震措施。即在设计桥梁的隔震结构时，需要注意保持桥梁结构和隔震层平移一致，然后设计成水平缝，还要注重桥梁美感。在布置隔震装置时要做到:

① 隔震层的水平刚度要适应水平方向的地面震动的影响。不管桥梁遇到强风状况，还是遇到剧烈的地面震动，桥梁的隔震层都要保持足够的刚度，可以发生柔软性的变形。

② 水平刚度中心位置与隔震层上部结构保持重心一致，防止两者之间发生偏差。

③ 根据隔震装置的竖向刚度，设计好隔震装置竖向承载的效果，使隔震装置的竖向水平移动值可以在一定的范围内波动。

④ 在隔震装置设备水平变形能力的基础上，还要加大其竖向的承受能力，只有这样，才能在桥梁遇到强烈的地面震动时具有强大的桥梁隔震效果，使桥梁可以保持坚固，避免桥梁受到地面震动的影响而倒塌。

⑤ 保持桥梁隔震装置的自动复位功能，在桥梁经受了强烈的地面震动后，可以在一定程度上还原到原来的位置，也能防止余震的影响。

⑥ 设置好隔震装置的阻尼，使之保持一定的稳定性，削弱桥梁受到承载力以及温差的影响。

⑦ 保持桥梁隔震装置的耐久性，可以让隔震装置在桥梁的使用年限内发挥出较高的隔震效果，此外还要注意隔震装置的抗老化性、抗变异性以及抗劳损性。例如，某桥梁内采用了隔震技术，用橡胶垫叠层来构成桥梁的隔震装置，在模拟地面震动的作用下，有关人员计算出了该桥梁的剪力地震效果，得出隔震结构大大延长了第一抗震周期，延长后的第一抗震周期差不多是原来的 4 倍; 桥梁的隔震结构振型参与指数很大; 桥梁隔震结构的层间位移以及地震潜力和原来相比明显减小。

五、 结语

综上所述，桥梁作为城市建设中一道靓丽的风景线，其工程质量一定要有严格的保证。为了实现桥梁工程质量的提升，促进桥梁设计体系的健全，对桥梁设计中隔震设计环节的优化是非常必要的。

参考文献

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[2]黄福伟,许晓锋,郑万山.桥梁抗震加固技术现状及发展趋势[J].公路交通技术,2003(05).

[3]李勇刚,桥梁减震隔震技术[J].山西建筑,2007(30)