淺析橋梁隔振設計的意義
2016-12-12
引言
橋梁是現(xiàn)代城市化建設中的重要基礎設施，它具有極強的社會公共性，建設時其投資較大且后期運營管理中也相對困難。另外橋梁作為危機管理系統(tǒng)的重要構成部分，應當具備較強的抗震性能，因為橋梁抗震性能的提高可以有效地減少地震后的損失。
一、橋梁進行隔震設計的好處和重要性
1橋梁隔震設計的重要性，橋梁設計中的隔震設計指的是在橋梁建設時安裝隔震器，它可以使橋梁在水平方向上得到柔性支承，這樣就使水平方向上的周期延長，另外還要安裝阻尼器來，這樣做是為了提高橋梁的阻尼效應，可以再地震發(fā)生時降低地震的作用。近些年,國外一些發(fā)達國際在橋梁的隔震設計方面加強了研究取得了很多重大的突破。但我國在這些方面還比較落后，研究還處于初級階段且缺乏系統(tǒng)性，主要一些方法大多采用國外的研究經(jīng)驗和成果。
2橋梁隔震設計的好處 ，在橋梁的設計中加強隔震設計，可以有效地改善和分解地震后的地震力在各結構支座間力的分布情況，這樣可以保護橋梁的基礎部位，同時對橋梁的上部結構可以有效地支撐和保護。在橋梁設計中的相關隔震設計可起到調(diào)節(jié)橫向剛度的作用，這樣可以改善橋梁結構扭轉(zhuǎn)平衡的問題，有效地降低了地震力。在橋梁設計中的上部結構時，采用隔震減少甚至消除地震后橋梁的上下部結構出現(xiàn)的超出建設彈性范圍的現(xiàn)象, 防止超出彈性范圍后局部部位發(fā)生變形。在橋梁設計中進行隔震系統(tǒng)的設計，可以取得比普通抗震設計更好的抗震效能，這樣就在不增加工程造價的情況下，還提高了工程的質(zhì)量。在橋梁的隔震設計中采用的隔震支座若在正常使用條件下,由于溫度的變化或者其它的形變而發(fā)生變化，它們的形變相對也較小，這樣就能為城市建設中高架橋梁設計中多跨連續(xù)梁橋的采用，即減小伸縮縫的使用提供了方便。與那些未采用隔震設計的橋梁相比較，采用了隔震設計的橋梁可以在經(jīng)歷了較大的地震后，較容易地更換隔震設計和裝置，且維修的時間相對較短，維修的費用也相對較低。
二、橋梁隔震設計理論概述
1 隔震技術的原理 ，隔震是抗震方式發(fā)展的一種新形式和新趨勢，它的作用是通過減小而并非抵抗地震的作用來起到橋梁的保護結構不受損、橋梁的抗震能力增強的效果。在通常的橋梁設計和施工中，提高橋梁抗震效果的方法通常是通過提高橋梁結構的整體強度和變形能力。與之相對比，橋梁的隔震設計主要特點在于引入了柔性裝置的設計，這樣做就使橋梁的重要結構構件可以與水平地面運動在一定程度上的關聯(lián)性減少，使重要構件在地震后不會發(fā)生破壞性的損傷，使結構的反應加速度比地面的加速度小，另外，由于采用了阻尼設計，這樣阻尼就有效地將地震帶來的能量得到消耗，當能量傳遞到橋梁上部以及隔震結構時作用力已大大減小。
2隔震技術的特點 隔震技術在橋梁抗震設計中的的應用，主要目的就是為了利用這些隔震裝置達到延長結構周期、消耗地震能量和降低地震后結構毀壞和變化的效果。在橋梁進行隔震設計時，最關鍵的因素就是要求要有合理的設計，使相關的抗震系統(tǒng)構件能夠具有較強的彈性和可塑性。隔震技術在橋梁設計中的采用，一方面可起到減少工程造價同時提高工程效能的效果，它往往要比常規(guī)的抗震設計的抗震性能高，可以有效地保護橋梁墩柱，達到降低橋梁墩柱延性需求的作用和目的；另一方面上部結構中隔震措施的采用可以有效地減小或者消除地震后橋梁的下部結構超出彈性范圍的反映和現(xiàn)象，對于那些在地震后難以檢查或者修復的地方，隔震設計可以避免在這些部位發(fā)生嚴重的非彈性變形。
3 橋梁隔震設計的基本原則 ，橋梁隔震設計是加強橋梁抗震性能的重要要求，但在進行隔震設計時應當遵守以下幾個基本原則，只有認真遵守這些原則，才能有效地、切實地提高橋梁抗震效能，這些原則分別是：應對橋梁是否適宜采用隔震設計進行科學的考察，考察應當以其周期增長后系統(tǒng)能否有效地提高地震時能量的吸收，且以這個為判斷的判據(jù)。對于不適合進行抗震結構的橋梁地段，不能盲目地進行施工隔震裝置在橋梁設計中若被采用，則它的上部結構在地震后會產(chǎn)生相對的位移，這將對橋梁的后期使用和功能產(chǎn)生影響，因此在地震后，應當加強對隔震裝置的修補和完善。若在橋梁設計時采用了相關的隔震措施，那么應當保證橋梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震設計所起到的抗震性能的大小。應當對采用隔震措施橋梁附近的地質(zhì)環(huán)境以及橋梁地基進行科學地研究和勘測，隔震橋梁附近應當具有較為堅實的地質(zhì)條件。在采用隔震裝置時，應當盡可能地選擇和采用那些結構簡單且同時符合所需隔震性能的裝置，且應當保證在其力學性能的范圍內(nèi)科學地采用。
三、橋梁的隔震設計
1 隔震裝置的設計，隔震裝置的設計和結構其它構件的設計是隔震橋梁抗震設計的兩個主要方面。隔震裝置的設計是隔震設計的中心，當前，在橋梁的隔震設計中較為普遍采用的方法是彈性反應譜法，這種方法被大部分國家采用，但有不同的規(guī)范，主要有美國的、日本的和歐洲的規(guī)范，它們之間區(qū)別不大，主要在于計算公式的不同，這些計算公式是指隔震裝置等效剛度的計算和和等效阻尼的計算，與之相對比，那些復雜性強或較為不規(guī)則的橋梁，較為常用的方法是時程方法。彈性反應譜方法之所以得到普遍采用，一方面是因為施工時計算的相對簡單，另一方面是因為它和現(xiàn)有的規(guī)范計算方法很接近，這樣便易于接受，最后應當引起注意的是眾所周知隔震裝置的等效剛度和等效阻尼的計算是與隔震裝置在地震中的最大變形程度有關的，繼而隔震裝置的變形又與整個橋梁的地震響應程度有關系，所以客觀上要求我們對于采用彈性反應譜方法進行的隔震設計應當是一個不斷完善和變化的過程。由于在具體的計算中，對于目標的實現(xiàn)和達到?jīng)]有直接的公式可采用，因此這就要求設計人員對橋梁結構地震響應的程度有較好的掌握和預估，地震發(fā)生后，較為熟練的工程師可以依據(jù)其長期工作的經(jīng)驗初步地制定設計方案，方案完成后，再用一系列的時程來分析和驗證其設計是否合理。
2 細部構造的設計，橋梁的附屬結構在橋梁的隔震設計中同樣發(fā)揮著巨大的作用，這些附屬結構和構件主要包括限位裝置、伸縮縫、防落梁裝置等，通過對諸多震害調(diào)查的分析和動力時程分析我們發(fā)現(xiàn)這些細部構造是影響橋梁結構動力響應和隔震效果的重要方面。但當前普遍存在的問題是大多數(shù)的設計人員會忽略細部構造的設計、將其置于次要地位，另外一方面這也是由于在地震響應的計算時附屬結構的計算方法較為復雜造成的。在細部構件的設計時應當具有良好的連續(xù)性。
總之，橋梁設計中的隔震設計是提高橋梁工程質(zhì)量的重要方面，雖然目前我國的隔震技術還處于初級階段，但我們應當科學地吸收和借鑒國外的一些技術經(jīng)驗，完善我國國內(nèi)橋梁設計中的隔震設計，提高橋梁的抗震性能。
參考文獻：
[1]韓鵬，孟劼.淺談橋梁抗震設計方法與減隔震技術[J].山西建筑,2009,(16).
[2]劉鵬.橋梁抗震的減隔震技術[J].科技資訊,2006,33.
