关于桥梁设计的隔震设计的重要性研究

■袁 彪 ■身份证号码:362202198708074536

1 隔震设计概述

1.1 隔震设计的特点

在进行桥梁设计时进行隔震设计，应用抗震隔震技术，其主要目的是通过隔震装置起到消减地震能量、减少地震对桥梁结构的破坏程度、延长桥梁的使用寿命。因此，桥梁隔震设计必须科学、合理，确保抗震系统具备较强的可塑性和弹性。在桥梁建筑中采用隔震技术，一方面，能够提高桥梁的使用性能，降低工程造价，且高于常规设计的抗震性能，并能够有效减少桥梁墩柱的延性需求，满足桥梁墩柱的保护作用;另一方面，对桥梁上部结构采取隔震措施，能够避免地震作用导致的桥梁下部结构超过弹性范围;此外，对于地震发生后难以修复或检查的位置，隔震技术能够减少或消除这些部位的非弹性变形。

1.2 隔震设计的原理

隔震技术是对抗震技术的发展，属于新的桥梁防震形式，其作用并不是抵抗地震能量，而是减小地震作用，从而保证桥梁结构不会受到损坏，提高了桥梁的抗震性能。一般情况下，在对桥梁进行设计和施工时，增强桥梁抗震作用的方式是提高桥梁的变形能力和整体强度，而隔震技术则是在桥梁中采取必要的柔性装置，有效减少桥梁重要构件与地面运动的关联性，确保重要构件不会在地震作用下出现破坏性损伤，使结构反应的加速度小于地面加速度，此外，桥梁设计中的阻尼设计能够有效消耗地震能量，在能量传递至桥梁隔震结构和桥梁上部时，其破坏作用已经降低。

2 桥梁设计中隔震设计的重要性及优势

2.1 隔震设计的重要性

桥梁设计的隔震设计主要是在建设桥梁的过程中安装隔震装置，使桥梁得到水平方向的柔性支承，延长了水平方向的结构周期，并通过安装阻尼装置，增强桥梁结构的阻尼效应，在发生地震时起到消耗或减少地震能量的作用。目前，我国的隔震设计经过不断研究和探索，也取得了重大突破，但仍缺乏综合性和系统性，隔震设计方法仍需要参考或借鉴外国的研究成果和经验。

2.2 隔震设计的优势

在桥梁设计的过程中进行隔震设计，能够有效分解并改善地震作用力在桥梁结构支座的分布状况，对桥梁基础部位起到保护作用，并有效保护和支撑了桥梁上部结构。同时，桥梁设计的隔震设计具有调节结构横向刚度的功能，解决了桥梁结构的平衡扭转问题，消耗地震作用。在对桥梁上部结构进行设计时，隔震设计能够降低甚至消除震后桥梁结构产生的超出弹性范围的情况，避免结构局部出现变形。此外，隔震设计由于普通的抗震设计效果，确保了工程质量，也无需增加施工成本;桥梁隔震设计中的隔震支座在正常使用时，虽然受温度等外界因素影响会发生变形，但是变形量较小，适用于高架桥梁中的连续多跨桥梁，有利于减少伸缩缝的设置。与没有进行隔震设计的桥梁相比，隔震设计桥梁在经历地震后，便于更换隔震装置，施工简便、维修时间短、维修费用低。

3 桥梁设计中隔震设计的具体实施

3.1 隔震设计的原则

桥梁设计抗震性能的一个重要要求即为隔震设计。隔震设计必须遵循基本设计原则:在进行隔震设计前，科学考察桥梁是否适合隔震设计，考察依据是增长结构周期后隔震系统是否能够提高吸收的地震能量。不适宜采取隔震设计的桥梁不得进行盲目施工。此外，设置隔震装置后，桥梁的上下部结构及地基在地震灾害发生时会出现耦联响应，引发不必要振动。一般情况下，适宜设置隔震装置的情况是桥梁的地基牢固、地震响应稳定和桥梁固有周期短、桥梁下部结构刚度较大。

如果在桥梁设计中采用隔震装置，则桥梁上部结构在地震作用下会发生位移，直接影响桥梁的使用性能，因此在震后需要对隔震装置进行修补和完善。桥梁设计的隔震设计必须确保采取隔震措施的桥梁的抗震性能大于常规抗震设计桥梁的抗震性能;在进行隔震措施前，需要科学勘测桥梁地基和周边的地质环境情况，隔震桥梁周边要具备坚实的地质基础，不宜对软性地基修建的桥梁实施隔震设计;设置隔震装置时，应根据桥梁的力学性能选择隔震性能良好且结构简单的装置，且确保隔震装置能够在地震持续发生时发挥作用。

3.2 具体的隔震设计

(1)设计隔震装置。对隔震装置和其他构件进行设计是桥梁隔震设计的主要方面。设计隔震装置是隔震设计的关键和核心。目前，采用较多的隔震设计是弹性反应谱设计方法。弹性反应谱法在不同国家具有不同规范，其主要区别是计算公式，这些公式主要计算隔震装置的等效阻尼和等效刚度。由于桥梁的地震响应与隔震装置振幅存在必然联系，所以在计算时需要考虑隔震装置的最大振幅。针对不规则或结构复杂的桥梁则使用时程分析方法。时程法隔震设计需要考虑应用弹性装置的范围，计算弹性性能，确保弹性装置设置合理。

弹性反应谱法与时程法相比，应用更为普遍，施工计算简单，接近现阶段的计算规范，易于接受。而且，隔震装置的等效阻尼和等效刚度计算与地震时隔震装置的最大变形相关，而隔震装置变形又对桥梁的地震响应产生直接影响，所以通常采取反应谱法设计桥梁隔震装置，并不断进行调整和完善。在实施具体计算时，并没有可以直接套用的公式，所以要求设计人员充分掌握并估算桥梁的地震响应程度，在发生地震后，工程师能够根据长期积累的工作经验制定初步设计方案，完成方案后，再通过时程分析法验证隔震设计的合理性。

(2)设计附属结构。设计桥梁附属构造同样在桥梁设计中发挥重要作用。桥梁附属构造的构件包括防落梁装置、伸缩缝、限位装置等，通过分析多种地震危害和时程分析，发现附属构造中的细部构造对桥梁结构的隔震效果和动力响应具有重要影响。但是目前大多数设计人员并没有充分认识到细部构造设计的重要性;此外，在计算桥梁结构的地震响应时，计算附属结构动力响应的方法较为复杂，所以设计人员并不重视细部构造设计。设计桥梁的细部构造必须保证其连续性良好。

4 总 结

综上所述，在桥梁设计过程中进行隔震装置设计和附属结构设计，不仅能够提高桥梁的质量和抗震性能，还减小了桥梁结构的构件尺寸，降低工程成本，便于震后维修，是减少地震危害的有效措施。现阶段，我国的隔震设计仍处于初级阶段，相关设计人员需要不断的研究和探索，学习借鉴外国先进的隔震技术和成熟的设计经验，完善我国的桥梁隔震设计理论和实践，为桥梁建筑业和交通运输事业的发展做出相应贡献。

［1］杨大林.浅论桥梁设计中隔震设计的重要性［J］.科技创业家.2013(12):2－2.

［2］张雪峰.市政桥梁设计中隔震设计的探讨［J］.黑龙江科技信息.2013(09):291－291.

［3］刘可.论桥梁设计中隔震设计的重要性［J］.中国新技术新产品.2011(20):55－55.

［4］戴佶芳.探讨市政桥梁设计中隔震设计的重要性［J］.建材发展导向(上).2014(11):173－174.

［5］秋实.桥梁隔震设计的特点及设计方法研究［J］.中国房地产业.2013(04):131－131.