趙志一

摘要： 隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)進程的推進，市政橋梁項目在緩解城市交通壓力，完善城市交通網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮了非常突出的作用。市政橋梁項目本身具有建設(shè)規(guī)模大、交通功能強、避讓因素多、結(jié)構(gòu)形式復雜、設(shè)計要求高等特征，對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就有了更高的要求。其中橋梁減隔震設(shè)計更是決定其穩(wěn)固性、耐久性、安全性以及使用性能發(fā)揮的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以加強其科學設(shè)計顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞： 橋梁設(shè)計;隔震設(shè)計;應(yīng)用

【中圖分類號】 U442.55【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）16-0039-02

1減隔震設(shè)計的特征

（1）有效減輕地震對橋梁的損毀程度。有效分解橋梁結(jié)構(gòu)之間的受力情況，從而在地震發(fā)生時候降低橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性，減輕地震危害。（2）有效提升橋梁工程的整體穩(wěn)定性。通過減隔震設(shè)計可以在很大程度上提升橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能，優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸、降低結(jié)構(gòu)配筋，可有效降低橋梁工程的造價。（3）防震效果良好。經(jīng)實際工程驗證和結(jié)構(gòu)驗算表明采用減隔震設(shè)計技術(shù)設(shè)計的橋梁的抗震性能要遠優(yōu)于原常規(guī)的抗震技術(shù)。

2隔震設(shè)計的必要性及基本原則

2.1隔震設(shè)計的必要性

近些年，隨著我國城市的迅速崛起，橋梁在疏解城市交通方面發(fā)揮著越來越重要的作用，建設(shè)在人員密集區(qū)的橋梁也越來越多，更為明顯的是在高地震烈度地區(qū)建設(shè)的橋梁規(guī)模越來越大，因此地震等自然災(zāi)害對橋梁造成損害對人民生命和財產(chǎn)的危害的情況也正在得到更多的關(guān)注，這就對橋梁的減隔震設(shè)計提出了新的要求。

在眾多的橋梁抗震設(shè)計過，減隔震設(shè)計的優(yōu)勢在以下方面比較明顯：

（1）橋梁工程減隔震設(shè)計過程中可通過設(shè)置隔振器在一定程度上延長結(jié)構(gòu)的自振周期，橋梁上下部結(jié)構(gòu)通過隔振器將地震力進行有效分解，降低地震力對橋梁上部結(jié)構(gòu)的沖擊作用，以此避免上部結(jié)構(gòu)由于地震力帶來的巨大損害;（2）橋梁工程上部結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采用減隔震設(shè)計，能夠在一定程度上調(diào)節(jié)橋梁的橫向剛度，避免在地震發(fā)生時橋梁的局部結(jié)構(gòu)因地震沖擊發(fā)生變形，增大橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，降低地震對橋梁工程整體使用功能影響;（3）在橋梁減隔震設(shè)計過程中安裝阻尼器可有效減小結(jié)構(gòu)配筋，改變構(gòu)件受力狀態(tài)，減少工程投資。（4）橋梁減隔震設(shè)計中的支座材質(zhì)不同于普通橡膠支座，受溫度影響較小，在結(jié)構(gòu)計算時可有效降低由于溫度帶來的水平力，一方面減少群樁樁頂反力，一方面能夠有效減小多跨連續(xù)梁對伸縮縫的變形要求。

2.2減隔震設(shè)計要考慮的主要因素

（1）對橋梁所處的環(huán)境進行充分調(diào)查、分析，判定橋梁抗震設(shè)防標準，分析橋位處地質(zhì)條件，對區(qū)域地質(zhì)情況進行全面的調(diào)查和研究，依次作為擬定橋梁結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)資料。

（2）明確制約橋梁跨徑的方案的相關(guān)因素，在了解地下管線、地下道路、景觀需求等制約因素的前提下結(jié)合當?shù)卦O(shè)計習慣，制定適合具體項目的橋梁上下部結(jié)構(gòu)，并判斷該橋梁工程是否適合進行相應(yīng)的隔震設(shè)計，若進行減隔震設(shè)計尚應(yīng)分析減隔震措施與橋梁上下部結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性。

（3）分析橋梁所處的地理位置，若在交通流量大、人員密集的市區(qū)內(nèi)，建議提高抗震設(shè)防等級。

3使用減隔震技術(shù)的優(yōu)缺點

3.1減隔震技術(shù)的優(yōu)勢

減隔震技術(shù)的優(yōu)勢：（1）在橋梁結(jié)構(gòu)當中運用減隔震技術(shù)，對橋梁各個結(jié)構(gòu)進行合理的調(diào)整與布局，這樣可以充分的發(fā)揮出橋墩和橋臺的抗震作用，使橋梁整體的抗震能力得到有效的提高。（2）當橋梁橫向?qū)挾容^寬的時候，橋梁結(jié)構(gòu)橫向剛度較大，這就會導致結(jié)構(gòu)抗震的需求大，在對橋梁的橫向進行抗震的時候，需要對剛度進行有效的調(diào)整，從而使橋梁橫向的地震反應(yīng)得到有效的降低，最終可以使橋梁整體的抗震效果得到一定程度上的提高。（3）在對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當中，可以設(shè)計隔震系統(tǒng)限位裝置來減少結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)，這樣可以有效的避免出現(xiàn)相關(guān)的落梁震害等情況。（4）在對部分橋梁的橋墩和樁基等部位進行檢查和修復的時候是很難完成的，可以使用隔震技術(shù)，從而避免發(fā)生變形或者破壞。

3.2減隔震技術(shù)的不足

在橋梁結(jié)構(gòu)當中應(yīng)用減隔震技術(shù)，主要是為了在發(fā)生地震的時候減震、隔震等，可以充分的發(fā)揮出自身的優(yōu)勢與價值，其他的抗震構(gòu)件成為輔助作用，這樣就要對橋梁結(jié)構(gòu)體系的抗震等進行清晰的掌握與了解。因此，在使用減隔震技術(shù)的時候，要對相關(guān)的工作人員進行一定的培訓，同時要提醒工作人員要對減隔震技術(shù)的一些構(gòu)造措施、細節(jié)進行格外的關(guān)注，目前我國還沒有較為完善的橋梁減隔震技術(shù)的設(shè)計規(guī)范，同時也缺少一定的經(jīng)驗，在對構(gòu)造細節(jié)、措施等方面沒有較為完善的辦法，如果這些方面設(shè)計的不合理的話。就會使減隔震技術(shù)沒有辦法充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢與價值，甚至還存在著有害的情況。

4橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計的措施

4.1粘滯阻尼器的合理應(yīng)用

橋梁設(shè)計的工作人員在對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當中，要對使用粘滯阻尼器進行充分的考慮，這樣可以有效的提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能，具有一定的抗震作用。粘滯阻尼器應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)建筑上面有著十分重要的影響，其可以在一定程度上面起到防震減震的作用，粘滯阻尼器會設(shè)置在塔梁中間，使橋梁橋墩的變形變小，我國重慶的大橋在設(shè)計建造的過程當中應(yīng)用了粘滯阻尼器，粘滯阻尼器充分地發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢與價值。從這一事例當中可以看出科學合理的使用粘滯阻尼器可有效地提高橋梁的抗震能力，使其安全性能得到充分的發(fā)揮。

4.2擺式滑動摩擦支座的應(yīng)用

橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作人員在對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當中，還要科學合理的使用擺式滑動摩擦支座，這樣可以有效地提高橋梁的抗震安全性能，其主要是將滑動摩擦制支座和鐘擺概念進行科學合理的結(jié)合，可以形成一種減隔震裝置。擺式滑動摩擦支座應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)減震當中，可以將地震能量進行有效的消耗，在應(yīng)用的過程當中有著十分重要的影響，曲面摩擦可以將能量進行有效地消耗，為橋梁提供一定的能量，但是在對擺式滑動摩擦支座進行建造的過程當中，要充分的考慮實際情況，設(shè)計出科學合理的支座，這樣才可以將擺式滑動摩擦支座充分的發(fā)揮出自身的優(yōu)勢與價值，更好地起到減震、防震的作用。在我國應(yīng)用到了擺式滑動摩擦支座的是蘇通大橋和長江大橋引橋。

4.3鉛芯橡膠支座

這種隔震結(jié)構(gòu)形式對于提升橋梁抗震性能有著非常高的優(yōu)勢，能夠使得橋梁在正常運營的過程中具備較高的安全性和穩(wěn)定性，即使發(fā)生地震也不會產(chǎn)生嚴重的危害問題。鉛芯橡膠支座的結(jié)構(gòu)形式，主要是把若干鉛芯結(jié)構(gòu)全部都插入到橡膠支座中，要按照設(shè)計方案分層插入，從而可以組合成為一套完整的抗震結(jié)構(gòu)形式。因為鉛芯的力學性能非常強，能夠使得整個橡膠支座具備比較高的抗震效果。此外，鉛芯橡膠支座的屈服應(yīng)力非常小，初始剪切應(yīng)力則會相對較大，同時還具備較高的彈塑性、耐久性，能夠循環(huán)利用整個結(jié)構(gòu)，同時能夠全面的提升到整體橋梁工程的抗震效果，是當前我國橋梁工程中應(yīng)用最為普遍的抗震結(jié)構(gòu)形式，可以達到橋梁的正常使用需要。

4.4節(jié)點抗震設(shè)計要點

在整體橋梁結(jié)構(gòu)當中，節(jié)點本身是重要的傳力構(gòu)件，肩負著承受和傳遞荷載的作用，并且節(jié)點可以有機聯(lián)系橋墩結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)，確保整個橋梁結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)固性。從某種程度上來講，節(jié)點這一橋梁項目結(jié)構(gòu)構(gòu)件也可以起到保護整體結(jié)構(gòu)可靠性與穩(wěn)定性的作用，所以對其強度與剛度需要注意有效控制。根據(jù)大量的橋梁工程設(shè)計和建設(shè)經(jīng)驗可知，當蓋梁剛度和橋墩剛度較為接近時，在地震發(fā)生時產(chǎn)生的橫向慣性力極有可能會對影響橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，造成受力分布不均勻，相應(yīng)節(jié)點區(qū)域所設(shè)置的箍筋會受更大的作用力，這樣勢必降低部分節(jié)點的剛度，影響結(jié)構(gòu)在地震力作用下的整體穩(wěn)定性，所以在橋梁減隔震設(shè)計過程中加強節(jié)點抗震設(shè)計是一項重要環(huán)節(jié)。

4.5基于“性能”抗震設(shè)計

基于性能的抗震設(shè)計最早的設(shè)計就是應(yīng)用在橋梁工程中，是20世紀90年代由美國科學家和工程師首先提出的，其基本思想是指所設(shè)計的構(gòu)筑物在使用期間可以滿足預(yù)定的功能需求。因此在市政或者公路橋梁的設(shè)計過程中首先要明確橋梁抗震設(shè)計要達到的預(yù)期目的和功能需求，其次需要根據(jù)結(jié)構(gòu)計算和實際分析來界定抗震性能和減隔震性能。抗震性能主要是指有限破壞狀態(tài)同結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)的構(gòu)建破壞因素之間具有一定聯(lián)系性。對結(jié)構(gòu)本身的破壞程度可描述為三種情況即：不造成結(jié)構(gòu)整體破壞或倒塌（大震不倒），修復后可以繼續(xù)使用（中震可修），不損壞（小震不壞）三個基本性能水平。在充分明確抗震性能設(shè)計的基礎(chǔ)上，還要注意進一步明確橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的實際目標性能，之后結(jié)合《公路橋梁抗震設(shè)計細則》、《城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)設(shè)計規(guī)范、細則等進行科學設(shè)計，力求可以最大程度提升結(jié)構(gòu)減隔震設(shè)計的質(zhì)量。

結(jié)論

橋梁設(shè)計工作中，企業(yè)應(yīng)該樹立正確的觀念意識，遵循科學化的工作原則，有效開展各方面的隔震設(shè)計工作，優(yōu)化相關(guān)的工作機制與模式，改善目前的隔震設(shè)計現(xiàn)狀。實際工作中應(yīng)該遵循基本的隔震設(shè)計工作原則，統(tǒng)一相關(guān)的工作標準，不斷增強整體的隔震設(shè)計工作科學性與合理性，優(yōu)化各方面的工作模式與體系，改善橋梁工程的抗震性能，發(fā)揮隔震裝置與基礎(chǔ)設(shè)施的積極作用，達到預(yù)期的工作目標。

參考文獻

[1]周波，魏鱺鋆，宋新龍.基于地震易損性的連續(xù)梁橋減隔震方案研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2019，15（11）：118-122.

[2]石巖，李軍，秦洪果，鐘正午，王玉玲.減隔震橋梁設(shè)計方法及抗震性能研究綜述[J].地震工程學報，2019，41（05）：1121-1132.