盧 鵬

四川恒盛路橋勘察設計有限公司，四川攀枝花 617000

從世界地圖上看，我國處于亞歐板塊和太平洋板塊之間，兩大板塊之間的相互擠壓非常容易造成地震，尤其是在我國的西南地區(qū)、西北地區(qū)、華北地區(qū)以及東南地區(qū)，這四大地區(qū)都是非常容易受到板塊之間的擠壓影響，在近些年由于板塊擠壓形成的大小規(guī)模的地震已經對這些地區(qū)造成了很大的影響，自從2008年汶川地震后，西南地區(qū)例如四川、重慶、貴州、云南等地已成為地震的頻發(fā)區(qū)。也正因如此，我國對防震工作有了一個全新的認識，不斷地加強各個地區(qū)的防震工作。隨著我國橋梁防震意識的提高，我們認識到在橋梁設計和建設技術上還存在諸多問題，為了提高橋梁在地震中的穩(wěn)定性，下面就對橋梁設計中隔震設計的重要性進行分析。

1 橋梁隔震設計在橋梁抗震設計中的位置

目前我國橋梁抗震設計主要分為兩類，第一類為傳統(tǒng)抗震設計，分為：（1）強度設計（結構處彈性狀態(tài)），其本質為用結構的強度到抵抗地震作用（硬抗）。（2）延性設計（結構處于非彈性狀態(tài)），其本質為允許結構有非彈性狀態(tài)變形，由此完成能量耗散（塑性變形耗能）。第二類為結構控制，分為：（1）主動控制，AMD（主動調質阻尼器）；（2）被動控制，減隔震設計（①減震耗能，如阻尼器、TMD等，適用于大跨度橋梁；②隔震設計，如疊層橡膠支座、鉛芯橡膠支座等，適用于普通梁式橋梁）；（3）混合控制，主動控制+被動控制。

與傳統(tǒng)的抗震設計相比，減隔震設計具有經濟有效、途徑合理、設計方法全面、減隔震效果全面的特點。特別是隔震設計，其主要適用的普通梁式橋梁占我國現(xiàn)有橋梁總量的95%以上，對其隔震效果與重要作用的研究分析就具有普適性的作用和意義。

2 橋梁隔震設計理論概述

2.1 橋梁隔震技術的原理

橋梁隔震技術就是對橋梁結構與地基之間設置足夠安全的隔震系統(tǒng)，從而提高橋梁穩(wěn)定性的技術。主要方法是利用舒緩力將震源緩慢減小，從而使橋梁受到的震力降到最小。在現(xiàn)在的橋梁隔震系統(tǒng)設計中，主要是將橋梁本身的剛性程度也就是本身的承載力和橋梁所能夠承受的形變進行相互配合，從而達到隔震效果。另外，橋梁隔震系統(tǒng)還為橋梁添加了柔性功能和阻尼裝置，間接隔開了橋梁中心結構和地面的運動，和地面接觸的橋梁結構影響不到橋梁的中心結構，這兩項新發(fā)明使橋梁結構的穩(wěn)定性得到了很大程度的提高。

2.2 橋梁隔震技術的特點

十九世紀的橋梁隔震設計主要是通過增大梁柱的尺寸，從而使梁柱和地面的接觸面積達到最大。這種方式所采用的橋梁建筑材料的剛度非常大，在實用性上底部結構所受的震力越大，那么向上傳遞的震力相應的也會變大，簡單來說就是“以剛治剛”。而現(xiàn)在的橋梁隔震設計采用的方式是“以柔克剛”，通過對橋梁的延展性和柔性進行增強，來提高橋梁的隔震效果，這種提高橋梁隔震性能的方式相比于傳統(tǒng)的隔震方式更加的安全可靠，檢修時只需通過對橋梁底座進行檢修，使橋梁的檢修工作更加方便，而且橋梁的材料選擇非常的廣泛，一定程度上減少了經濟開支；更重要的是這種柔性結構在橋梁中的應用使橋梁的中心結構設計更加自由，使得橋梁整體的韌性和塑造性得到大大提高，且使橋梁底部傳遞到橋梁中心結構的震力得到了很大程度的減小，避免了橋梁中心結構嚴重非彈性變形的發(fā)生。

2.3 橋梁隔震設計的基本原則及注意事項

在我國現(xiàn)在的橋梁設計中，橋梁的隔震設計基本原則主要分為五大點：第一點，有一部分橋梁不適合采用隔震技術，具體的情況有：①橋梁的固有周期增長后橋梁的整體結構能否吸收地震時所產生的能量。②如果隔震設計會對橋梁的整體結構產生有害的耦合震動效應，這一類橋梁是不適合采用隔震技術的。③下部結構剛度較小，橋梁基本周期較長時，不適合采用隔震技術。④支座出現(xiàn)負反力時也不不適合采用隔震技術。第二點，對橋梁使用隔震系統(tǒng)時，橋梁上部結構在地震時受到震動不應對橋梁的整體造成影響，上部結構在地震后會產生相對的位移，因此在地震后，應當加強對隔震裝置的修補和完善。第三點，隔震技術在橋梁設計的實際應用中，隔震性能要高于常規(guī)設計的隔震性能。第四點，橋梁建設地基的選擇，隔震設計只能夠應用于地基比較堅實的橋梁設計中，而在一些地基較為柔弱的橋梁中，隔震設計在地震時只會對橋梁造成更大的損害。第五點，在條件允許的情況下，一定要選用結構簡單的隔震裝置，并在明確規(guī)定的力學范圍內使用。這五項原則在橋梁的隔震設計中一定要時刻注意，才能使橋梁的隔震效果得到提升。

另外，隔震設計的橋梁，應滿足正常使用條件的要求，相鄰上部結構之間須在橋臺、橋墩等處設置足夠的間隙，以滿足位移需求?；局芷谠瓌t上應為不采用隔震裝置時基本周期的兩倍以上。計算隔震橋梁地震作用效應時，宜取全橋模型進行分析，并考慮伸縮裝置、支座類型及樁土聯(lián)合作用等因素的影響。 隔震設計中橋梁的附屬結構在橋梁的抗震中同樣發(fā)揮著不可忽視的作用，這些附屬構件和結構主要包括限位裝置、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，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。

3 疊層鋼板隔震支座

在橋梁設計中，梁體底部可以用隔震支座提高抗震性能，現(xiàn)在橋梁的隔震支座設計中主要有五種，分別是扳式橡膠支座、高阻尼橡膠支座、鉛芯橡膠支座、粘性體減震支座以及聚四氟乙烯支座，下面我們就對這五種方式分別介紹。

3.1 鉛芯橡膠支座

通過天然橡膠的支座中心插入鉛芯來提高支座本身的阻尼性能，這種支座除了能夠使橋梁的承重力得到提升之外，還能夠吸收地震引起塑性形變所產生的能量，使鉛芯橡膠支座受到震力后產生塑性形變后能夠快速恢復。鉛芯橡膠支座主要是通過調節(jié)鉛芯直徑的大小來調節(jié)支座的阻尼比，使支座具有很高的靈活性、耐久性，但需注意的是鉛芯的純度一定要高，否則會對橋梁的底座穩(wěn)定性會造成很大影響。

3.2 高阻尼橡膠支座

高阻尼橡膠支座又名HDR支座，是將天然橡膠和各種配合劑結合使用，提高支座的滯后損失，降低儲存模量，使橡膠的阻尼性能得到很大程度的提高，然后利用這種高阻尼橡膠制成的與普通橡膠支座結構近似的一種鋼板和橡膠通過熱硫化構成的疊加產品。高阻尼橡膠支座和扳式橡膠支座最大的不同之處就是不用和阻尼系統(tǒng)配合使用，本身就具有很高的阻尼比，而且這種支座的阻尼比還可以通過加入一定量的石墨來進行調整。但是，高阻尼橡膠支座在實際應用中的性能還不夠穩(wěn)定，還需要進一步的研究，對其穩(wěn)定性進行加強。

3.3 扳式橡膠支座

扳式橡膠支座主要是通過將多層天然橡膠和薄鋼板一層一層疊加硫化粘合而成。扳式橡膠支座在橋梁隔震中的作用非常大，主要是使橋梁的豎向剛度得以提升，在一定程度上使橋梁的承載力得到增強，采用扳式橡膠支座可以將橋梁中心所受到的壓力傳遞給橋梁底部，使橋梁的塑性形變提高，使橋梁的整體型變量能夠適應震力引起的橋梁形變。還有就是扳式橡膠支座，采用的天然橡膠阻尼比本身較低，需要扳式橡膠支座在實際應用中和阻尼系統(tǒng)配合使用。

3.4 粘性體減震支座

粘性體減震支座是通過粘形體的粘性剪切來吸收橋梁受到震動能量，設計原理就是對橋梁底座裝設減震器或減震功能的支座，粘性體減震主要是利用了介質的粘滯性，這也是為什么叫做粘性體減震支座的主要原因。粘性體支座由支座內箱和橋梁中心的結構來固定，支座外箱和橋梁下部結構固定，通過改變粘性體剪切面的大小達到調節(jié)支座性能的目的。粘性體最大的弊端就是支座結構非常的復雜，而且加工起來也非常困難。

3.5 聚四氟乙烯支座

這種支座的設計原理主要是通過在普通橡膠的支座上按照規(guī)定要求粘貼一層厚度為2～4mm的聚四氟乙烯，聚四氟乙烯支座也是現(xiàn)代橋梁隔震設計中最常用的一種設計方式，聚四氟乙烯支座不僅具有很高的剛度，而且塑性形變較阻尼比高，具有很好的隔震效果。

4 結語

我國的橋梁隔震設計水平已經取得很大提高，但由于我國起步較晚，在橋梁隔震設計中依然存在一些問題，為使我國的橋梁隔震設計技術水平越來越高，我們必須對橋梁隔震設計進行不斷的研究和改善。橋梁設計中的隔震設計是提高橋梁工程質量的重要方面，我們應當科學地吸收和借鑒國外的一些技術經驗，完善國內橋梁設計中的隔震設計，提高橋梁的抗震性能，使我國的橋梁設計得到更好的發(fā)展。

[1] 劉楊濤偉.橋梁設計中隔震設計的重要性探討[J].南方農機，2017（16）：74.

[2] 莫喜晶.探究隔震設計在橋梁設計中的重要作用[J].低碳世界，2017（15）：209-210.

[3] 趙振東，陸順永.橋梁隔震設計的基本原則與隔震裝置的設計[J]. 世界地震工程，1993（4）：31-35.

[4] 王翰哲.橋梁設計中隔震設計的重要性分析[J].交通世界，2017（11）：88-89.