盧旭

摘 要：文章以某橋梁工程項目實例為依托，對該橋梁抗震設(shè)計與新技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析論述。結(jié)果表明，在工程中對橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計期間，需要對設(shè)計方案進(jìn)行合理選擇，根據(jù)設(shè)計方案選取適宜的抗震技術(shù)措施，最大限度地發(fā)揮出抗震效果，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，延長使用壽命。

關(guān)鍵詞：橋梁;抗震設(shè)計;減隔震技術(shù)

地震是自然界中破壞力較強(qiáng)的災(zāi)害之一，地震發(fā)生時，會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的沖擊，為確保橋梁的穩(wěn)定性，相關(guān)規(guī)范要求橋梁工程必須進(jìn)行合理的抗震設(shè)計。在橋梁抗震設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)選擇適宜的抗震技術(shù)措施，提高橋梁的整體抗震能力，做到小震不壞、大震不倒。

1 工程概況

某橋梁工程為城市立體交叉橋，其中主線橋全長321.55 m，采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，匝道橋與主線橋的結(jié)構(gòu)形式相同。該橋的下部結(jié)構(gòu)為鋼混橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1 600 mm。依據(jù)現(xiàn)行《JTG/T2231-01-2020公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定要求，城市立交項目建設(shè)中必須采取合理可行的抗震措施，確保橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下保持穩(wěn)定。

2 橋梁抗震設(shè)計與新技術(shù)應(yīng)用

2.1 抗震設(shè)計方案的選擇

在本工程中，可以選用的抗震設(shè)計方案有以下兩種：一種是延性設(shè)計，另一種是減隔震設(shè)計。

2.1.1 延性方案

該抗震方案需要指定構(gòu)件的某個部位屈服，同時要形成塑性鉸，這樣能夠達(dá)到降低剛度、延長周期的效果。由于塑性鉸所具備的滯回特性，可以為結(jié)構(gòu)提供耗能，其作用等同于增大阻尼，橋梁抗震選擇延性設(shè)計方案，應(yīng)當(dāng)對如下情況加以充分考慮：任何的延性設(shè)計都會對橋墩造成一定程度的損傷，這種情況無法避免。不僅如此，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生之后，延性橋梁的修復(fù)工作復(fù)雜程度比較高;現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，橋梁采用延性設(shè)計進(jìn)行抗震時，在E1地震力作用下，必須保持彈性，這對于本工程中的橋墩提出較高的要求;在橋梁延性抗震設(shè)計中，需要將基礎(chǔ)按照能力保護(hù)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計，但工程造價會隨之提升，不符合經(jīng)濟(jì)性的原則。

2.1.2 減隔震方案

減隔震是橋梁工程抗震設(shè)計中較為有效的技術(shù)措施之一，該抗震方案是通過設(shè)置減隔震裝置，對地震的周期進(jìn)行延長，借助增大阻尼的方式，達(dá)到耗散地震作用力的目的。與延性抗震方案相比，減隔震的優(yōu)勢更加明顯，具體體現(xiàn)在如下幾個方面：減隔震設(shè)計以加裝相關(guān)裝置的方法達(dá)到抗震的效果，不會對橋墩造成損傷，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生后，只需要對減隔震裝置進(jìn)行維修或是更換即可，過程簡單、方便;橋梁采用減隔震設(shè)計，可以使下部結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍之內(nèi)，不需要對基礎(chǔ)進(jìn)行能力保護(hù)設(shè)計，工程造價大幅度降低。綜上，經(jīng)過分析，本工程決定采用減隔震方案，對橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計。

2.2 減隔震原理

在橋梁工程抗震設(shè)計中，減隔震方案在確認(rèn)應(yīng)用之前，要對該技術(shù)的原理加以了解和掌握，確保設(shè)計的減隔震措施更加合理可行，從而最大限度地發(fā)揮出減隔震的作用，減輕地震力對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞。減隔震的原理比較簡單，通過相應(yīng)裝置的設(shè)置，對地震作用力進(jìn)行分散和抵消，以此來達(dá)到減震的目的。它與汽車減震器的原理比較類似，唯一的區(qū)別在于，減隔震裝置擴(kuò)散和抵消的是橫向運(yùn)動產(chǎn)生的作用力，這樣能夠防止橋梁橫向位移超限發(fā)生失穩(wěn)的情況。

2.3 減隔震裝置

目前，可用于橋梁抗震設(shè)計中的減隔震裝置有以下幾種：板式和鉛芯橡膠支座、阻尼器等。

2.3.1 板式橡膠支座

支座是橋梁減隔震設(shè)計中，應(yīng)用較為廣泛的一種裝置，板式橡膠支座由兩個部分組成：一部分是薄鋼板，另一部分是橡膠片，將該制作設(shè)置在橋梁的相應(yīng)部位，能夠借助橡膠與鋼板之間的緩沖作用，達(dá)到減震的效果，從而降低地震力對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞。板式橡膠支座應(yīng)用時，減震效果與選用的橡膠性能關(guān)系密切，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生時，橡膠會通過自身的變形對地震力進(jìn)行抵消。實踐表明，選擇的橡膠變形速度快，且阻尼系數(shù)小時，減震效果較好，反之則會導(dǎo)致減震效果下降。

2.3.2 鉛芯橡膠支座

這是一種新型的橡膠支座，具體是指在普通的橡膠支座中心部位插入鉛芯，通過這種方式，使支座本身的阻尼性能得到改善，可大幅度增強(qiáng)抗震效果。由于鉛芯本身具有比較高的力學(xué)性能，作為支座應(yīng)用時，它的屈服剪力比較低，但卻具有非常高的剪切剛度，確保了橡膠支座在橋梁抗震設(shè)計中的整體性能，地震等級不高時，鉛芯能夠直接抵消掉地震力對橋梁結(jié)構(gòu)的作用。

2.3.3 阻尼器

阻尼器是一種以提供運(yùn)動阻力來消耗和減少運(yùn)動能量的裝置，可以通過該裝置實現(xiàn)吸能減震的目的。在橋梁抗震設(shè)計中，阻尼器的應(yīng)用較為廣泛，該裝置本身具有極強(qiáng)的可塑性，確保了抗震效果的發(fā)揮。阻尼器的抗震性能良好，造價低，使用壽命長，只要設(shè)置的位置正確，便可起到抗震的作用。

2.4 減隔震裝置的選擇依據(jù)

在橋梁抗震設(shè)計中，對減隔震技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用的過程中，應(yīng)當(dāng)對減隔震裝置進(jìn)行合理選擇，以此來達(dá)到預(yù)期中的抗震效果。具體選擇時，應(yīng)考慮裝置的荷載能力及復(fù)原能力。

2.4.1 荷載能力

為使減隔震裝置在橋梁結(jié)構(gòu)中的抗震作用得以最大限度地發(fā)揮，必須對裝置進(jìn)行合理設(shè)置，由于橋梁結(jié)構(gòu)所具備的特點，使得裝置的設(shè)置及后續(xù)的裝配比較困難。不僅如此，減隔震裝置安裝后，會與橋梁結(jié)構(gòu)形成一個整體，伴隨著橋梁一起服役，在這個時間相對較長。所以，選擇減隔震裝置時，應(yīng)當(dāng)確保所選的裝置具有良好的荷載能力?？梢圆捎煤奢d測試的方法，依據(jù)橋梁的荷載要求和需要抵抗的地震等級，對減隔震裝置進(jìn)行合理選擇，從而確保裝置能夠在地震災(zāi)害發(fā)生時，起到應(yīng)有的抗震作用，保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

2.4.2 復(fù)原能力

抵抗地震的作用力是減隔震裝置在橋梁中的主要應(yīng)用目的，通過該裝置可以抵消大部分地震力，為橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供保障。故此，要求減隔震裝置應(yīng)當(dāng)具備一定的復(fù)原能力，當(dāng)受到地震沖擊波作用后，能夠快速恢復(fù)原樣，這樣才能達(dá)到理想中的抗震效果。若是減隔震裝置無法復(fù)原，則會在一次地震后失效，從而增大運(yùn)維成本，與經(jīng)濟(jì)性原則不符。

2.5 減隔震設(shè)計要點

在橋梁減隔震設(shè)計中，為達(dá)到預(yù)期效果，可對需求設(shè)計位移進(jìn)行假定，具體而言，就是對等效阻尼比與有效周期。按照下式，可以對橋梁上部結(jié)構(gòu)在水平方向上的側(cè)向位移進(jìn)行計算：

根據(jù)有效周期，可以對隔震橋梁的有效剛度進(jìn)行推算，以橋梁的實際情況作為依據(jù)，對各個墩柱的有效剛度進(jìn)行合理分配，由此可以獲得減隔震支座與墩柱之間的有效剛度。隨后由橋梁墩柱的截面，對墩柱的剛度進(jìn)行計算，代入相關(guān)公式，便可求出各個墩柱上減隔震支座的有效剛度。利用上述計算得到的結(jié)果，可求出橋梁各個墩柱減隔震支座的設(shè)計位移值，據(jù)此便可完成減隔震設(shè)計。

3 結(jié)論

綜上所述，橋梁抗震設(shè)計是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)選取適宜的抗震技術(shù)措施。減隔震作為一種新型的抗震技術(shù)，以其自身所具備的諸多特點在橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。通過對減隔震裝置的選用，并對減隔震進(jìn)行合理設(shè)計，可使其作用得以最大限度地發(fā)揮，從而提高橋梁的抗震性能。

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