試論市政橋梁設計中隔震設計

徐文濤 蘇志祥

【摘要】當今社會不斷進步，科學技術(shù)和建筑技術(shù)的日益發(fā)展，推動著國內(nèi)的市政橋梁事業(yè)也產(chǎn)生巨大發(fā)展。橋梁設計是城市建設當中的重要部分，具備著一定公共性質(zhì)，若其出現(xiàn)一丁點的問題、隱患甚至是事故，都可能會給社會帶來不容忽視的巨大影響和傷害。因此橋梁的抗震是極其重要的問題。只有把橋梁隔震效果充分發(fā)揮，橋梁才能夠被合理利用起來。橋梁抗震是當前必須重視的問題。本文對隔震設計進行簡要介紹，并對其進行詳細分析，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

【關(guān)鍵詞】市政橋梁；隔震；設計

橋梁工程在國內(nèi)市政橋梁事業(yè)當中具有基礎性的地位，其意義不容小覷。橋梁不僅關(guān)系到城市建設和交通建設，一旦發(fā)生意外或者事故，還會牽連到國家利益、社會利益以及人民群眾的利益，這都是由其所具備的公共屬性所決定的。橋梁的隔震設計無疑是橋梁工程的重中之重，因為它不僅關(guān)系到橋梁的壽命和使用性，還關(guān)系到公共安全和利益。本文在此對相關(guān)方面進行研究，以期為現(xiàn)實中的橋梁工程建設提供具有現(xiàn)實性意義的借鑒。

一、隔震設計概述

1.隔震原理闡述

當前抗震方式不斷革新，推動著隔震原理的誕生和發(fā)展。不少人會先入為主地認為隔震原理功能就是抵抗地震的功能，其實并非如此。它的功能其實是降低地震。該種原理能夠有效提高橋梁對地震的抵抗性，能夠使橋梁結(jié)構(gòu)受損的程度極大地降低。橋梁施工和設計的過程當中，常見的提高橋梁抗震性的做法是提高橋梁整體強度和變形能力。在此基礎上引進柔性裝置，就是隔震設計的中心思想。這種設計，能夠確保橋梁關(guān)鍵位置減少與地面間的運動聯(lián)系，保障橋梁在地震突發(fā)之時能夠極大程度避免重要結(jié)構(gòu)受損，使得地面加速明顯比結(jié)構(gòu)反應的加速度要小。此外，隔震設計還借鑒了阻尼設計方法，阻尼能夠?qū)⒌卣鹚鶐淼哪芰拷o消耗掉，當橋梁的上部、隔震結(jié)構(gòu)被傳遞了能量時，地震能量被大幅度降低了。

2、隔震技術(shù)特征

將隔震技術(shù)運用到橋梁設計當中的主要目的是讓隔震裝置消耗掉地震能量，使地震后的損害程度與結(jié)構(gòu)變化降到最低，使結(jié)構(gòu)周期得以延長。橋梁設計師應當秉承合理的理念對橋梁隔震進行設計，這是因為理念對于設計工作而言意義重大，它能夠確?？拐鹣到y(tǒng)和構(gòu)建中存在著較大的彈性和可塑性。將隔震技術(shù)應用到橋梁的設計過程當中，要注意先將工程管理水平提高上去，使得工程成本得到降低，以便有效保護橋梁墩柱。另一方面，應當在上部結(jié)構(gòu)里運用隔震設計，這樣便能夠極大地減少甚至消除地震后"橋梁下部大于彈性范圍"的反應。

二、市政橋梁設計中的隔震設計分析

1、設計隔震裝置

在對隔震橋梁進行抗震設計時，對于隔震裝置、其他構(gòu)建這兩部分的設計是最主要的兩個方面。隔震裝置設計是其中最為核心的部分。當前，隔震設計常用的手段就是彈性反應譜法。雖然許多國家也利用這種手段，但是各個國家的規(guī)范有所區(qū)別，比如日本、歐洲以及美國都各有各的規(guī)范。它們之間的區(qū)別是細微的，區(qū)別主要體現(xiàn)在計算公式上，主要表現(xiàn)為等效阻尼和等效剛度這兩方面的計算公式。復雜性較高、不規(guī)則程度較高的橋梁，則經(jīng)常會使用時程法。而彈性反應譜法之所以應用性較為普遍和廣泛，主要是由以下幾點決定：第一，該種方法在施工當中實施起來的難度較低，能夠被各施工單位所普遍接受；第二，它非常接近當前的規(guī)范計算法，各施工單位對此的接受程度也較高；第三，當?shù)卣鸢l(fā)生時，等效阻尼計算與等效高度隔震裝置這兩者的最大變形度是密切關(guān)聯(lián)的，所以這就決定了我們在隔震設計中運用彈性反應譜法的重要性。由于實際計算中還缺乏非常精確就能夠使目標輕易達到的公式，因此便誕生了對設計師的高要求：設計師必須具有掌握橋梁結(jié)構(gòu)和估量地震響應程度的較好的能力，并據(jù)此而將設計方案制定出來，在方案被設計出來以后，并應用一連串時程的時候，對該設計的合理性和可行性進行剖析。

2、設計細部構(gòu)造

橋梁附屬設計對于隔震設計也是很重要的，它的主要內(nèi)容是防落梁和伸縮縫等等。通過調(diào)查以及對震害動力時程進行分析好探究，可以體會到橋梁的動力響應以及隔震效果對于整個工程設計所發(fā)揮的作用是不容小覷的。但是，當前不少人忽視了這一部分的重要性，將其放在了沒有體系其重要性的位置，這是當前我們應當引起重視的問題。此外，在地震發(fā)生時，計算附屬結(jié)構(gòu)響應的方法的復雜性極高，所以設計師在設計細小構(gòu)件的時候也應當將連續(xù)性考慮進去。

三、橋梁隔震設計的意義

1、橋梁隔震設計的好處

設計橋梁的過程中，對隔震設計進行強化，可以使每個結(jié)構(gòu)支座間的地震力存在狀況得到良好的改善和有效的分解。這樣可以使橋梁基礎部位獲得良好的保護和支撐。另一方面，強化隔震設計也能夠使橋梁的上部得到良好保護和支撐。隔震設計能夠調(diào)節(jié)橋梁的橫向剛度，也能有效改善橋梁結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問題和平衡問題，使地震力得到降低。隔震設計方法和理念也應當被運用到橋梁的上部設計當中，使得地震過后上下結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的"超出橋梁自身彈性"的狀況獲得消除和控制，防止"彈性超出范圍以后局部位置出現(xiàn)變形"的現(xiàn)象發(fā)生。隔震系統(tǒng)的設計還能夠?qū)⒖拐鹦芨玫匕l(fā)揮出來，所以，在不斷提高工程造價的同時，還應當對提高工程質(zhì)量予以高度的重視。隔震支座還應當在正常條件下被運用于橋梁隔震的設計當中。這樣一來，盡管溫度變化或者其他方面發(fā)生了變化，也不會再出現(xiàn)太大的變形現(xiàn)象，由此，橋梁設計就能將多垮連續(xù)橋梁的作用充分體現(xiàn)出來，可以提高運用伸縮縫的便利性和有效性。這樣一來，即便發(fā)生了較大地震，也能較方便地進行隔震裝置的更換，對橋梁進行維護所需要的時間也會被大大地縮短。

2、橋梁隔震設計的重要性

所謂隔震設計的安裝，就是指在橋梁建造的過程中安裝隔震器，它可以使得橋梁獲得水平方向上的支撐，從而使水平方向的周期也得到有效的延長。此外，還應當定期地安裝阻尼器，這主要是為了使橋梁的阻尼效應得到有效提升。這樣一來，當發(fā)生地震時，地震影響對建筑的程度可以被降低。由于隔震設計通常在建筑結(jié)構(gòu)的首層以下開展，所以隔震設計的驗證通常應當由科學實驗來進行，并得出規(guī)范的、具有說服力的數(shù)據(jù)。最近幾年來，國外關(guān)于橋梁隔震設計的技術(shù)已經(jīng)越來越發(fā)達和成熟，但是國內(nèi)關(guān)于該方面的研究依舊處于較低水平，還需要不斷發(fā)展和完善，不斷改進和探索。尤其當前還屬于初級發(fā)展階段，許多方面還需要向國外進行借鑒和學習。

結(jié)束語：

國內(nèi)市政橋梁設計、橋梁建筑工程當中，隔震設計的作用是舉足輕重的。前文的分析已經(jīng)表明，雖然當前國內(nèi)對于這方面的研究還比不上發(fā)達國家，雖然國內(nèi)關(guān)于這方面的水平還很有限，但是我們可以虛心向他人借鑒和學習，吸收別人的經(jīng)驗和優(yōu)良成果，并結(jié)合實踐經(jīng)驗不斷探索和研究，必定會取得這方面的莫大進步。此外，眾所周知，當重大自然災害比如地震發(fā)生以后，對于市政橋梁的危害性是極其嚴重的，它會嚴重威脅到國家、集體與人們的財產(chǎn)安全和生命安全，因此，我們應當予以高度重視，扎實掌握該方面的施工技能和設計技術(shù)。

參考文獻：

[1]王鑫.無伸縮縫橋梁的影響因素分析[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊）2009（11）.