魏一絎

（中國(guó)聯(lián)合工程有限公司，浙江 杭州 310051）

近些年來(lái)，我國(guó)加大交通網(wǎng)絡(luò)布局力度，制定橋梁建設(shè)長(zhǎng)期規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)有計(jì)劃、有步驟地推進(jìn)橋梁建設(shè)。根據(jù)國(guó)家交通部發(fā)布的數(shù)據(jù)，“十三五”期間，共計(jì)投入697億元橋梁建設(shè)資金，改造危橋3.4萬(wàn)座，新建橋梁13.36萬(wàn)座。為保證橋梁運(yùn)行狀態(tài)，控制病害發(fā)生機(jī)率，應(yīng)對(duì)地震等自然災(zāi)害對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響，施工企業(yè)在整個(gè)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)正視隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)系統(tǒng)性探討，逐步完善施工技術(shù)體系。

1 橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)特點(diǎn)

分析橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn)，施工人員實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知觀念的全面轉(zhuǎn)換，明確隔震設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)，推動(dòng)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)置以及技術(shù)應(yīng)用等系列工作穩(wěn)步有序開(kāi)展。

1.1 橋梁結(jié)構(gòu)隔震原理

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年國(guó)內(nèi)共發(fā)生5級(jí)地震37次，地震發(fā)生頻次明顯增加，地震發(fā)生后對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生極大破壞作用，降低了橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，壓縮了服務(wù)年限。近些年來(lái)，相關(guān)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)充分吸收借鑒過(guò)往地震災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)，在分析橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)地震動(dòng)力響應(yīng)、地震損傷機(jī)理以及結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)抗震性能的基礎(chǔ)上，以隔震技術(shù)作為切入點(diǎn)，不斷修正橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，形成穩(wěn)定高效的抗震體系。隔震技術(shù)的目的在于將因地震引發(fā)的地面運(yùn)動(dòng)與橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割，將地震災(zāi)害危害性控制在有效范圍內(nèi)，保證橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型。為全面提升隔震性能，隔震技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)自振周期，通過(guò)自振周期有效控制，阻止地震能量傳入橋梁結(jié)構(gòu)，消除橋梁結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)。除了進(jìn)行自振周期管控之外，在隔震技術(shù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要做好橋梁結(jié)構(gòu)阻尼設(shè)置工作，通過(guò)加大阻尼的方式，提升橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增強(qiáng)地震處置能力，如圖1所示：

圖1 橋梁阻尼器實(shí)物圖

為實(shí)現(xiàn)減震設(shè)計(jì)有效性，消除技術(shù)設(shè)計(jì)盲目性，可以采取能量模型，對(duì)減震設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的量化分析，數(shù)學(xué)模型為Ein=Eve+Ee+Ep+Ei，其中Ei表示隔震設(shè)備能量消耗；Eve表示橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)能與彈性勢(shì)能綜合；Ein表示地震發(fā)生后橋梁結(jié)構(gòu)承受的總量量；Ep表示橋梁結(jié)構(gòu)彈塑性變形引發(fā)的能量損耗；Ee表示橋梁自身的阻尼消耗能力。借助能量構(gòu)成數(shù)學(xué)模型，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員在隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采取行之有效的技術(shù)舉措，通過(guò)消耗地震能量，將橋梁結(jié)構(gòu)塑性耗能控制在合理區(qū)間范圍內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到改善橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目的。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)隔震特點(diǎn)

橋梁隔震設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)在于通過(guò)引導(dǎo)地震能量，隔絕能力傳播路徑，達(dá)到減震、避震目標(biāo)。與傳統(tǒng)抗震技術(shù)相比，隔震結(jié)構(gòu)可以持續(xù)控制地震破壞力，借助柔性支撐結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化地震能力吸收效能，從而最大程度地改善橋梁結(jié)構(gòu)自身形態(tài)，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，全面提升橋梁結(jié)構(gòu)抗震效能。從過(guò)往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，地震發(fā)生后，橋梁出現(xiàn)位移的機(jī)率較高，位移發(fā)生后極易破壞橋梁已有結(jié)構(gòu)。基于這種實(shí)際，在隔震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員通過(guò)阻尼器等設(shè)備組件，對(duì)地震能力進(jìn)行損耗，逐步抵消橋梁自振幅度，從而將橋梁位移量控制在合理范圍內(nèi)，全面提升橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，積極應(yīng)對(duì)地震危害性，降低地震破壞。

2 橋梁結(jié)構(gòu)隔震結(jié)構(gòu)主要類(lèi)型

為全面提升橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力，最大程度地降低地震產(chǎn)生的危害性，延長(zhǎng)橋梁結(jié)構(gòu)使用壽命，減少病害發(fā)生機(jī)率。需要綜合現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，全面細(xì)致地梳理隔震結(jié)構(gòu)主要類(lèi)型，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效性。

經(jīng)過(guò)多年技術(shù)總結(jié)，橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)技術(shù)體系日益健全，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在總結(jié)地震發(fā)生規(guī)律、橋梁破壞機(jī)理的前提下，采取有效性舉措，定向進(jìn)行隔震技術(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能升級(jí)，持續(xù)改善隔震結(jié)構(gòu)技術(shù)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)地震能力有效分割，降低地震對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的危害性。例如，現(xiàn)階段多數(shù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)主要采用地基結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)、上部結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)等新型技術(shù)方案，可以最大程度地屏蔽地震能量，達(dá)到隔絕地震危害區(qū)域，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。具體來(lái)看，地基結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)以橋梁地基結(jié)構(gòu)防護(hù)作為重點(diǎn)，通過(guò)屏蔽隔震以及絕緣隔震等舉措，全面提升地基結(jié)構(gòu)對(duì)于地震能量應(yīng)對(duì)能力。這種技術(shù)處理方式，盡管可以有效屏蔽地震，發(fā)揮隔震效果，但是對(duì)于直下型輸入波，難以發(fā)揮有效作用，表現(xiàn)出技術(shù)局限性?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)主要針對(duì)于橋梁地基，通過(guò)絕緣隔震以及能力吸收隔震等多種方式，持續(xù)增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的隔震能力，提升抗變參數(shù)，保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。上部結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)主要應(yīng)用于橋梁上方結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員通過(guò)隔震裝置，來(lái)完成地震能力的吸收與隔絕，逐步抵消地震能量，實(shí)現(xiàn)隔震功效全面發(fā)揮，推動(dòng)橋梁結(jié)構(gòu)隔震工作有序開(kāi)展。

3 橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用策略

橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)在轉(zhuǎn)換技術(shù)思路的前提下，以科學(xué)性原則與實(shí)用性原則為框架，通過(guò)技術(shù)要素合理化應(yīng)用，設(shè)置橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用體系，確保橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力。

3.1 地基結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)應(yīng)用策略

橋梁地基結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，技術(shù)人員需要精準(zhǔn)把握技術(shù)定位，立足地基結(jié)構(gòu)隔震對(duì)象，通過(guò)對(duì)屏蔽隔震與絕緣隔震等相關(guān)路徑的構(gòu)建，持續(xù)強(qiáng)化隔震能力，優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)布局。實(shí)際操作過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員在屏蔽隔震技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)模與施工場(chǎng)景，按照相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行地基可操作處理，將屏蔽板埋設(shè)在開(kāi)挖內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)置可以有效隔阻地震力學(xué)波，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化的地震波應(yīng)對(duì)能力。為提升屏蔽板隔震能力，技術(shù)人員需要采取更為直接的技術(shù)處理方式，組織人員對(duì)屏蔽板進(jìn)行質(zhì)量管理，制定切實(shí)可行的采購(gòu)計(jì)劃，避免質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，影響最終隔震效果。在進(jìn)行絕緣隔震的技術(shù)處理環(huán)節(jié)，其原理在于通過(guò)剛度較強(qiáng)或者地質(zhì)較軟的地基抵消地震地基輸入波，從而產(chǎn)生較好的隔震與減震效果。為達(dá)到這種技術(shù)目標(biāo)，技術(shù)人員以科學(xué)性原則與實(shí)用性原則為框架，綜合橋梁地基地質(zhì)特性，有序做好隔震技術(shù)處理，確保地基結(jié)構(gòu)隔震效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

3.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)應(yīng)用策略

橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)主要作用于橋梁地基結(jié)構(gòu)，在地基結(jié)構(gòu)與上方結(jié)構(gòu)之間，安裝隔震裝置，從而增強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗震能力。實(shí)際技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員主要利用絕緣隔震、能量吸收隔震兩種處理方式，通過(guò)多元化隔震方案，搭建起完備化隔震技術(shù)體系。實(shí)際操作環(huán)節(jié)，在橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)絕緣隔震技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，技術(shù)人員可以借助滾動(dòng)軸承，來(lái)起到隔震效果，在軸承參與下，最大程度阻隔地震產(chǎn)生的破壞力。為確保滾動(dòng)軸承隔震作用充分發(fā)揮，技術(shù)人員需要嚴(yán)格遵循科學(xué)性原則與實(shí)用性原則，綜合評(píng)估滾動(dòng)軸承性能，選擇軸承類(lèi)型，采取有效舉措，加速現(xiàn)有軸承施工流程的完善，確保軸承施工效果，減少隔震技術(shù)漏洞的出現(xiàn)，全面增強(qiáng)隔震技術(shù)應(yīng)用能力。能量吸收隔震在應(yīng)用過(guò)程中，技術(shù)人員主要通過(guò)減震裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)系列設(shè)備有效參與，提升橋梁結(jié)構(gòu)抗變能力，從而延長(zhǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，強(qiáng)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)變能力。從過(guò)往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，部分設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在能量吸收隔震技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，沒(méi)有能夠吸收借鑒以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的吸收隔震技術(shù)模塊進(jìn)行整體評(píng)估，評(píng)估環(huán)節(jié)缺失，使得整個(gè)橋梁對(duì)于地震能量吸收與處置成效受到限制，放大了地震能力破壞作用，引發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)變形等情況，造成結(jié)構(gòu)損傷?；谶@種認(rèn)知，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在能量吸收隔震技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，設(shè)置系統(tǒng)化、完備化能量吸收隔震評(píng)估方案，對(duì)技術(shù)應(yīng)用成效、技術(shù)應(yīng)用可行性進(jìn)行科學(xué)分析，根據(jù)分析結(jié)果，采取必要舉措，進(jìn)行能量吸收隔震技術(shù)方案的優(yōu)化，通過(guò)完善能量吸收隔震施工方案，定向提升橋梁結(jié)構(gòu)的隔震能力，有效解決能量吸收隔震技術(shù)應(yīng)用效果不佳等問(wèn)題。

3.3 上部結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)應(yīng)用策略

橋梁上部結(jié)構(gòu)在隔震技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要依托隔震裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)階段相關(guān)隔震裝置類(lèi)型較多，技術(shù)構(gòu)成復(fù)雜，為保證隔震技術(shù)應(yīng)用效果，技術(shù)人員需要從附加振動(dòng)隔震、能量吸收隔震兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)隔震技術(shù)方案的精準(zhǔn)選擇，改善上部結(jié)構(gòu)隔震性能，發(fā)揮技術(shù)部?jī)?yōu)勢(shì)。在附加振動(dòng)隔震技術(shù)處置環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要在振動(dòng)結(jié)構(gòu)周邊區(qū)域，增設(shè)與橋梁本身載荷無(wú)關(guān)的振動(dòng)體，一旦地震發(fā)生后，橋梁自身受到的振動(dòng)能量快速轉(zhuǎn)移到振動(dòng)體，從而消除地震能力產(chǎn)生的沖擊作用，降低地震帶來(lái)的橋梁結(jié)構(gòu)破壞作用。在能量吸收隔震技術(shù)規(guī)劃與應(yīng)用環(huán)節(jié)，可以充分吸收借鑒橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能量吸收隔震技術(shù)優(yōu)勢(shì)，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，明確技術(shù)要求，搭建起完整的隔震技術(shù)應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)科學(xué)聯(lián)動(dòng)，將地震波進(jìn)行有效轉(zhuǎn)移，隔絕地震能量危害性。例如通過(guò)增設(shè)阻尼裝置的方式，順利完成地震能量隔絕，通過(guò)地震能量科學(xué)處置，持續(xù)增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4 橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

精準(zhǔn)把握橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)，梳理隔震設(shè)計(jì)技術(shù)脈絡(luò)，穩(wěn)步消除隔震設(shè)計(jì)盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的穩(wěn)步提升，為后續(xù)橋梁運(yùn)行管理等工作有序開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4.1 細(xì)致評(píng)估隔震技術(shù)應(yīng)用條件

從現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，橋梁隔震技術(shù)類(lèi)型多樣，為保證隔震技術(shù)應(yīng)用成效，發(fā)揮橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)于地震災(zāi)害的應(yīng)對(duì)能力，有效防范橋梁結(jié)構(gòu)病害，施工團(tuán)隊(duì)在整個(gè)隔震技術(shù)方案規(guī)劃、應(yīng)用以及管理過(guò)程中，施工人員需要從前期準(zhǔn)備入手，組織人員進(jìn)行實(shí)地勘察，評(píng)估隔震技術(shù)應(yīng)用前提，結(jié)合隔震技術(shù)使用條件，開(kāi)展綜合性選擇。為確保選擇有效性，需要評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)是否存在剛性橋墩、橋梁所處區(qū)域地震發(fā)生概率、橋梁結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)共振可能性，通過(guò)系統(tǒng)化評(píng)估與綜合化分析，科學(xué)論證隔震技術(shù)方案可行性，避免隔震技術(shù)選擇不合理，影響最終實(shí)際的隔震效果，降低地震對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的危害性，消除潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，確保隔震技術(shù)應(yīng)用成效。

4.2 健全完善隔震技術(shù)應(yīng)用原則

橋梁結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)體系構(gòu)建環(huán)節(jié)，為保證隔震技術(shù)有效利用，在科學(xué)性原則、實(shí)用性原則引導(dǎo)下，系統(tǒng)梳理隔震技術(shù)應(yīng)用要求，細(xì)化隔震技術(shù)應(yīng)用條件，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)技術(shù)要求以及應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)置隔震技術(shù)應(yīng)用模塊，以持續(xù)提升橋梁結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)水平。在科學(xué)性原則引導(dǎo)下，施工人員應(yīng)當(dāng)綜合系列要素，在明確隔震技術(shù)原理、隔震流程的前提下，優(yōu)化隔震技術(shù)應(yīng)用流程，厘清隔震技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)隔震技術(shù)精準(zhǔn)化應(yīng)用，確保隔震設(shè)計(jì)效果，發(fā)揮隔震技術(shù)優(yōu)勢(shì)。為降低橋梁結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)應(yīng)用難度，消除潛在風(fēng)險(xiǎn)，施工人員應(yīng)當(dāng)遵循實(shí)用性原則，從隔震技術(shù)可行性角度出發(fā)，兼顧隔震技術(shù)應(yīng)用效果與成本管理要求，逐步增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)有效性，為后續(xù)施工技術(shù)應(yīng)用、施工流程管理等活動(dòng)有序開(kāi)展創(chuàng)造便利條件，切實(shí)提升橋梁結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)管理效率。

4.3 持續(xù)提升隔震技術(shù)應(yīng)用模塊

隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，可以從粘滯阻尼器、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等技術(shù)類(lèi)型選擇入手，通過(guò)隔震技術(shù)合理化應(yīng)用，持續(xù)提升橋梁設(shè)計(jì)有效性，增強(qiáng)橋梁抗震能力。具體來(lái)看，粘滯阻尼器作為常見(jiàn)能耗裝置，在適應(yīng)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)綜合橋梁所處區(qū)域的氣候、地質(zhì)等環(huán)境要素，采取相關(guān)技術(shù)方案，對(duì)粘滯阻尼器參數(shù)進(jìn)行必要調(diào)整，通過(guò)技術(shù)調(diào)整，提升變形應(yīng)對(duì)能力，持續(xù)改善隔震技術(shù)水平，確保橋梁合理化應(yīng)用水平。鉛芯橡膠支座應(yīng)用中，施工人員需要確保分層橡膠之間連接的緊密程度，通過(guò)分析力學(xué)特性，做好技術(shù)設(shè)備選擇，通過(guò)設(shè)備選型，提升鉛芯橡膠支座的耐疲勞性能，確保設(shè)備剛度與屈服度，通過(guò)性能優(yōu)化，將地震產(chǎn)生的能量進(jìn)行有效損耗，從而發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，隔震技術(shù)方案的合理化應(yīng)用，對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)方案的可行性有著極大裨益，是全面增強(qiáng)橋梁抗震能力重要舉措。文章在分析橋梁結(jié)構(gòu)隔震基本原理與技術(shù)特點(diǎn)前提下，多維度出發(fā)，探討橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)方法，明確隔震設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)，形成系統(tǒng)完備隔震技術(shù)模式。