浅谈市政桥梁设计中隔震与抗震的设计与理念

浅谈市政桥梁设计中隔震与抗震的设计与理念

乔长江

关键词：市政桥梁；隔震设计；抗震设计要点

0、引言

隔震设计主要在水平方向上给予桥梁支撑，使桥梁水平抵抗力加强。该种支撑作用力主要来自隔振器，设计人员还要优选隔震装置，使其对地震作用力起到良好的抑制作用。隔震设计除了强化结构的水平抵抗力外，还会对结构构件进行控制，使其远离水平地面运动，使其在地震作用下依旧保持较小的反应加速度，如此构件才有机会保持完整性。本文主要针对市政桥梁设计中的隔震设计进行分析。

1、桥梁隔震设计原理及隔震技术特点

1.1隔震设计原理

隔震设计中的隔震设施位于桥梁结构关键点及薄弱点处，在地震灾害发生时，其会与地震作用力直接接触，在该作用力作用过程中，该装置设施完成作用力吸收缓解工作，所以作用在桥梁上的地震作用力会降低，桥梁结构依旧可以保持稳定。该装置具有柔性化特点，可以解除结构件与水平地面运动的关联，使结构处于正常运行状态，当地面受到地震影响产生运行加速度时，结构也会产生加速度，但前者会远远大于后者，如此后者便可保持安稳状态[1]。另外在隔震设计中，还会涉及到阻尼设计，该设计也可以使地震能量降低，如此结构受到的地震灾害影响会更小。

1.2隔震技术特点

主要包括两方面，其一隔震技术是隔震设计常用手段，其会减小桥梁中传递的地震能量，使桥梁结构应用周期不会缩短，桥梁结构变形情况也会得到控制，这可以延长地震后桥梁的使用时间。桥梁分为上部结构和下部结构，其中下部结构要承担来自上部结构的重力和压力，所以其会成为隔震设计重点，在隔震设计中，其竖向刚度和强度都要得到强化，如此上部结构才能稳定运行。当地震力作用在桥梁结构上时，还需要使结构具备疏散地震力的作用，如此在桥墩和桥梁处才不会形成较大的集中应力。其二隔震设计不仅可以改善桥梁结构的竖向刚度，还会提高其横向刚度，使结构处于平衡状态，当下部结构出现较大地震力影响时，上部结构及整体结构依旧能恢复保持原状，不会发生较大的非弹性变形或垮塌。

2、市政桥梁设计中的隔震设计

2.1隔震装置的设计

隔震装置设施在桥梁抗震中发挥关键作用，其属于隔震设计不可或缺的一部分。在设计该装置时，主要利用弹性反应谱法分析和时程分析计算其隔震作用力。在选择优质的隔震设施时，设计人员需要参考工程资料和桥梁各部分结构刚度、强度等要求，需要计算等效阻尼计算数据，这些数据保持准确有效，隔震设施的隔震效果才显著[2]。隔震装置需要与阻尼装置结合起来，共同抵抗地震作用力，分散地震能量，使结构构件受到的作用力减至最低。这种复合装置组成隔震系统，在隔震系统制作中，还需要利用各种橡胶支座和减隔震制作形式，来保证隔震装置制作质量，另外设计人员还要标出隔震装置的安装位置，使桥梁结构中的关键部分和薄弱处得到隔震保护。如此即使高负荷高频率作用于桥梁结构，桥梁也不会出现巨大的变形。

2.2隔震设计中的细节设计

这里主要指桥梁附属结构设计，其属于桥梁隔震设计中的短板，其对隔震效果起到决定作用，这些细节主要包括伸缩缝、防落梁装置及限位装置，其在抗震应用中，会及时反映出隔震效果，如果作用在桥梁中的地震能量过大，该附属结构会受到损坏，这意味着隔震设计水平还有待提高。附属结构的存在还使得隔震保护连续性和协调性得到保证，在具体设计中，设计人员需要将接缝处、连接处等作为重点把控对象，只有桥面和桥支架有效连接、桥柱和桥墩良好连接，桥梁上下结构的整体性才强，整体性越高的桥梁，其受到的地震影响越小[3]。很多附属结构多为支撑设施，这些设施的质量和强度及精确度还要满足桥梁的隔震要求。

2.3隔震设计问题及解决措施

隔震设计问题主要包括三方面，其一隔震设计规范性和标准性还有待提高，否则会影响桥梁结构细节设计水平，使隔震设施作用优势得不到有效发挥。很多地区处于少地震的平原区，这些区域在建设市政桥梁结构时，相关的设计人员并不能全面考虑到桥梁的抗震设计事项，所以隔震设计结果不理想，不能满足隔震要求，有的桥梁甚至不具备抗震功能，只发挥基础交通作用，这会影响桥梁在地震工况下的整体稳定性。其二在阻尼器制作中，设计人员没有考虑制作环节的规范性要求，所以经常制作的阻尼器在应用中经常会出现各种缺陷或质损现象，如漏油问题等，这些问题会成为隔震设计中的隐患，在地震爆发后，该装置在隔震保护中可能会起到反作用。其三国家或行业没有具体明确隔震装置的操作规范和生产要求，所以很多隔震装置隔震效果并不明显。

隔震设计问题解决措施：其一设计人员要通过实际考察了解隔震设计要求，落实隔震设计标准，使隔震设计效果最佳。在设计中，还要综合考虑桥梁结构的应用环境和交通量要求等。其二国家或行业的相关部门要强化隔震设计，并制定相关的规范体系来规范隔震装置的生产过程或操作过程，使其规格和功能满足要求，另外还要建立健全的检测体系，使不合格的隔震装置不会流入市场，如此桥梁结构的隔震水平才能得到保证[4]。其三合理设置隔震支座，使其在隔震抗震中发挥作用。在地震力作用下，该装置必然会发生变形，设计人员还要选择优质支座，使其能满足支座的变形要求，另外支座安装空间也要满足其变形位移要求。在隔震设计中，还要做好伸缩缝间隙及防落梁等附属结构的设计工作。

3、市政桥梁抗震设计要点

要更好地进行市政桥梁抗震设计，首先必须要把握市政桥梁抗震设计的基本原则，在此基础之上再采取合理的措施进行桥梁设计。而从抗震的角度出发，要想保证桥梁结构的抗震性能，首先桥梁结构必须要具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；其次，桥梁结构还必须要有合理的刚度以及承载力分布，只有刚度和承载力的分布合理，才能够有效地避免因为局部削弱或者是突变使得桥梁存在薄弱部位；最后，桥梁还必须要具有良好的承载力、变形能力以及耗能能力。只有严格按照这几个要求来进行桥梁抗震设计，才能够更好地保证桥梁的抗震性能。

抗震性能良好的桥梁结构从几何线形上来看，桥梁必须要是直的，必须要保证各个墩的高度相差不大，因为对于弯桥以及斜桥而言，在地震发生时，其反应往往更加的复杂，如果各个桥墩的高度相差太大，就会使得桥墩的刚度发生变化，而在抗侧力桥墩中刚度较大的桥墩往往就会最先发生破坏。在结构布局方面，桥梁应该尽量保持小跨径，因为小跨径更加有利于降低桥墩所承受的轴压，使得桥梁的延性能够更好。此外，弹性支座应该布置在多个桥墩之上，这样在地震发生时，就能够有效地将地震力分散到更多的桥墩之上。同时，各个桥墩的刚度和强度在各个方向上都应该保持一致。最后就是基础的选择，市政桥梁的基础应该尽可能地建造在坚硬的场地之上，这样更加有利于桥梁基础的稳定。

4、结语

隔震设计是在抗震设计基础上延伸发展而来，其主要利用隔震性能较强的柔性装置和隔震技术来提升桥梁整体的抗震能力，使桥梁受到的地震灾害影响降至最低。设计人员还要做好桥梁的隔震设计，使其合理化、规范化，如此桥梁在地震中才能依旧保持完整性和稳定性。在设计时，设计人员需要明确设计原理和设计原则，需要找到设计要点，将隔震技术与隔震设施等联系起来。在隔震设计中，设计人员需要从实际出发，了解现场桥梁工程的具体情况，在实地考察中，搜集完善的数据，作为抗震优化设计参考依据。

参考文献

[1]左燃燃，王方伟.市政桥梁设计中隔震设计要点研究[J].居舍，2018（31）：114.

[2]及有龙.市政桥梁设计中的隔震设计研究[J].住宅与房地产，2018（12）：92.