淺議橋梁抗震設(shè)計要點(diǎn)及減隔震技術(shù)的應(yīng)用

柴尚鋒

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司， 山東 濟(jì)南 250101）

1 地震對橋梁產(chǎn)生的破壞

地震會對橋梁產(chǎn)生非常嚴(yán)重的破壞作用，而且具體的表現(xiàn)形式為地震里對橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行嚴(yán)重的摧毀，這樣就會使得真誠橋梁的支架產(chǎn)生斷裂，導(dǎo)致梁體出現(xiàn)坍塌或者是墜落。在對橋梁進(jìn)行設(shè)計過程中，通過采用合理的設(shè)計方法以及通過對橋梁結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行不斷優(yōu)化，可以有效地預(yù)防梁體出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。在人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，橋梁扮演的角色是非常重要的。一旦發(fā)生地震災(zāi)害，可以通過橋梁幫助人們通往外界，如果橋梁在地震當(dāng)中出現(xiàn)損害或者是被摧毀，對人們的生產(chǎn)生活就會產(chǎn)生非常重要的影響，而且對人身財產(chǎn)安全也會帶來非常大的威脅。因此在對橋梁進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該采用非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，而且不斷對施工人員的綜合素質(zhì)進(jìn)行提升，確保整體施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)任何災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。

2 橋梁抗震設(shè)計要點(diǎn)分析

2.1 對場地進(jìn)行合理的選擇

在對場地進(jìn)行選擇過程中，所應(yīng)該遵循的基本原則可以概括如下：避開地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地?；鶐r、堅實的碎石類地基、硬粘土地基都是理想的場地；飽和松散粉細(xì)沙、人工填土和極軟的粘土地基或不穩(wěn)定的坡地及其影響可及的場所都是危險地區(qū)。在地基穩(wěn)定的條件下，還可以考慮結(jié)構(gòu)與地基的振動特性，力求避免共振影響；在軟弱地基上，設(shè)計時要注意基礎(chǔ)的整體性，以防止地震引起的動態(tài)的和永久的不均勻變形。

2.2 確保體系的整體性和規(guī)則性

結(jié)構(gòu)的整體性要好。對于橋梁結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能設(shè)計成連續(xù)的。整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時被震散掉落，同時它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。

無論實在平面或立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對稱、規(guī)整，避免突然變化。

2.3 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度與延性要均衡

強(qiáng)度與延性是決定結(jié)構(gòu)抗震能力的兩個重要參數(shù)。只重視強(qiáng)度而忽視延性絕對不是良好的抗震設(shè)計。

結(jié)構(gòu)具有的延性水平越高，相應(yīng)的設(shè)計地震力可以取得越小，結(jié)構(gòu)所需的強(qiáng)度也越低；反過來，結(jié)構(gòu)具有的強(qiáng)度越高，結(jié)構(gòu)所需具備的延性水平則越低。一般情況下，結(jié)構(gòu)經(jīng)歷的非彈性變形越大，其破壞程度也越高。因此，在設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)確保強(qiáng)度和延性水平之間取得適當(dāng)?shù)木狻?/p>

2.4 能力設(shè)計原則

傳統(tǒng)的靜力設(shè)計思想認(rèn)為，理想的設(shè)計是使結(jié)構(gòu)各構(gòu)件都具有近似相等的安全度，即結(jié)構(gòu)中不要存在局部的薄弱環(huán)節(jié)。但由于結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的重要程度并不相同，實際上即使是對于靜力設(shè)計而言，等安全度設(shè)計思想也并不合適，對于抗震設(shè)計，則更是存在嚴(yán)重的缺陷。

能力設(shè)計思想強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度安全度差異，即在不同構(gòu)件（延性構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件——不適宜發(fā)生非彈性變形的構(gòu)件統(tǒng)稱為能力保護(hù)構(gòu)件）和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之間確立不同的強(qiáng)度安全度。通過強(qiáng)度安全度差異，確保結(jié)構(gòu)在大地震下以延性形式反應(yīng)，不發(fā)生脆性的破壞模式。

3 減隔震技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 基本原理

對于隔振而言，其本質(zhì)要求以及目的就是將結(jié)構(gòu)與可能對結(jié)構(gòu)引起破壞的地方進(jìn)行有效的分離。為了很好的達(dá)到這個目的，通常手段就是對橋梁結(jié)構(gòu)周期進(jìn)行有效延長，這樣就可以將卓越周期有效避開，將傳遞到結(jié)構(gòu)當(dāng)中的能量進(jìn)行有效降低。但是需要特別注意的是，隨著結(jié)構(gòu)周期的不斷延長，結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的位移也會隨之增加，因此在進(jìn)行設(shè)計過程中會增加不少難度。除此之外，結(jié)構(gòu)相對是比較柔的，當(dāng)處于正常結(jié)構(gòu)時候，不可避免的會出現(xiàn)振動。為了將結(jié)構(gòu)的有害振動降低到最小，通常手法就是增加結(jié)構(gòu)的阻尼，從而對地震能量進(jìn)行吸收，減少結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。

3.2 具體應(yīng)用

（1）鉛芯橡膠支座裝置

對于這種方法而言，主要就是將比較高純度的鉛芯垂直壓入到板式橡膠支座的中心位置或者是中間位置，這樣就可以對橡膠支座的阻尼性能進(jìn)行很好的改，這種支座就可以看成是鉛芯橡膠支座。對于鉛芯而言，其屈服剪力相對是比較低的，而且具有非常好的力學(xué)性能，在初始階段剪切剛度也是比較高的，在使用過程中，能夠?qū)?jīng)歷載荷下的剛度以及地震情況下的耗能能力進(jìn)行有效的提升，因此通過這種方法可以將橋梁工程減隔震性能進(jìn)行有效提升。除此之外，如果水平力相對比較低，而且要求的初始剛度是比較高的，具有比較小幅度的支座變形，一旦發(fā)生地震，在地震力的作用下，鉛芯所出現(xiàn)的變形情況相對是比較小的，在這種情況下，可以對剛度進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档?，并且也可以達(dá)到將結(jié)構(gòu)的使用周期大幅度延長的目的，并且對地震能量也可以進(jìn)行有效的消耗。

（2）粘滯阻尼減隔振裝置

對于這種裝置，主要就是對活塞裝置進(jìn)行應(yīng)用，在活塞進(jìn)行前后運(yùn)動過程中會產(chǎn)生比較大的壓力差，這樣就會對裝置當(dāng)中的粘滯流體產(chǎn)生一定的推動作用，使其進(jìn)入到節(jié)流孔當(dāng)中。在這個過程當(dāng)中，減隔震裝置會產(chǎn)生比較大的阻尼力以及對地震能量進(jìn)行消耗，從而可以將地震產(chǎn)生的破壞力進(jìn)行有效降低。在對這種裝置進(jìn)行應(yīng)用過程中，其主要的特征可以概括成以下幾個方面：首先就是橋墩會承受比較小的力。對于粘滯阻尼裝置而言，在使用過程中，其受力性相對是比較強(qiáng)的，因此當(dāng)發(fā)生地震時候?qū)蛄旱臉蝮w尤其是對于橋墩所產(chǎn)生的應(yīng)力相對比較小，因此一旦發(fā)生地震，粘滯阻尼器能夠使橋墩產(chǎn)生非常小的破壞作用，并且對橋梁的正常使用也不會產(chǎn)生任何影響。

（3）高阻尼橡膠支座裝置

高阻尼橡膠主要指的就是通過對石墨、塑料纖維以及一些其他添加劑進(jìn)行應(yīng)用，形成阻尼性非常高的減隔震阻尼裝置。在對這種裝置進(jìn)行使用過程中，雖然能夠減少很多地震能量，但是在具體的減震過程中，會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

（4）滑動摩擦性阻尼支座

對于這種裝置而言，主要就是通過對聚四氯乙烯材料以及不銹鋼材料進(jìn)行應(yīng)用，這兩種材料的摩擦系數(shù)相對是比較小的，當(dāng)發(fā)生地震的時候，通過所產(chǎn)生的摩擦力以及慣性差，會形成橋體的滑移運(yùn)動，這樣就會對殼體產(chǎn)生保護(hù)作用。在對其進(jìn)行實際應(yīng)用過程中，這種裝置經(jīng)常在中型減隔震裝置設(shè)計當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。

（5）金屬阻尼減震裝置

對于這種裝置而言，通常會對屈服點(diǎn)相對比較低或者是彈性相對比較低的金屬材料進(jìn)行應(yīng)用，并且制作成阻尼裝置，對于這種裝置而言，在我國的橋梁中使用相對是比較少的。

4 結(jié)論

橋梁抗震設(shè)計是橋梁設(shè)計過程中的重要一環(huán)，在工程實踐過程中應(yīng)重視橋梁的抗震設(shè)計，同時應(yīng)注重各種新材料、新科技的應(yīng)用，有效降低地震對橋梁的危害。