隔震设计在桥梁设计中的运用研究

文/张锐、左鲁

1 前言

在桥梁工程隔震设计过程中，设计人员要严格遵循各项基本原则，在了解隔震措施原理和适应性的基础上，选择适宜的隔震措施，使隔震设计工作得以顺利完成，保证实际的隔震效果，增强桥梁整体隔震性能，达到预期的隔震目标，减小或避免地震带来的损失。

2 隔震设计对桥梁工程的重要性

在桥梁工程设计与建造过程中，隔震设计是指通过对各类隔震装置以及相关基础设施的设置，使地震发生后桥梁自身形成一定结构应力，减小各部分构件受地震力施加的压力。一般情况下，在隔震设计过程中通常会用到反应性能很强的阻尼器，在发生地震以后能够迅速减小纵向应力，防止桥梁结构倒塌。就目前来看，我国桥梁工程隔震设计还处在不断发展的过程中，还没有建立一个完善且整体的设计体系，仍存在一些不足亟待改进。基于此，在实际的隔震设计操作中，相关人员一方面要充分考虑桥梁实际情况和功能要求，另一方面则要不断积累相关经验，保证隔震设计效果，使隔震设计达到理想的效果[1]。

在桥梁工程设计与建造过程中，首先，做好隔震设计能够起到提高桥梁自身抗震性能的作用。在桥梁设计过程中，通过严格到位的隔震设计，能从本质上提高桥梁结构体系抗震水平，特别是在设置了隔震装置以后，可以使桥梁上部结构受到地震力后不会产生太大的位移，即便可能产生位移，位移的幅度也较小，这样除了减少维护保养方面的成本，还能保证桥梁运行安全，提高结构抗震能力[2]。

其次，做好隔震设计能保证桥梁结构自身稳定性。在桥梁工程实施过程中，有序开展隔震设计能够起到增强桥梁结构体系稳定性的作用。通过隔震设计能够调整结构体系自身水平刚度，提高阻力平衡性，使地震发生以后的结构体系受到的震力有所减小。另外，合理应用隔震方式能够增强结构整体抗震水平与性能，相较于未进行隔震设计工作的桥梁，不仅工程质量更好，而且稳定性往往也更高。通过隔震设计，能够提高桥梁工程基础部分的安全性与稳定性，提高基础的承载能力，以此间接减小地震施加的震力，防止危险发生。通常情况下，结构体系受地震灾害作用后，无论是上部结构还是下部结构，都会表现出一定弹性，如果弹性超出允许范围，则有可能对结构造成破坏。而通过适当的隔震设计，能够减少或避免这一方面问题的发生，在震力不大的情况下，甚至可以消除由于震害造成的弹性，进而从本质上防止变形问题发生，保证桥梁结构体系的稳定性。通过以上分析可知，在桥梁工程中做好隔震设计有着十分重要的作用与现实意义，相关设计单位必须引起高度重视，在实际工作中提高隔震设计力度，保证隔震设计合理性与有效性，使其发挥出应有的功能和效果[3]。

3 桥梁工程设计中隔震设计的具体方法

3.1 严格遵循相关基本原则

在桥梁的隔震设计工作中，必须严格遵循相关基本原则：首先要遵循保证安全与舒适的基本原则，在编制具体设计方案时，设计人员应充分考虑桥梁工程自身特点与背景，注意不能盲目设计，要做到因地制宜，使设计具有一定针对性；同时，做好对桥梁工程所在场地的地质勘察工作，明确场地范围内地质特点和实际情况，然后结合实际状况制定隔震方案，顺利且有效地完成所有设计任务，保证桥梁结构刚度，提高阻尼系数。此外，还需注意，在具体设计工作中，准确计算阻尼系数和刚度数值，然后根据计算结果选择适宜的隔震装置，使隔震设计达到理想的效果。设计人员务必严格遵循因地制宜基本原则，在隔震设计中，充分考虑现有工程资料，对其内容进行严谨的论证。一般情况下，对于桥梁下部结构，大多选择橡胶隔震与组合隔震方式，同时在设计中对隔震模型的建立与隔震系统进行分析，使其与阻尼器良好配合，提高结构整体延性。只有在做好数值计算的基础上，才能确保隔震设计顺利完成，并达到预期的设计目的。为进一步保证设计成果的合理性和有效性，在实际的设计工作中，设计人员还应充分考虑桥梁具体状况，开展有针对性的考虑及设计，保证结构体系整体性能和稳定性[4]。

3.2 合理设置隔震装置

要想在桥梁工程设计中科学利用各项隔震技术与装置，相关设计人员应先了解隔震技术与装置的基本原则。对隔震而言，它与抗震之间存在明显差别，其属于一种新型应对震害的技术方式，隔震技术的本质在于弱化震动，为桥梁结构体系提供一定保护，将地震可能造成的破坏及影响都降至最低的程度。在过去的桥梁工程设计工作中，应对震动的主要措施是通过增强桥梁结构自身强度，在很大程度上增强桥梁结构体系抵抗和应对震动的性能，虽然该方法从理论角度讲是有一定效果的，但设计难度往往很大，如果设计不到位，则势必影响到隔震效果，而且该方法的成本很高，相对于提高的抗震效果，性价比却并不高。因此，相关设计人员要切实做好改善工作，将重点放在隔震设计方面，通过加强结构载荷传递等方面减小震动强度。实践表明，这种方法往往更加经济和有效[5]。

如上所述，通过合理的隔震设计，不仅能保证桥梁结构体系稳定性，还能起到提高支撑能力的作用，保证各方面抗震能力。对此，在具体的隔震设计过程中，设计人员要充分考虑桥梁自身特点，选择合理有效的隔震装置，并兼顾一些其他问题，如防止长时间暴晒导致的变形。同时，在实际的设计工作中可通过弹性反应谱，加强隔震设计方面的处理。对设计人员而言，应根据具体工作原理，把通过计算得出的各项数据引入其中，然后结合桥梁具体状况，有目的性的选择隔震措施。同时，设计人员应注意在实际工作中还要对地震可能造成的影响进行预测分析，在充分考虑各项数据和桥梁自身状况的基础上选择隔震系统，将地震可能造成的破坏及影响都降至最低，增强桥梁结构抗震能力，防止桥梁结构体系变形或损坏[6]。

3.3 注意细节上的设计

3.3.1 在实际的设计工作中，设计人员要选择适宜的构件类型，无论是构件选择还是安装，都会对整个结构体系的强度与稳定性造成影响。对此，在设计中设计人员必须对构件的选择引起足够重视，使构件体系具有良好的连续性和协调性，在满足桥梁正常使用要求的基础上，适应隔震方面的要求。比如，当桥梁表面和支架区域有缝隙存在时，或墩柱与桥梁结构件未进行有效的关联设计时，很容易导致结构体系抗震不足，影响桥梁结构安全性与稳定性。对此，在实际的设计工作中，设计人员应选择有良好连续性的构件，同时加强细节上的管理，使结构具有连续性，防止由于这方面问题导致抗震不足[7]。

3.3.2 在隔震设计过程中，应使结构体系有良好稳固性及安全性，通过对隔震装置系统的合理设计，选择具有良好隔震性能的材料，并注意细节上的分析与处理，使桥梁的整体隔震性能达到预期要求。

3.3.3 为了使桥梁结构隔震性能达到预期的效果，应设立一个高素质和高水平的专业人才队伍，保证设计人员可以全身心投入隔震设计工作中。相关设计部门应加强对设计人员的专业培训和教育，通过专门的教育培训，使设计人员能够掌握目前较为先进的隔震技术，发挥出各项技术的理想效果，最终提高桥梁的隔震设计水平。

在桥梁工程设计中，细部构造设计同样也是隔震设计主要内容，细部结构设计包含限位、防落梁与伸缩缝等装置的设计。根据相关研究成果，上述细部构造的设计会对桥梁整体结构隔震造成很大影响，因此设计人员要认真分析与计算，保证细部构造设计保持连续，为隔震设计发挥出理想的效果奠定良好基础[8]。

4 结语

综上所述，在桥梁工程设计过程中，设计单位应牢固树立隔震意识，严格遵循各项基本原则，认真开展隔震分析与设计，对各项工作机制和模式予以优化，改善当前的现状。同时，在实际工作中，必须严格遵循各项隔震基本原则，将相关工作标准统一，保证隔震设计的合理性和科学性，优化各方面具体工作模式和体系，提高桥梁结构体系抗震性能，最大限度发挥出隔震装置与系统的作用和效果，从而实现预期的隔震目标，保证桥梁安全，并延长其使用寿命。