桥梁设计中隔震设计的重要性研究

张一山

俄罗斯顿河国立技术大学 顿河畔罗 斯托夫 344000

桥梁工程是我国现代经济社会的重要组成部分，也是完整交通运输体系的关键内容，在发展区域经济和构建良性建设格局等多个方面，都有着重要意义。但同时，桥梁工程也具有很大的复杂性，尤其是桥梁工程中的质量隐患与安全隐患。因此，为保证桥梁工程的安全性和稳定性，还需重点做好桥梁工程的隔震设计，结合工程实际情况，对其中各项影响因素进行分析与提炼，以此来实现高质量的工程建设目标。文章以此为前提，进行如下讨论。

1 桥梁隔震设计的相关概述

1.1 隔震设计

隔震设计是现代桥梁工程建设中的重点内容。通过高质量的隔震设计，能够进一步提高桥梁工程的稳定性，对地震等自然灾害带来的负面影响进行控制，使桥梁工程具有更好的抗震能力。实践中，为能够达到更理想的效果，还需施工技术人员做好传统隔震设计方法和新型隔震设计方法的结合，可选择在隔震设计中加入柔性装置，以此来提高桥梁工程结构与地面运动之间的关联。之后，通过阻尼器的应用，对地震带来的负面影响进行降低，也能够实现对桥梁工程各个构件的保护。

1.2 隔震设计的特点

为提高桥梁工程的隔震性能，需做好抗震技术的有效融合，以此来环境地震能量带给桥梁工程结构的破坏，也能够提高桥梁工程在使用中的效率、质量和安全性。具体来看，桥梁工程隔震设计中，通过科学的技术应用，可有效提升桥梁工程抗震系统的弹性。同时，搭配先进的技术、方法和设备，也能够同步降低桥梁工程的造价支出，以及同步在性能优化的基础上，缓解桥梁工程桥梁墩柱方面的压力，强化保护效果[1]。之后，桥梁工程上部结构位置，进行隔震措施处理，进一步削弱因为地震问题导致的各项负面影响。如此一来，桥梁工程的上部结构和下部结构，能够在弹性范围内工作。

2 桥梁隔震设计理论分析

2.1 现代隔震技术

隔震装置在现代桥梁工程施工建设中的应用，减轻公路桥梁的地震破坏，更好地发挥公路交通网在抗震救灾中的作用。同时，从桥梁工程隔震系统组成部分来看，桥梁隔震支座往往具有更强的可塑性。因此，设计人员可以对采用经济合理的使用隔震措施，便能够实现桥梁工程上部结构与下部结构的保护。另外，桥梁工程的隔震设计也是一项动态化的设计，这就需要设计人员充分理解规范条款基础上，对规范条文进行灵活引用，避免一味地搬照常规设计方案，引起导致隔震设计不合理。

2.2 隔震设计原理

现代桥梁工程建设中，隔震设计与抗震设计在概念存在区别。隔震设计主要指针采取合理隔震装置及相应技术手段对桥梁结构进行保护，降低地震灾害带给桥梁结构的冲击破坏，从而提高桥梁工程的抗震能力。因此，隔震设计并不是抵抗地震灾害，而是在发生地震灾害后，减缓地震灾害对桥梁结构的冲击。从隔震设计的原理来看，设计人员需选择增加桥梁工程结构中的柔性支柱，同时降低对桥梁结构之间的关联性。在地震发生后，采取隔震装置能够有效降低桥梁结构的反应速度，进一步消耗地震能量，从而有效减低地震带给桥梁结构的冲击与破坏[2]。

2.3 隔震设计原则

隔震设计是现代桥梁工程建设中的一个新概念，是桥梁工程抗震系统中的一部分。因此，需在隔震设计中，把握好各项原则：

第一，桥梁在正式施工前，需对工程桥梁所在位置进行全面细致勘察，提抗震相关技术参数信息。其中，重点分析桥梁工程持续使用中，隔震能力是否会发生减弱问题。之后，结合现场勘察结果，针对性选择隔震技术，制定隔震设计方案，确保隔震设计能够发挥出更加理想的效果；

第二，桥梁工程隔震技术应该中，需能够做好其他技术的辅助使用，方能够达到更理想的隔震设计效果；

第三，桥梁工程隔震设计中，需针对发生地震灾害后的桥梁工程上部结构进行合理修复，在对隔震装置进行设置时，也需要充分考虑桥梁工程上部结构与下部结构存在的耦联响应，从而减少桥梁结构中不必要的振动，也能够同时提高桥梁工程下部结构的刚度和地基的稳定性；

第四，桥梁隔震设计中，需把握好力学原理，以此来对隔震装置进行合理选择，也能够针对桥梁工程结构进行科学设计。

3 桥梁隔震的基本准则

3.1 外在因素

桥梁隔震设计中，需能够针对工程所在区区域做好勘察工作。期间，由技术人员使用专业的仪器对工所在区域包括气候、地形、地貌在内的各项情况进行综合考虑，然后针对性选择隔震装置，并做好装置布置设计工作，以此来实现对地震能量的有效吸收，也能够提高桥梁工程地理环境的适应能力。实践中，可选择结合柔性结构和刚性结构的组合，达到理想的设计效果。

3.2 设计阶段

桥梁工程设计的初期，便需要对隔震设计进行深入研究，然后确定隔震设计的方案，并对方案中的参数进行分析[3]。之后，由设计人员结合桥梁工程的使用年限和防震参数，对隔震设计方案进行进一步优化，以此来达到更理想的振动效应防护效果。同时，在隔震装置设计时，需能够把握隔震结构类型与布置方案，结合结构的整体力学性能选择合理隔震方案并进行优化设计。从而达到良好的抗震效果，更好地保证桥梁结构的稳定性。

3.3 运营阶段

在完成桥梁工程建设，并将桥梁工程投入到使用后，需做好桥梁工程的养护工程。其中，重点关注桥梁工程在遭受地震害后，常见如结构位移情况、梁低开裂情况、挡块破坏情况等。在此基础上，安排专业的养护人员与技术专家，对桥梁结构进行外观检测以及荷载试验，并对隔震装置有效性进行评价。在日常养护中，应重点关注桥梁工程的上部结构与下部结构，以及同步做好桥梁工程隔震装置和附属装置设置，切实提高桥梁工程的安全性和稳定性。

4 桥梁隔震设计的作用与优势

4.1 桥梁隔震的作用

从工程隔震设计角度出发，主要是针对桥梁工程中的隔震器械仪器进行设计。在开展高质量隔震设计的基础上，使桥梁工程的水平方向支撑力，能够切实满足桥梁的整体结构需求。同时，在后续桥梁工程正式投入使用后，能够在桥梁工程中形成阻尼效应。

其次，通过高质量的隔震设计，也能够进一步提高桥梁结构的完整性。这是因为，当发生地震灾害后，桥梁结构会受到不同程度的损害，而隔震设计则可以削弱桥梁工程的遭受到的损害。由此可见，隔震设计不仅仅在桥梁工程建设和使用中，具有较好的经济效益，也兼顾着社会效益。但是从我国目前桥梁工程隔震设计情况来看，仍然处于发展的初期阶段，相关技术、工艺、设备仍然不够成熟，虽然取得了一定的成就，但对比国际发达国家仍然存在很大的差异。因此，在桥梁工程隔震设计中，还需做好学习和借鉴，吸收更多成功技术，引进更多先进技术工艺，以此来提高我国桥梁工程隔震设计的整体水平。

4.2 桥梁隔震的优势

桥梁工程隔震设计，可有效防止因地震导致的桥面系坍塌问题。在震害发生过程中，主要是因为受到了较大的外力作用。因此，通过隔震设计，便能够在隔震结构的作用下，将地震产生的外力，通过隔震装置中的耗散性能，将地震能量充分释放，并均匀分布到桥梁结构中，以此来使桥梁工程保证结构安全性，避免因震害引发的坍塌。

其次，通过开展高质量隔震设计，也能够针对桥梁结构的横向刚度结构进行调节，然后在隔震构件的作用，同时提升桥梁工程结构的平衡性。其中，从抗震设计与隔震设计来看，二者虽然具有一定的相似性，但仍然伴随着很大的差异。从缓解地震对桥梁工程的影响角度出发，隔震设计所能够达到的效果要远远大于抗震设计。而从成本支出的角度来看，隔震设计与抗震设计基本处于同一水平面上的。由此可见，对比抗震设计，隔震设计能够在较低的提升桥梁工程造价的基础上，显著提高桥梁工程的安全性和稳定性[4-5]。另外，因为隔震设计能够有效避免桥梁工程受到过多的地震影响。因此，在发生地震灾害后，经过隔震设计的桥梁工程，修复难度也要更小。

5 桥梁工程隔震设计中的注意问题

对比国际发达国家，我国交通运输业起步较晚，发展相对缓慢。因此，我国桥梁结构在隔震设计中，尚未形成一套完整且标准的规范，并缺乏实践经验方面的指导。这就使得桥梁工程的隔震设计出现了很多细节问题，从而影响了桥梁工程隔震系统的作用发挥。同时，我国在面对该问题时，也未能够提出相关的规定，未能够建立起健全、完善的产品标准和设计规范，很大程度上限制了隔震设计在桥梁工程中的应用[6]。另外，在市场环境下，也导致大量层次较低隔震产品进入到市场中，并在这些产品应用到桥梁工程中后，带来了隔震设计的负面影响。因此，还需要针对产品的性能做好详细分析，包括但不限于产品疲劳性、耐久性等，以及同步做好阻尼器的定期检查、更换，确保桥梁工程隔震设计能够达到理想效果。

6 桥梁隔震设计措施分析

6.1 应用思路

首先，桥梁工程隔震设计前，需安排专业人员做好工程建设场地勘察，重点关注工程建设场地中的各项环境问题，包括但不限于水文环境、地质环境等，通过环境的分析和把控，提炼关键数据信息，以此来实现桥梁工程结构的整体性优化。同时，在数据信息指导下，一并明确隔震设计的目标和技术应用方案，为后续施工提供指导。

其次，在完成桥梁工程隔震设计方案编制后，需在相同隔震周期内，对桥梁工程结构的抗震性能进行分析。同时，对其中部分结构参数一并进行调整，以此来确定桥梁工程最终的隔震方案。

最后，为进一步提高桥梁工程的隔震效果，确保桥梁工程中隔震装置的作用得以充分发挥。需能够针对桥梁工程结构做好细化，重点避免桥梁结构迫害早于隔震装置的破坏。

6.2 摆式滑动摩擦支座应用

桥梁工程结构设计中，可选择使用摆式滑动摩擦支座。通过摆式滑动摩擦支座的合理应用，通过增加地震能量在传导过程中的耗散，从而提高桥梁工程的整体抗震安全性能。具体来看，摆式滑动摩擦支座的应用，主要是在滑动摩擦制支座中导入钟摆概念，然后建立起桥梁工程中的隔震装置。通过摆式滑动摩擦支座的应用，在曲面摩擦的作用下，便能够有效对能量进行消耗，也能够为桥梁提供能量[7]。同时，还需要根据桥梁结构特形式、材料特点针对工程所处实际情况进行分析与考量，以此来保证支座制作的科学性与合理性。如此一来，才能够真正发挥出摆式滑动摩擦支座的价值与作用。目前，我国长江大桥、苏通大桥等都应用了摆式滑动摩擦支座。

6.3 动力设计

桥梁工程开展隔震设计工作期间，需能够借助好结构动力设计方法。可采用建立有限元分析模型的方法，针对地震带给桥梁工程结构的力学响应进行分析与模拟，然后对关键位置的计算应力、变形以及速度进行分析，从而得出最终结论。在执行上述工作内容时，也需要通过动力模型对不同因素带给桥梁工程结构的变形、应力情况进行深入分析，然后拟定针对性的设计方案。最后，根据数值分析的结论，确定各类技术参数，从而保证各项方案的制定，从而保障技术方案的实施。

6.4 连续桥梁减震分析

首先，在桥梁工程隔震设计中，可通过HDR高阻尼隔震橡胶支座来对上部和下部的地震力进行隔离，并能够协调桥梁工程墩柱耗散地震动能。从而，确保地震带来桥梁工程的纵向力与横向力更加均匀，也能够减少内力最大峰值，从而达到良好的隔震效果。

其次，对高阻尼橡胶支座进行应用，桥梁墩柱能够在E1地震的作用影响下，对弯矩进行计算，使其能够小于初始的屈服弯矩，并使桥梁工程桥墩截面处于弹性状态中。同时，由于墩顶的位移比较小，提高了墩顶位移的安全度。

最后，虽然通过对有限元分析方法的应用，能够对桥梁工程在遇到地震灾害后，可能会发生的位移和受力进行模拟，但由于地震灾害多为一瞬间，其实际产生的地震作用力往往具有更大的复杂性[8]。因此，为能够更加精准地对桥梁工程结构在地震中的实际受力情况进行研究，仅凭借有限元软件进行分析，显然是不够，还需把握好工程的实际情况，然后进行计算分析加监测方法，才能够更加精准地把握桥梁工程结构在地震作用力下的真实受力情况和位移情况。

7 结束语

综上所述，隔震设计是现代桥梁工程设计中的基础性内容。通过高质量的隔震设计，能够进一步提高桥梁工程的抗震能力，保证桥梁工程的安全性和稳定性。当实际发生地质灾害问题时，也能够降低震害对桥梁工程结构造成的损害。实践中，需把握好桥梁工程的实际情况，确定好其中的各项影响因素与细节问题，针对性制定隔震设计方案，以此来保证桥梁工程的良好运行效果，具有重要意义。文章从应用思路，摆式滑动摩擦支座应用，动力分析等角度切入，在实践中取得良好效果。