桥梁设计中隔震设计的重要性 高德飞

桥梁设计中隔震设计的重要性高德飞

发表时间：2019-04-02T14:24:05.310Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：高德飞

[导读] 摘要：在桥梁建设过程中，隔震设计对桥梁建设有着重要的意义，其对桥梁的抗震效果是显而易见的。

济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司山东济南 250002

摘要：在桥梁建设过程中，隔震设计对桥梁建设有着重要的意义，其对桥梁的抗震效果是显而易见的。特别是在现代化的桥梁建设中，更应该重视桥梁的隔震设计，只有这样才能减少桥梁在地震中受到的损害，延长桥梁的使用寿命，产生较好的经济效益。本文对桥梁设计中隔震设计的重要性进行了探讨。

关键词：桥梁设计；隔震设计；重要性；措施

在桥梁设计中引入隔震设计使桥梁工程质量得到保证，因此，必须加大桥梁设计中隔震设计的研究力度，吸收和借鉴国外的一些技术经验，并结合工程实践经验，对桥梁设计中的隔震设计进行不断的改进与完善，提高桥梁的抗震性能，以实现优化我国的桥梁隔震技术的目的。

1桥梁设计中隔震设计的重要性

1.1提升桥梁整体质量

一个完整的桥梁工程往往会包含很多部分，且存在较多的影响因素，尤其近年来桥梁工程规模不断扩大，通常需要多个施工团队共同完成，更使得现场管理方面遭遇了更大的挑战。为了能够减少此方面的影响，最根本的措施是对设计进行完善，并严格按照设计来进行施工。地震是影响桥梁使用安全的重要因素，因此在进行整体设计时应将此方面设计考虑其中，并在整个设计中构建符合桥梁需求的桥梁隔震系统，这样一来不仅可以改善以往设计中存在的弊端，也利于实现各个隔震装置优化的目的。另外，隔震工程也会消耗一定的成本，尤其在设计不合理的情况下，会造成资源、成本浪费现象，对隔震设计进行优化可以起到控制成本的作用。

1.2解决桥梁扭力平衡问题

很多桥梁在投入使用后陆续出现各种问题，扭力平衡即为其中一种，一旦出现此种问题，再遭遇恶劣天气的摧残，势必会造成桥梁抗震功能下降，桥梁老化甚至出现裂缝等问题。若要解决此方面问题，则需要将隔震装置进行合理运用，此方面需要遵循抗震设计原则来进行。另外，当地震发生时，桥梁往往会遭受较大的冲击，而在拥有隔震装置后，此方面影响会大大降低，进而实现了桥梁结构的稳固。

1.3保护桥梁基础

近年来我国诸多桥梁设计中均对隔震设计进行了优化与完善，且相关人员也对传统桥梁和当代桥梁进行了调研，处于同一地震区域内的桥梁所受到的损坏程度有较大的差异，尤其在桥梁基础方面。未经过抗震设计处理的桥梁在遭遇地震时，其坍塌速度会比优化后的桥梁快，且桥梁基础被严重影响；而隔震效果较佳的桥梁，其不仅可以在地震中可以延缓甚至避免倒塌，也较好的保存了桥梁基础，另外，鉴于此类桥梁的基础得以更好的保存，也为灾后重建、修复方面减少了很多困扰。

1.4减少桥梁变形问题

在桥梁工程易出现的诸多问题中，变形已经成为了十分常见的一种，地震发生时使桥梁发生较大变形，一旦其变形情况超过可承受范围，随时会倾倒，进而带来极严重的后果。抗震设计能够有效改善此方面问题，减少桥梁工程上下部结构超出弹性范围内的变形，使得结构更加稳定。

2桥梁隔震装置介绍

2.1分层橡胶支座

桥梁的分层橡胶支座基本的结构是由薄钢板和橡胶薄皮交叉构成的，有矩形形状和圆形形状支座的平面。在实际桥梁隔震设计当中，要充分考虑到橡胶支座刚度和阻尼系数值。橡胶支座水平刚度是下板面与上板面出现位移的时候所产生的剪力。橡胶支座要通过变形提供阻尼，其和橡胶支座的变形速度是有关联的。橡胶支座的主要材料是天然的橡胶，阻尼比是5％～10％之间。支座位移与力的曲线为狭长形的一条线，因为橡胶支座所提供阻尼比较少，因此在桥梁的隔震设计当中，要与阻尼器一起结合使用。

2.2滑动摩擦支座

这种支座的摩擦系数比较小，在水平伸缩的时候能够产生比较大的位移。在地震发生的时候，桥梁滑动摩擦式支座上部的结构出现滑动，将传递到下部结构地震力转化成滑动摩擦式支座最大的摩擦力，再通过下部结构与上部结构间的摩擦降低地震所带来的能量。滑动摩擦式支座缺点是不可以自动进行复位，而且也没有比较好的可预测性和可靠性，所以它需要和橡胶支座与阻尼器同时使用。

2.3钢阻尼器

在桥梁设计当中，钢阻尼器通过钢材塑性形变来减低地震带给桥梁的能量。钢阻尼器主要分三种，第一种钢阻尼器有横向的加载臂，其弯曲梁的弯矩比较均匀；第二种是悬臂弯曲梁钢阻尼器，其悬臂是锥形的；第三种是横向加载臂式的钢阻尼器。这些钢阻尼器共同的优点是不需要什么特殊设备进行制作，结实耐用，费用也比较低，抗震能力比较强。根据有关的实验资料来看，钢阻尼器能够用双线性表示滞回的曲线。钢阻尼器常常会结合着橡胶隔震支座一起使用，悬臂钢阻尼器常常和聚四氟乙烯支座结合使用。

2.4铅芯橡胶支座

在桥梁中的铅芯橡胶支座需在板式的橡胶支座中间加入高纯度的铅芯来提高阻尼性能。对高纯度的铅芯而言，具有力学特征较好以及屈服剪力比较低的特征，高纯度铅芯具有良好的耐疲劳性能和弹塑性性能，可以对提供静力负荷时所需要的刚度和由地震带来的能量进行良好消耗。铅芯结合分层的橡胶支座所形成铅芯橡胶支座拥有良好的减震装置特性，在遇到地震的时候，铅芯屈服，其刚度则减少，导致桥梁结构的周期变大，消耗地震所带来的能量；在遇到比较低的水平力的时候，高纯度的铅芯能够保持比较高的初始刚度，出现较小变形。

3桥梁设计中隔震设计的措施

3.1合理设计隔震装置

在现阶段，应用最为广泛的隔震设计就是弹性反应谱设计方式，弹性反应谱方式的实际规范因国家而异，其主要的区别就是其计算公式，这些计算公式主要就是通过计算隔震装置的等效阻尼以及等效刚度方式对其进行计算。因为桥梁自身的地震响应以及隔震装置的振幅之间存在一定关联性，对此在计算过程中必须要对隔震装置的最大振幅进行综合分析。对于不规则以及一些结构相对较为复杂的桥梁要通

过时程分析方法对其进行计算。时程分析方法在进行隔震设计的时候必须要对应用的具体弹性装置的具体范围、弹性性能等进行计算，进而保障弹性装置设置的合理性。弹性反应谱法应用相对较为普遍，其设计计算较为简单，与实际的计算规范更为接近；同时，在实际中隔震装置自身的等效阻尼以及等效刚度的计算与地震时隔震装置的最大变形有着一定的关系，而隔震装置出现的变形对桥梁自身的地震响应有着较为直接的关系，对此在实际中会通过反应谱分析方法进行桥梁隔震装置的设计。

3.2优化设计细部构造

在桥梁隔震设计的过程中，除了整体上确保结构的安全性和耐久性外，还要注意合理设计桥梁附属结构等细部结构，比如限位装置、伸缩缝与防落梁装置等。在进行时程分析和调查众多地震危害情况的基础上，桥梁细部结构等附属结构自身的质量会影响桥梁整体结构的动力响应效果和抗震性能。但是在实际的桥梁细部结构设计过程中，许多桥梁结构设计人员还没有充分意识到附属结构设计工作的重要性，一味地认为桥梁主体结构质量如果满足设计要求即可确保桥梁工程具有良好的抗震性能，同时在对地震响应程度进行计算时，附属结构等桥梁细部结构设计计算流程比较繁杂，这也是造成部分结构设计人员不考虑该部分内容的重要原因，但是如果没有充分考虑桥梁抗震构造措施，那么就势必会对桥梁隔震设计整体质量产生不利影响。

综上所述，在桥梁设计中引入隔震设计只是桥梁工程质量得到保证的一个方面，尽管我国现阶段的隔震技术还不够完善但我们要积极吸取和借鉴国外的先进技术经验推动桥梁隔震技术在我国的广泛运用进一步优化我国的桥梁抗震技术。

参考文献

[1]曾嵛.桥梁设计中隔震设计的重要性分析[J].工程建设与设计.2018 (02)

[2]吴军军,李大明,张培贤,刘宁.分析桥梁设计中隔震设计要点[J].黑龙江交通科技.2017(10)

[3]陈永乐.桥梁设计中隔震设计的重要性分析[J].科学技术创新.2017 (36)