曾嘉琪
创辉达设计股份有限公司 湖南省长沙市 410000
摘要：减震设计的关键作用在于有效消除桥梁结构中聚集的能量,消除介质为减震支座、阻尼器等,以此减少桥梁在震动作用下产生的负面问题,增强桥梁主体结构抗震能力。为此,在开展桥梁设计工作时,应尽可能地控制桥梁位移问题,加强桥体结构保护效果。
关键词：减隔震设计；桥梁设计；运用
1桥梁震害分析
在城市现代化发展进程中,城市人口形成了聚集状态,加快了区域内经济发展进程。交通网络应用在城市命脉主体中, 桥梁抗震设计旨在全面提升桥梁抗震性能，加强桥梁抗震能力。依据最近几十年实际发生的地震灾害事件,桥梁工程在地震灾害中极易遭受破坏, 作用抗震救灾的生命线工程，桥梁工程在发生破坏时,将会阻断受灾区的交通线路, 抗震救灾物资及人员进入灾区困难，加大灾区救援的难度,使地震引起的关联灾害持续深化,增加了救灾、灾后建设等工作的难度。
与此同时,桥梁在社会组织作为交通性基础设施,在建设时投入大量资金,极具公共性,灾后运维管理存在多重阻碍。为此,加强桥梁抗震设计,尽可能地减少桥梁在地震中产生的损失问题,保障公共区域的基本安全。根据以往地震中桥梁震害的具体情况,大致分为四种破坏类型:第一种桥梁工程震害为上部结构破坏,第二种为支座破坏,第三种为下部结构破坏,第四种基础结构破坏。
2减隔震技术在桥梁设计和施工的具体运用
2.1确定减隔震设计运用的条件
在桥梁的减隔震结构设计前，应先进入到施工现场了解地质条件、水文状况、自然环境等因素。从当前的应用情况分析，现有桥梁设计与施工中，大多能按照现行标准要求进行减隔震的设计。但是有些桥梁并不能够适用，所以要综合各个方面的要素进行分析，展开合理的论证，从而可以进行桥梁设计与施工情况的掌握，然后提升减隔震技术的总体水平。从实际情况分析，达到下述条件才能开始进行减隔震座的设计：(1)桥梁所在区域内地质状态良好，在地震发生之后可以达到一定的稳定性要求；(2)桥梁下部结构刚度大，固定周期小。如果符合上述两个条件，就可以使用减隔震技术。如果桥梁结构刚度性能较好，对桥梁上部与桥墩两者间的运动进行有效的分类，延长桥梁的振动周期，桥梁上下部结构的周期相差较大，因此上下部结构在运营阶段（或者地震工况下）不会产生较大的共振。从具体情况分析发现，桥面在出现运行问题后能够真实展现出减隔震、减震的效果。但是，对于减隔震技术并不是在任何情况下均适用，对于下列情况，不宜采用减隔震技术：(1) 桥梁下部结构刚度小，桥梁结构本身的基本振动周期比较长；(2) 基础土层不稳定，易于发生液化的场地；(3) 所处场地特征周期比较长，延长周期可能引起地基与桥梁结构共振，以及支座中出现较大负反力时，不宜采用减隔震技术。
2.2减隔震设计原理
桥梁减隔震设计是通过延长结构的基本周期，避开地震能量集中的频率范围，减少桥梁结构对于地震作用的响应，从而降低地震作用产生的地震力。在桥梁抗震设计中，引入减隔震设计的目的就是利用减隔震装置在满足正常使用功能要求的前提下，达到延长结构周期、消耗地震能量，降低结构的响应。
2.3减隔震装置
从桥梁减隔震设计的原理可知，减隔震桥梁耗能的主要构件是减隔震装置。因此，在桥梁的减隔震设计中，其中最重要的控制因素就是设计合理、可靠的减隔震装置并使其在桥梁抗震中充分发挥作用。即桥梁结构在地震作用下的大部分地震能量应通过减隔震装置消耗，因耗能产生的较大塑性变形也应集中于减隔震装置，允许其在E2地震作用下发生较大的塑性变形甚至产生一定程度的损坏。这就要求减隔震装置性能可靠且便于震后维修或者更换。此外，为保证减隔震装置在地震中能发挥应有的作用，还需日常对其进行检查和维护。
常用的减隔震装置通常是以支座形式体现，将减隔震装置整合到支座中的整体型减隔震装置有铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座和摩擦摆式橡胶支座。分离式减隔震装置类型有橡胶支座+金属阻尼器、橡胶支座+摩擦阻尼器、橡胶支座+粘性材料阻尼器。
2.3注重减隔震细节设计
对于一些大型市政桥梁项目，减隔震设计结构十分复杂，需要重点关注限位块、伸缩缝和限位装置等桥梁构件和附属结构。因此，要从整体上提高市政桥梁建筑工程的减隔震性能，就需要注重结构细节设计，并选择合理的隔震设计技术。首先，要对桥梁所在区域的地震情况与地震成因进行调查研究，根据调研数据进行设计，以在一定程度上避免减隔震设计不适用于实际工程，设计人员不仅需要考虑桥梁结构整体抗震性能，还需要考虑细部抗震构造设计，提高桥梁整体的抗震性能。
桥梁结构设计阶段，应保证结构水平刚度中心与减隔震装置重心重合，偏心距离不能超过规范允许值。如果偏心距离超出允许值，在地震作用下，可能会发生桥梁结构整体失稳，引起桥梁结构的破坏。在进行桥梁结构减隔震设计计算时，桥梁的整体结构刚度需要根据减隔震装置来进行相应调整。控制减隔震装置的水平位移，避免桥梁结构在地震作用下产生过大变形，因此除要求提供减隔震装置阻尼外，同时要求减隔震装置具有一定的屈曲后刚度、提供自恢复力。桥梁结构隔震层的水平刚度满足抗震要求之后，还要适当提高其竖向负载能力，避免其在较大水平地震作用荷载下发生竖向承载能力破坏，同时提高结构的结构强度，以提高结构的抗震能力，使其受较大的地震作用时，结构的整体性与稳定性能得到保证，避免桥梁结构出现坍塌现象，提高行车安全。另外，桥梁结构的减隔震装置要有复位性能，使其结构在地震作用下能够自动恢复位置，降低地震作用对结构的破坏，提高抗震效果。现阶段，我国桥梁工程的复位性尚有待提升，大部分的桥梁在受到地震作用后，需人工修复才能复位。
2.4减隔震技术的科学应用
针对于不同烈度的地震发生情况，要从下述两点进行分析：(1)合理的确定桥梁的结构性能，控制地震作用下桥梁结构的响应在合理范围内；(2)设计人员综合分析桥梁结构性能， 确定设计标准和要求。在这个基础上，设计人员积极总结经验教训，系统掌握减隔震系统的整体性能。合理的进行该方面的设计，提高结构的设计水平，实现精细化设计的标准。保证设计方案具备科学性与合理性，使得桥梁结构各部分能充分发挥其各自的作用，这并不是单纯靠计算就能够实现的，更是依靠一系列设计成果后的经验总结。因此，在设计方案确定前，应该全面的掌握桥梁的地震影响模式，采取必要的细节处理措施，最终可以提升减隔震的效果。
2.5桥梁结构设计中减隔震技术应用的注意事项
当前我国的桥梁在进行减隔震的设计中，标准和规范并不能达到统一性的要求，还需要总结实际经验，特别是桥梁结构的细节设计，很多情况下都缺乏科学性，导致减隔震的效果难以发挥出来。对于大跨度的桥梁来说，在结构设计应该满足可持续发展的要求。当前，粘滞阻尼器被广泛的使用到世界上很多桥梁工程中，但是其运用于实际工程的时间相对较短，且目前很多企业生产的粘滞阻尼器还存在漏油的问题。而我国并未发布相关的国家标准、行业规范等，导致该结构部件问题更加的严重，所以我国减隔震设计并未全面的应用到桥梁工程中。此外，有些不合理产品进入到桥梁领域内，产生极为严重的后果，给桥梁结构安全性造成巨大的影响。因此，阻尼器的选择过程中，做好质量检查管理是非常重要的工作，尤其是耐久性、抗疲劳性方面。在阻尼器的运行阶段，应该定期检查，一旦有任何问题，应该及时更换。因此，桥梁设计应该明确统一的标准。除此之外，还需要保证桥梁减隔震制作达到性能最大化的要求，抗变形效果比较好，达到科学性与合理性的要求。总之，桥梁减隔震结构设计要遵循实际情况需要，不能盲目选择和设计。
结论
市政桥梁建设是城市建设工作的重要组成部分之一，对城市居民的生活质量与水平有重要影响。在市政桥梁设计中，合理使用减隔震技术可以有效提高桥梁抗震性能。我国目前在桥梁的减隔震方面仍有很长的路要走，要深入研究减隔震技术，引进先进的装置及技术，优化减隔震装置的设置，以提高桥梁的抗震性、耐久性与安全性。
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