橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用

王衛(wèi)中

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 減隔震技術(shù)的定義

減隔震技術(shù)主要是通過(guò)設(shè)置必要的減隔震措施可以讓橋梁獲取一定的水平向心力的支撐，進(jìn)而可以使得橋梁阻尼效應(yīng)的增加，降低地震等自然災(zāi)害對(duì)于橋梁產(chǎn)生的損壞影響，確保橋梁結(jié)構(gòu)的完整性，保證運(yùn)行性能不會(huì)受到較大的損失和影響。減隔震技術(shù)應(yīng)用到橋梁項(xiàng)目中有著較高的優(yōu)越性，促進(jìn)橋梁穩(wěn)定性的提升。

2 減隔震技術(shù)的要求

2.1 設(shè)計(jì)原理

我國(guó)的橋梁在減隔震技術(shù)中，主要是通過(guò)如下原理進(jìn)行:(1)小型地震不會(huì)發(fā)生損壞事故，或者輕微損壞，地震發(fā)生后橋梁的性能不會(huì)發(fā)生根本性的變化，各個(gè)結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)中;(2)中等地震后會(huì)產(chǎn)生一定程度的損壞，但是必要維修處理依然可以投入使用，總體結(jié)構(gòu)是非彈性態(tài)勢(shì);(3)大型地震后出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞，但是沒(méi)有坍塌，經(jīng)過(guò)修補(bǔ)處理后依然可以正常的使用，橋梁處于彈塑性的狀態(tài)中。

2.2 適用要求

減隔震技術(shù)原則分析可以了解到，橋梁頂部架構(gòu)震動(dòng)時(shí)間相對(duì)較短，橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性能比較高的情況下可以選擇該技術(shù)。因此，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，減隔震技術(shù)應(yīng)用的高度不能超過(guò)40 m，橋梁架構(gòu)和硬度要達(dá)到平衡性的要求，不能形成減隔震的條件下可以達(dá)到1 s以下，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算確定，然后是建設(shè)相應(yīng)的模型，以做出合理的推算和設(shè)計(jì)。各項(xiàng)因素都要綜合性分析，包含風(fēng)力影響的壓力，不能超過(guò)橋梁重力的1/10。

2.3 減隔震設(shè)施的設(shè)計(jì)

(1)減隔震座在進(jìn)行設(shè)計(jì)中，橋梁的減隔震技術(shù)可以根據(jù)需要選擇使用橡膠底座的結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計(jì)中，要確保各個(gè)結(jié)構(gòu)盡量的趨同性設(shè)計(jì)，從而可以防止發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)力的影響。從具體的操作中，可以保證減隔震座中的各個(gè)間隔距離控制在2 m以下，且減隔震體系的硬度要和頂部架構(gòu)保持同一中心，以減弱扭轉(zhuǎn)力的影響。(2)減隔震底座直徑在設(shè)計(jì)中，需要保證其在規(guī)劃的范圍內(nèi)，確保縱向力達(dá)到規(guī)定的要求，以使得底座的規(guī)模符合實(shí)際需要，能夠提升一定的結(jié)構(gòu)性能水平，不會(huì)產(chǎn)生扭曲損壞的問(wèn)題。(3)減隔震應(yīng)該設(shè)置橫向影響與阻尼，橋梁減隔震座應(yīng)該通過(guò)橡膠底座的硬度、阻尼比等參數(shù)分析確定。

3 減隔震技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)和施工的具體運(yùn)用

3.1 確定隔離設(shè)計(jì)運(yùn)用的條件

橋梁的減隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)了解地質(zhì)條件、水文狀況、自然環(huán)境等因素。從當(dāng)前的應(yīng)用情況分析，橋梁設(shè)計(jì)與施工中，都能夠按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行減隔震座的設(shè)計(jì)。但是有些橋梁并不能能夠適用，所以要綜合各個(gè)方面的要素進(jìn)行分析，展開(kāi)合理的論證，從而可以進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)與施工情況的掌握，然后提升減隔震技術(shù)的總體水平。從實(shí)際情況分析，達(dá)到下述條件才能開(kāi)始進(jìn)行減隔震座的設(shè)計(jì):(1)橋梁所在區(qū)域內(nèi)地質(zhì)狀態(tài)良好，在地震發(fā)生之后可以達(dá)到一定的穩(wěn)定性要求;(2)橋梁下部結(jié)構(gòu)剛性性能比較好，固定周期相對(duì)較短。如果符合上述兩個(gè)條件，就可以進(jìn)行減隔震技術(shù)。橋梁長(zhǎng)期的運(yùn)行，通過(guò)減隔震技術(shù)可以消除震動(dòng)的影響。如果橋梁結(jié)構(gòu)剛度性能較好，結(jié)構(gòu)固定周期是沒(méi)有進(jìn)行減隔震時(shí)的2倍，或者上下結(jié)構(gòu)部分的固有周期有著很大的差異，上下結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中也不會(huì)產(chǎn)生比較大的聯(lián)合震動(dòng)反應(yīng)。從具體情況分析發(fā)現(xiàn)，橋面在出現(xiàn)運(yùn)行反應(yīng)后能夠真實(shí)展現(xiàn)出減隔震、減震的效果。如果能夠達(dá)到這些要求，就不要進(jìn)行減隔震技術(shù):(1)橋梁下部剛度性能比較差，固有周期相對(duì)比較長(zhǎng);(2)橋梁位置上地質(zhì)條件比較差，周期長(zhǎng)，在運(yùn)動(dòng)中容易產(chǎn)生共振反應(yīng);(3)橋基穩(wěn)定性比較差，在發(fā)生震動(dòng)后容易產(chǎn)生晃動(dòng)的情況。

3.2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的減隔震設(shè)計(jì)流程

在具體的操作環(huán)節(jié)，減隔震設(shè)計(jì)流程如下:(1)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，進(jìn)行減隔震系統(tǒng)設(shè)計(jì)是首要工作，也是對(duì)于整體性能產(chǎn)生直接影響的一個(gè)環(huán)節(jié)。要想達(dá)到減隔震的效果和標(biāo)準(zhǔn)， 減隔震系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中應(yīng)該達(dá)到一定的剛度性能標(biāo)準(zhǔn)，并且進(jìn)行量化消散影響力的影響。從目前的具體操作情況分析發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)減隔震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以消除橋梁的結(jié)構(gòu)慣性所產(chǎn)生的影響。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該達(dá)到性能的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，選擇使用性能符合要求的阻尼器材與相應(yīng)的配套設(shè)施。從實(shí)際情況分析，通過(guò)合適的彈性反應(yīng)譜方式的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)減隔震系統(tǒng)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)方案達(dá)到要求，減隔震結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能較為優(yōu)越。(2)減隔震結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中，橋梁附屬結(jié)構(gòu)的性能非常的重要，所以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行地震發(fā)生情況的分析和研究，保證橋梁附屬結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震之后也能夠達(dá)到完整性的標(biāo)準(zhǔn)。而實(shí)際情況分析卻并不是如此，設(shè)計(jì)人員、管理人員都沒(méi)有做好細(xì)節(jié)的關(guān)系，導(dǎo)致減隔震的效果比較差。因此，加強(qiáng)細(xì)節(jié)管理尤為重要，各個(gè)細(xì)節(jié)方面的因素都要充分的考慮，從而可以提升減隔震的效果。

3.3 減隔震技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用

針對(duì)于不同烈度的地震發(fā)生情況，要從下述兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)合理的確定橋梁的結(jié)構(gòu)性能，了解地震發(fā)生后結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變化;(2)設(shè)計(jì)人員綜合分析橋梁結(jié)構(gòu)性能，掌握必要的操作方式，確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。如果達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，系統(tǒng)掌握減隔震系統(tǒng)的整體性能。合理的進(jìn)行該方面的設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。保證設(shè)計(jì)方案具備科學(xué)性與合理性，發(fā)揮出各個(gè)細(xì)節(jié)部分的作用，這并不是計(jì)算就能夠?qū)崿F(xiàn)的，而是經(jīng)驗(yàn)總結(jié)之后的結(jié)果。因此，在設(shè)計(jì)方案確定前，應(yīng)該全面的掌握橋梁的地震影響模式，采取必要的細(xì)節(jié)處理措施，最終可以提升減隔震的效果。

3.4 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

當(dāng)前我國(guó)的橋梁在進(jìn)行減隔震的設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范并不能達(dá)到統(tǒng)一性的要求，還需要總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，特別是橋梁結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，很多情況下都缺乏科學(xué)性，導(dǎo)致減隔震的效果難以發(fā)揮出來(lái)。對(duì)于大跨度的橋梁來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。但是粘滯阻尼器被廣泛的使用到世界上很多橋梁工程中，其投入時(shí)間相對(duì)較短，且目前很多企業(yè)生產(chǎn)的粘滯阻尼器還存在漏油的問(wèn)題。而我國(guó)并未發(fā)布相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范等，導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)部件問(wèn)題更加的嚴(yán)重，所以我國(guó)減隔震設(shè)計(jì)并未全面的應(yīng)用到橋梁工程中。此外，有些不合理產(chǎn)品進(jìn)入到橋梁領(lǐng)域內(nèi)，產(chǎn)生極為嚴(yán)重的后果，給橋梁性造成巨大的影響。因此，阻尼器的選擇過(guò)程中，做好質(zhì)量檢查管理是非常重要的工作，尤其是耐久性、抗疲勞性方面。在阻尼器的運(yùn)行階段，應(yīng)該定期檢查，一旦有任何問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)更換。因此，橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)該明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還需要保證橋梁減隔震制作達(dá)到性能最大化的要求，抗變形效果比較好，達(dá)到科學(xué)性與合理性的要求?？傊瑯蛄簻p隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循實(shí)際情況需要，不能盲目選擇和設(shè)計(jì)。

4 結(jié) 論

從目前的實(shí)際情況分析，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減隔震技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的，可以提升橋梁的結(jié)構(gòu)性能，即使發(fā)生地震也不會(huì)帶來(lái)較大的損壞，從而可以提升橋梁運(yùn)行的安全性，但是目前該方面還有明顯的缺陷，還需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，以更好的促進(jìn)橋梁抗震性能的提升，達(dá)到安全性、可靠性的標(biāo)準(zhǔn)。