桥梁设计中的隔震设计要点分析

张少庆

中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津市 300000

摘要：桥梁受到地震作用后可能发生倒塌，为避免桥梁震害，防止造成较大的经济损失和人员伤亡，必须重视和做好桥梁的隔震设计。隔震设计是很多桥梁工程设计的重要内容之一，需在掌握桥梁工程实际情况的基础上，结合桥梁的使用要求，制定行之有效的隔震措施。

关键词：桥梁设计；隔震设计；要点

与公路不同，桥梁的承重结构主要取决于桥梁整体结构，桥梁的结构稳定性和抗震性通常相对较弱。在地震导致的桥梁问题中，公路钢筋混凝土结构桥梁多表现出落梁、拱桥破坏、支座滑动、梁体滑移、碰撞破坏、墩台破坏等问题，而铁路钢结构桥梁则多表现为支座破坏、墩台破坏、落梁等现象。由此可见，在不同的桥梁设计结构中，地震所带来的影响和破坏位置不同，而加强隔震设计不仅有助于提高桥梁的稳定性和安全性，在防震方面也起着很大的作用。

1桥梁隔震设计的重要性

桥梁无论在结构复杂性上还是在整个生命线工程中，均为重要的工程结构类型。基于此，桥梁抗震及其设计得到了很多专家学者的高度重视。抗震设计主要是从结构强度与延性两个方面考虑，确保桥梁整体抗震能力可以承受设计确定的地震荷载。为实现这一目标，要投入大量材料，增加工程造价，而且还很难达到预期抗震效果。近年来，很多国家都进行了桥梁减隔震方面的研究，在隔震技术中引入了相关科研成果。

我国是一个地震灾害多发的国家，一旦发生强震，将会引起桥梁震害。桥梁使用功能如果失效，将对整个交通系统造成严重破坏，除了造成重大的经济损失外，还会给之后的抗震救灾带来较大困难，对桥梁进行隔震设计是解决此类问题的关键途径。

(1）对于特定桥梁而言，其是否适合隔震，需要以固定周期增长以后，整个系统是否可以增加地震过程中吸收的能力为依据进行判断。与此同时，设置隔震装置以后，应确保桥梁上部结构和下部结构之间不会出现耦联振动效应。(2）在实际的桥梁工程设计过程中若使用隔震装置，则桥梁上部结构在产生地震的过程中出现的位移不能影响桥梁正常使用。(3）桥梁采用隔震措施后，其抗震性能应达到设计要求的性能以上。(4）桥梁采用隔震措施，基础周围地基必须具备良好的场地条件，如果桥梁处在软基地段，则一般不建议设置隔震装置。(5）应优先考虑结构简单且隔震性能满足要求的隔震装置，同时要在其力学性能要求的范围之内。

2桥梁隔震设计的重要意义

2.1有助于提升桥梁的抗震性能

桥梁工程的设计过程中，有效开展隔震设计工作，可全面提高桥梁结构的抗震性能，尤其在安装隔震装置以后，可保证桥梁工程的上部结构在发生地震的时候，不会出现位移现象，即使发生位移，幅度也很小，这样不仅可以降低维护保养的费用，还能提升桥梁的安全性，增强抗震性能。

2.2有助于增强桥梁结构的稳定性

桥梁工程中开展相关的隔震设计工作，能够全面提升整体结构的稳定性。首先，隔震设计可调整整体结构的水平刚度，增强阻力平衡性，在发生地震灾害之后能够降低震力。具体工作中采用隔震设计方式，可保证整体结构的抗震性能，与没有隔震设计的桥梁相比，工程质量更为良好，稳定性更高。其次，具体的隔震设计过程中，能够确保桥梁基础结构的稳定性和安全性，增强其承载能力，在一定程度上还能减少地震的震力，预防出现危险。一般情况下，桥梁结构经历地震灾害以后，上部分与下部分的结构都可能有较高的弹性，超出承载范围，而开展隔震设计工作以后，能减少弹性方面的问题，甚至消除地震灾害所带来的弹性，从根本上预防变形，提升桥梁的稳定性。由此可见，桥梁工程中隔震设计具有非常重要的意义，企业应该予以重视，在实际设计工作中强化隔震设计的力度，提升整体结构的抗震性能。

2.3改善桥梁工程的坚固性

隔震设计是桥梁工程坚固性的基础。这是因为隔震设计可以通过降低地震影响来保护桥梁结构，并提高桥梁的抗震能力及桥梁工程的整体强度。此外，桥梁隔震设计的最大特点是运动功能，通过引入一种灵活的设计，可提升桥梁的重要结构部件的稳定性，在一定程度上降低其与水平地面运动的相关性，因此，地震不会使其遭受重大损失。另外，目前的隔震设计采用了更加科学合理的电阻设计，即当振动能量通过隔震结构传递到桥梁的上部时可以降低，这对提高桥梁工程的坚固性是有效的。

3桥梁隔震设计要点

3.1铅芯橡胶支座

此类减隔震装置由普通叠层橡胶支座和高纯度铅芯组合而成，竖向承载力和水平柔性恢复力主要由普通叠层橡胶提供，利用高纯度铅芯塑性性能吸收并耗散地震能量。高纯度铅芯初始剪切模量较高且弹塑性能较为理想，所以，铅芯橡胶支座减隔震装置能在强震条件下满足能耗要求，并提供正常的刚度要求，具备减震和隔震双重功能。

3.2专注于隔震设备的设计

利用隔震设计的装备可以全面改善我国市政桥梁工程的建设，着重于市政桥梁工程的隔震设计，可以稳定桥梁的结构基础。利用隔震设计的装备为市政桥梁的结构稳定性提供了很好的支撑，因此城市桥梁项目的隔震设计必须坚固，以免设备在温度影响下变形。当前，隔震装置主要使用弹性响应谱法，该方法使用绝缘装置的等效刚度和等效阻尼计算，并且根据桥梁设计，隔震工程专家必须掌握桥梁工程的设计原理，结合桥梁的结构选择隔震器，并且设计者必须很好地理解和估计桥梁结构的地震响应程度，使发生振动时，防震器件可立即吸收冲击，从而减少在高频率和高负载下桥梁结构上的变化，避免对整个桥梁工程造成损害。

3.3注意隔震细节的设计

首先，在设计工作中应该注意合理选择构件，构件的设计与安装对桥梁结构稳定性、强度都会产生直接影响，所以，必须要科学选用构件，保证隔震构件的协调性与连续性，满足桥梁的使用需求。例如：在桥梁的表面区域与支架区域存在缝隙，或者是桥墩柱结构和桥梁结构之间的关联没有合理设计，很容易出现抗震性能不足的问题，对桥梁的安全性造成不利影响。这就需要在设计的过程中，选择具有连续性的构件，并注意细节的管理，保证整体结构之间的连续性，以免因为缝隙或是其他问题出现抗震性能不足的现象。其次，应该注意在隔震设计工作中，保证整体结构的安全性和稳固性，合理设计相关的隔震装置，选择各种隔震性能较为良好的原材料，注意细节的处置，确保桥梁隔震性能符合要求。最后，为确保桥梁的隔震设计工作效果，应该打造高素质的设计人才队伍，确保设计工作人员能够全面参与到相关隔震设计工作中。相关部门应该对隔震设计人员开展阶段性专业知识与先进技能的教育培训，保证设计人员全面掌握各种隔震设计技术，提升整体的设计水平。

3.4节点抗震设计

节点是桥梁整体结构中的一个动力传递构件,具有非常重要的作用角色。由鉴于共同部分可以紧密相连,以确保整体结构得到保证;然而,在一定程度上,接头可能是承载力保护的构件。在市政桥梁技术中,如果承台的刚度与码头的刚度非常接近,地震时横向惯性力会影响结构,从而增加节点区搅拌器的拉力,导致桥梁结构需要的刚度和抗震能力降低,基于性能的抗震设计方法被广泛应用。在桥梁施工中,需要根据性能来确定目标设计性能。定义抗震性能水平。同时还需要针对不同人群完成目标性能等级化,展开目标性能的描述与表达功能,通过目标性能的利用针对结构要求展开相关计划工作。

3.5加固技术

现阶段我国很多桥梁均属于钢筋混凝土结构,因此并不是自然条件与地质条件会对其造成不良影响,同时偶然荷载条件与固定荷载条件均会对其造成影响。通常情况下使用年限为数十年,会造成功能老化,无法与防震设计规定以及相关要求相满足,从而对其抗震能力会造成不利影响。如果进行桥梁的拆除与重建,则会造成社会成本以及经济成本投入的显著增加。因此为了能够有效避免上述问题的出现,需要在设计桥梁的初期阶段,认真考量这些因素,为后续改进工作的顺利展开预留空间。当前有多种加固方法,如加铺钢材以及加大截面面积等。随着我国经济迅速发展及社会进步,科学技术不断发展与创新,因此在很多桥梁加固技术中,纤维增强材料得到了较为广泛的应用。其原因主要是纤维增强材料是新型材料,自身重量虽然较轻但是却具有一定强度,在施工条件日趋成熟之后需要深入进行纤维增强材料的推广工作,促进其应用范围的不断增大。

4桥梁隔震设计注意事项

在市政桥梁的初始抗震设计中，大多数抗震设计都采用了抗震措施，以达到保持桥梁结构抗震性能的效果。在设计和施工中主要采取一些措施来提高桥梁的整体强度，以确保地震时桥梁的稳定性。在桥梁设计过程中，设计师不可以盲目进行隔震设计、建造隔震装置，避免地震期间装置之间相互干预造成更大的破坏，合理进行隔震设计，才能更好地保护桥梁的安全。

隔震设计的主要目的是显著提高桥梁的抗震性能，在设计中要注意：首先，应在桥梁设计的初期就注意隔震设计，在设计中要注意隔震装置的安装方法和预算，并以最小的成本达到最佳的隔震效果。其次，在隔震设计之前，应仔细分析桥梁附近的地质环境，做好桥梁施工现场的基础调查，并根据数据报告综合考虑，依据桥梁施工所在地的实际地质条件来提高隔震性能设计的质量。另外，在选择隔震装置时，需要尽可能选择隔震性能良好的装置，提高桥梁在地震中的抗震效果，减少地震对桥梁的伤害和影响。

桥梁的辅助结构由防坠梁装置、伸缩缝和限位装置组成，通过大量的地震调查和动态过程分析可看出，这些结构在桥梁的隔震设计中起着非常重要的作用。这些结构是桥梁结构动力响应和隔振效果的主要组成部分，但是由于计算辅助结构的方法过于复杂导致许多设计人员忘记或忽略了这些结构。因此设计人员需要注意并加强结构的设计，以便提高桥梁的抗震性能。

结论

综上所述,市政工程中桥梁这一基础设施有着至关重要的积极作用,能够为人们出行带来便利,因为我国地震高发,所以桥梁设计需要满足相应的抗震要求。设计单位以及设计工作人员必须要结合当地地质与地形进行桥梁防震设计工作的全面展开,促进相关工作人员抗震设防意识的进一步提升,按照相关规定与规范要求进行设计工作的展开,全面保障桥梁工程的抗震性能,为人们出行提供安全性保障。

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