桥梁抗震设计要点和减隔震技术的应用

桥梁抗震设计要点和减隔震技术的应用

杨应春

重庆市市政设计研究院有限公司，重庆市 400000

摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，桥梁工程建设越来越多。现阶段桥梁是较为常见的工程类型，大规模的桥梁施工对施工质量提出了更高的标准要求，除了保证施工过程的安全之外，也十分注重桥梁的抗震性能。目前，在桥梁设计中设计师均充分考虑了对抗震要点的控制，并且在其中也更多运用了减隔震技术，随着技术革新发展，减隔震技也在不断创新，极大程度上提升了桥梁的整体性能。本文对桥梁抗震设计要点进行分析，并探讨了桥梁减隔震技术的应用，以供参考。

关键词：桥梁；抗震设计；减隔震技术

引言

一直以来，桥梁工程在我国基础设施建设中都占据着非常重要的地位，由于其构造以及外加荷载的复杂性和可变性，无论是设计还是施工难度系数都非常大，一旦遭遇地震，桥梁结构的破坏将导致道路通行的中断，严重影响抢险救灾工作，而且受地震破坏的大型桥梁后期修复非常困难，严重影响道路交通的快速恢复，造成严重的经济损失和不良的社会影响。因此，了解桥梁结构的地震破坏形式，分析影响桥梁结构地震响应的设计因素，采取科学先进的抗震设计理念以及合理有效的抗震构造措施，确保桥梁结构在地震中的安全以及震后易修复和正常运营，对防灾减灾工作及灾区救援重建工作都有重大意义。

1桥梁抗震设计要点

1.1合理的选择材料，提高抗震效果

要做好施工现场勘察，并通过提高材料的质量来提升桥梁的稳定性。在进行连接装置设计时，应当选择延展性较好的材料，并且要考虑到材料是否适应公路桥梁施工区域的自然环境因素。当前不少公路桥梁采用了新型材料，在选择新型材料时，应首先对材料进行试验，将性能良好的新型材料纳入桥梁的相关抗震部件，实现桥梁的稳定性以及美观性。

1.2桥梁总体设计对其抗震性能的影响

桥址的选择是桥梁抗震设计中需高度重视的一项原则，分析以往我国桥梁结构在地震灾害中受到的损坏情况可发现，如果桥址选择不符合安全设计的相关要求，那结构受到的损坏程度会大幅增加。针对这个因素，在桥址选择时不仅要考虑到工程场地的平稳性，还要注意地质结构的适宜性。对工程结构物而言，结构越对称越有利于抗震。桥梁设计中保证结构的对称性不仅对桥梁的强度有利，还有利于整个桥梁结构的稳定性。对称性高的结构刚度分配更合理，受力更均匀。对桥梁结构来说，对称性主要体现在3个方面：（1）跨径组合的对称性，对连续梁桥而言一般可以在区别较大的跨间设置纵向滑动支座和伸缩缝加以调整；（2）墩高搭配的对称性，当地形受限时，可以调整墩身截面刚度或支座形式以达到整联桥桥墩刚度的匹配；（3）支撑体系的对称性，主要避免一联中桥墩受力不均匀，导致最终墩身截面尺寸的差异较大。科学合理的桥梁抗震设计，对强度、刚度、位移延性等指标都有着非常严格的要求，桥梁设计者应最大可能地找出最佳的指标组合，以确保能够以最经济的方法达到抗震设防的目的。为了达到这一目标，就要求桥梁设计师在设计过程中充分了解影响结构地震反映的各种因素，基于过往设计经验进行创新应用，不能机械地按规定进行执行。

1.3加强墩柱设计控制

墩柱是桥梁施工建设中的重点所在，其不仅起到支撑桥梁结构的作用，而且对于减震和隔震也发挥着关键作用，因此墩柱也是抗震设计的要点之一。对于墩柱设计需加强质量控制，从两个方面进行考虑和选择，一是根据可能发生震动的实际强度确定墩柱是否能够承受得住，而依此优化墩柱的结构体系，确保其抗震性能；二是对墩柱配筋的选择，应严格控制其质量，让墩柱配筋的强度与承受力相匹配，增强墩柱配筋的稳定性，切实发挥出抗震效果。

2桥梁减隔震技术的应用

2.1减隔震原理

在弹塑性钢减隔震支座正常使用状态下，支座主要通过限位装置传递水平力，且此时能保证支座结构处于弹性工作的稳定状态，并能满足制动力、温度、收缩徐变等方面的荷载要求。在重现期较短的地震作用下，支座本体和限位装置均处于弹塑性工作状态，限位装置可能会出现小幅变形，但对支座正常运行无不利影响；并待水平位移到达支座设计位移时，限位装置限位作用发挥后会阻止支座继续滑动，此时，水平荷载由活动支座和固定支座分担，并能有效降低固定支座受力。在重现期较长的地震作用下，支座本体处于弹塑性工作状态，限位装置在运动方向被剪断，且非线性阻尼辐支座进入工作状态但未发生断裂，并表现出较大的塑性变形，主要通过摩擦及阻尼进行地震能量的耗散。

2.2减隔震技术的具体应用

2.2.1桥墩采用延性设计

利用桥墩的塑性变形，延长结构周期，耗散地震能量。该模式的设计要点为合理选取桥柱截面尺寸及配筋，使延性构件的抗剪强度以及能力保护构件的承载能力与墩柱截面的超强弯矩匹配。

2.2.2完善桥梁结构的细节设计

在进行工程建设时，细节很容易被忽略，特别是在影响桥梁抗震的相关结构部分，如桥梁的连接位置和支座，应当加强细节把控。同时，要注意施工过程中的质量监测，避免在施工过程中出现延性和位移问题。一旦出现较大位移，就要结合当地环境，对位移情况进行改善。桥梁的稳定性和延展性是反映桥梁抗震性能的重要技术指标。

2.2.3设置消能减振器和阻尼器

主要设计原理是将桥梁结构中并不属于承重构件的部分设计成耗能原件，或者在桥梁结构的某些部位添加专门起到消能的阻尼器来吸收消耗地震过程中产生的能量，减小地震对桥梁结构振动响应的影响，这是一种新型的耗能结构，主要可以细分为金属消能器、消能阻尼器等不同类型。消能减振技术在桥梁设计中已经得到广泛应用，效果明显。

2.2.4摆式滑动摩擦支座的应用

摆式滑动摩擦支座也是桥梁结构设计中经常使用的减隔震装置之一，其构件包括钟摆装置和滑动摩擦装置两部分，应用原理是基于钟摆原理而实现的减隔震目的。一方面球面的钟摆式运动能够将桥梁结构的运动周期实现进一步延长，进而可以达到隔震效果；另一方面支座在滑动界面中进行滑动时，会产生摩擦，而摩擦可以有效减震，降低震动的强度。由于支座的滑动线路并不是直线形式的，而是具有弧度的滑动界面，也可以促使桥梁结构的运动周期得到延长，因而更能够将地震力的冲击力进行缓解，减轻地震力的影响，有效增强桥梁结构的抗震性能。由于地震发生后，会导致桥梁发生位移现象，位移的过程中会导致支座平面受到磨损，因此需进行定期的维护和保养。

结语

综上所述，减隔震支座的设计应用是桥梁工程设计的重要环节，本文在进行桥梁支座抗震设计时创造性地融入了限位板与阻尼幅、导向板以及耗能螺栓等减隔震组合装置，这种设计能将球形钢支座和弹塑性钢耗能的性能优势充分融合，有助于建立起全桥协同抗震体系，提升桥梁结构减隔震性能，且具有耐久稳定、经济安全、实用等优势，对于地震高烈度区域桥梁结构减隔震较为适用。

参考文献

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