浅析桥梁隔震设计

彭立宁

【摘要】：近年来，我国城市交通事业迅猛发展，城市交通工程的开展的要求也越来越多，所以，非常有必要健全桥梁设计体系。因此，本文浅析了桥梁设计中的隔震设计，介绍了加强桥梁隔震设计的重要性，概述了桥梁隔震设计的理论，并提出了桥梁隔震设计的方法。

【关键词】：桥梁 隔震 设计 研究

【前言】：桥梁具有极强的社会公共性，必须具有较高的安全可靠性，尤其是具有较强的抗震性能，从而确保交通运输的安全。因此，桥梁工程设计人员在桥梁的设计过程中，必须通过合理的结构设计方案，在确保桥梁结构正常使用功能的前提下，依靠隔震装置延长结构周期，消耗地震能量，降低桥梁结构的响应，提高桥梁结构设计的安全性，可以有效地减少地震后的损失。

一、桥梁进行隔震设计的重要性

1.桥梁隔震设计的重要性

桥梁设计中的隔震设计指的是在桥梁建设时安装隔震器，它可以使桥梁在水平方向上得到柔性支承，这样就使水平方向上的周期延长，另外还要安装阻尼器来，这样做是为了提高桥梁的阻尼效应，可以再地震发生时降低地震的作用。近些年，国外一些发达国际在桥梁的隔震设计方面加强了研究取得了很多重大的突破。但我国在这些方面还比较落后，研究还处于初级阶段且缺乏系统性，主要一些方法大多采用国外的研究经验和成果。

2.桥梁隔震设计的好处

在桥梁的设计中加强隔震设计，可以有效地改善和分解地震后的地震力在各结构支座间力的分布情况，这样可以保护桥梁的基础部位，同时对桥梁的上部结构可以有效地支撑和保护。在桥梁设计中的相关隔震设计可起到调节横向刚度的作用，这样可以改善桥梁结构扭转平衡的问题，有效地降低了地震力。在桥梁设计中的上部结构时，采用隔震减少甚至消除地震后桥梁的上下部结构出现的超出建设弹性范围的现象，防止超出弹性范围后局部部位发生变形。在桥梁设计中进行隔震系统的设计，可以取得比普通抗震设计更好的抗震效能，这样就在不增加工程造价的情况下，还提高了工程的质量。在桥梁的隔震设计中采用的隔震支座若在正常使用条件下，由于温度的变化或者其它的形变而发生变化，它们的形变相对也较小，这样就能为城市建设中高架桥梁设计中多跨连续梁桥的采用，即减小伸缩缝的使用提供了方便。与那些未采用隔震设计的桥梁相比较，采用了隔震设计的桥梁可以在经历了较大的地震后，较容易地更换隔震设计和装置，且维修的时间相对较短，维修的费用也相对较低。

二、桥梁隔震设计理论概述

1.隔震技术的原理

隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势，它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。在通常的桥梁设计和施工中，提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构的整体强度和变形能力。与之相对比，桥梁的隔震设计主要特点在于引入了柔性装置的设计，这样做就使桥梁的重要结构构件可以与水平地面运动在一定程度上的关联性减少，使重要构件在地震后不会发生破坏性的损伤，使结构的反应加速度比地面的加速度小。

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，一方面可起到减少工程造价同时提高工程效能的效果，它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高，可以有效地保护桥梁墩柱，达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的；另一方面上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象，对于那些在地震后难以检查或者修复的地方，隔震设计可以避免在这些部位发生严重的非弹性变形。

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要求，但在进行隔震设计时应当遵守以下几个基本原则，只有认真遵守这些原则，才能有效地、切实地提高桥梁抗震效能，这些原则分别是：应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，且以这个为判断的判据。对于不适合进行抗震结构的桥梁地段，不能盲目地进行施工。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。应当对采用隔震措施桥梁附近的地质环境以及橋梁地基进行科学地研究和勘测，隔震桥梁附近应当具有较为坚实的地质条件。在采用隔震装置时，应当尽可能地选择和采用那些结构简单且同时符合所需隔震性能的装置，且应当保证在其力学性能的范围内科学地采用。

三、桥梁的隔震设计

1.隔震装置的设计

隔震装置的设计和结构其它构件的设计是隔震桥梁抗震设计的两个主要方面。隔震装置的设计是隔震设计的中心，当前，在桥梁的隔震设计中较为普遍采用的方法是弹性反应谱法，这种方法被大部分国家采用，但有不同的规范，主要有美国的、日本的和欧洲的规范，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。弹性反应谱方法之所以得到普遍采用，一方面是因为施工时计算的相对简单，另一方面是因为它和现有的规范计算方法很接近，这样便易于接受，最后应当引起注意的是众所周知隔震装置的等效刚度和等效阻尼的计算是与隔震装置在地震中的最大变形程度有关的，继而隔震装置的变形又与整个桥梁的地震响应程度有关系，所以客观上要求我们对于采用弹性反应谱方法进行的隔震设计应当是一个不断完善和变化的过程。由于在具体的计算中，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。

2.细部构造的设计

桥梁的附属结构在桥梁的隔震设计中同样发挥着巨大的作用，这些附属结构和构件主要包括限位装置、伸缩缝、防落梁装置等，通过对诸多震害调查的分析和动力时程分析我们发现这些细部构造是影响桥梁结构动力响应和隔震效果的重要方面。但当前普遍存在的问题是大多数的设计人员会忽略细部构造的设计、将其置于次要地位，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。

【结语】：桥梁隔震设计是桥梁结构设计的必要内容，可以提高桥梁工程质量，从而提高桥梁工程结构安全性。因此，要通过合理的隔震设计方案，在桥梁结构的周期、动力特性以及耗能等方面通过相应的设计，来降低桥梁结构在地震中的动力响应，提高桥梁的抗震性能，完善我国国内桥梁设计中的隔震设计，确保桥梁结构在运营使用阶段的安全可靠。

【参考文献】：

[1]朱东生.桥梁抗展设计中几个问题的研究（博士学位论文）西南交通大学，2014.

[2]韩鹏.孟劼.浅谈桥梁抗震设计方法与减隔震技术[J].山西建筑，2013，（16）.

[3]刘鹏.桥梁抗震的减隔震技术[J].科技资讯，2014，33.