桥梁设计中隔震设计的重要性研究

2021-08-10杨金涛

探索科学(学术版) 2021年7期

杨金涛

河南省交通规划设计研究院股份有限公司河南郑州 450000

随着社会经济的发展和进步，作为城市交通发展的主要手段，桥梁已成为城市发展不可或缺的一部分。如果桥梁工程中存在不合理的缺陷或者隐患，将会给桥梁工程带来巨大的风险，造成不可估量的损失。抗震设计就是桥梁系统中一个很重要的因素，只有发挥抗震作用，才能真正保证桥梁的安全性和稳定性。因此，加强抗震设计在桥梁设计领域的应用具有重要的现实意义。

1 桥梁隔震设计的优点和重要性

1.1 桥梁隔震设计的重要性与桥梁工程有关的隔震工程主要是在桥梁施工过程中安装隔震器，使桥梁在水平方向上可以柔性固定，提高桥梁的阻尼效果，并在发生地震时减少地震的影响。近年来，一些发达国家在桥梁隔震设计上付出了很多的努力，并取得了许多成果。但是，我国在这些方面的研究仍处于起步阶段，大多数方法都利用了国外的研究成果和经验。

1.2 合理配置隔震装置合理使用隔震装置可以有效解决桥梁扭力平衡问题，提高抗震性。同时，采用隔震装置可以有效减少桥梁在地震中的影响，达到保护桥梁结构的目的。

1.3 隔震技术的优点隔震技术作为一种新技术，在建筑业特别是在工程减振领域受到了广泛的关注，具有非常重要的优势和功能。一方面，采用隔震技术可以改善桥梁主体结构的保护和固定，提高桥梁本身的承载力和抗震性能，从而减少地震等自然灾害的影响。另一方面，从经济和安全的角度来看，隔震设计的使用可以降低工程成本，减少桥梁倒塌和损坏的可能性，并减少桥梁结构的变形和扭转，这大大提高了桥梁的施工质量，确保了安全性，并延长了桥梁的使用寿命。

2 桥梁隔震设计的特点和原则

2.1 隔震技术原理隔震是抗地震方法发展的一种新形式和新趋势，它的功能是通过减少地震作用来防止损坏桥梁结构并提高抗震性。在传统的桥梁结构中，提高抗震性能的方法通常是增加桥梁结构的整体强度和变形。桥梁隔震设计的关键特征是设备的柔性结构，可通过水平运动在一定程度上减少桥梁重要部位的关联性，从而防止地震后对重要部位的破坏。结构的反作用力的加速度低于地球的反作用力的加速度。由于采用了阻尼结构，地震所带来的能量被有效地消耗了。通过将能量传递到桥梁的上部和隔震结构，力被大大减小。

2.2 隔震技术的特点隔震技术在桥梁抗震设计中的应用可以有效延长结构周期，消耗地震能量，减少结构破坏和震后变化的影响。在桥梁进行隔震结构设计时，最重要的因素就是要有合理的设计，即地震系统的相关部分必须具有较高的弹性和可塑性。

隔震技术在桥梁设计中的应用可以降低工程造价，提高工程质量，具有比传统抗震方法更高的抗震性能，可有效保护桥梁墩柱；在上部结构上使用隔震材料可以有效减少或消除下部桥梁结构的影响以及地震后超过弹性极限的现象。在地震后难以检查或维修的地方，隔震结构设计可以防止这些零件发生严重的非弹性变形。

2.3 桥梁隔震设计原则桥梁隔震设计是提高抗震性能的有效工具，但隔震设计应遵循以下基本原则:研究桥梁隔震设计在工程中的适用性；隔震设计系统能否有效地增加对地震能量的吸收。对于不适合抗震设计的区域，不得盲目增加抗震装置。如果在桥梁结构中使用隔震装置，地震后上部结构将发生相当大的位移，这将影响桥梁的进一步使用和功能。因此，应加强地震后隔震装置的维护和改进。桥梁隔震设计应确保其抗震性能不低于常规抗震桥梁。使用隔震装置时，必须选择简单结构的隔震装置，以确保根据其机械性能科学地使用它们。

3 桥梁工程隔震设计的作用和优势分析

3.1 简要分析隔震设计的作用许多桥梁的隔震设计都涉及隔震设备的设计，隔震设计的主要目的是促使桥梁的水平支撑力满足桥梁的一般结构要求，并且在使用过程中也会引起阻尼效应。另外，隔震结构可以提高桥梁结构的完整性，这是因为地震会在一定程度上损坏桥梁，而隔震可以减少对桥梁的损坏。隔震设计具有一定的经济和社会效益，在我国，桥梁结构的隔震设计还处于发展的初期，相关技术和工艺还不完善。尽管桥梁结构的隔震设计取得了重大进展，但它仍然是一个相对较新的概念，与其他早期发达国家相比仍然存在很大差距。因此，在设计桥梁隔震项目时，中国设计师可以借鉴发达国家的成熟技术和经验，以确保我国桥梁隔震设计的质量，并有效地确保我国桥梁的安全和质量。

3.2 桥梁工程隔震设计的优势用于桥梁的隔震设计可以有效防止桥梁表面塌陷，这是因为桥梁承受了过大的外力，隔震结构设计可以将外力均匀地分布到其他桥梁结构上，因此桥梁的整体结构承受相同的外力，可以避免局部塌陷问题。另外，良好的桥梁隔震设计结构还可以有效地调节桥梁的侧向刚度，并通过隔震构件平衡桥梁结构，从而使桥梁不受过大的地震力的影响。抗震、隔震结构设计可能看起来相同，但实际上它们是完全不同的。从减少地震对桥梁结构的影响的角度来看，后者对桥梁结构的影响更大。在成本方面，两者大致相同，在桥梁价格不变的情况下，隔震结构具有良好的抗震效果，可以提高桥梁结构的安全性和整体质量。由于隔震结构可以有效地防止桥梁地震所造成的影响，因此在发生地震灾害后维修桥梁的难度就较小。可以看出，隔震结构对于确保桥梁的整体质量非常重要。

4 桥梁隔震设计方法的讨论与分析

4.1 隔震结构设计的方法桥梁工程的隔震设计通常由隔震结构设计和其他结构组成，但在设计过程中，应围绕隔震设施进行设计工作。弹性反射光谱法现在是隔震结构设计的一种通用的方法。尽管弹性反射光谱的技术规格因国家/地区而略有不同，但大概思路是相同的。隔震装置的刚度，变形和等效阻尼直接影响桥梁的变形程度和物体对地震的影响。尽管弹性反射光谱法计算难度不高，与我国目前的标准计算方法相对应，但是弹性反射光谱法并不具体。因此，在将弹性反射谱法应用于隔震设计时，设计人员必须评估整个桥梁结构对地震的影响程度，并根据实际设计条件和经验进行调查，计算并分析结果，使结果满足桥梁的实际需求。

4.2 附属结构对隔震结构设计的影响桥梁分为上部，下部和附属结构。附属结构的作用不可低估，防落保护装置，限位装置，伸缩缝和结构的其他组件具有一定的抗震效果，并有助于减少地震的影响。同时，它也与整个桥梁结构的动力响应有关。抗震设计不仅应考虑隔震元件的应用，还应考虑附属结构的详细结构。在设计过程中，必须确保一定程度的细节连续性，以确保组件的抗震作用，并与隔震设备配合使用。

5 最常用的隔震设施

5.1 铅橡胶轴承在隔震设计中的应用橡胶轴承最常用于桥梁的隔震设计，橡胶轴承通常由两部分组成。铅芯本身的机械性能非常好，因此铅芯可以很好地连接到多层橡胶轴承，从而使铅芯成为非常有效的分离材料。另外，由于铅橡胶轴承本身可以承受疲劳循环的使用，具有较高的可塑性，并且屈服剪切应力相对较低，因此可以更好地满足桥梁的需求。

5.2 摆式滑动摩擦轴承在桥梁中的应用在桥梁结构中使用减震装置(例如倾斜的滑动轴承)可以显著提高桥梁结构本身的抗震性能，并防止桥梁遭受过大的地震。摆式滑动轴承通常由滑动轴承组成，滑动轴承表面的摩擦和滑移可有效减少地震引起的能量。