柴尚鋒

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司， 山東 濟(jì)南 250101）

1 地震對(duì)橋梁產(chǎn)生的破壞

地震會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生非常嚴(yán)重的破壞作用，而且具體的表現(xiàn)形式為地震里對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行嚴(yán)重的摧毀，這樣就會(huì)使得真誠(chéng)橋梁的支架產(chǎn)生斷裂，導(dǎo)致梁體出現(xiàn)坍塌或者是墜落。在對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，通過采用合理的設(shè)計(jì)方法以及通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行不斷優(yōu)化，可以有效地預(yù)防梁體出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。在人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，橋梁扮演的角色是非常重要的。一旦發(fā)生地震災(zāi)害，可以通過橋梁幫助人們通往外界，如果橋梁在地震當(dāng)中出現(xiàn)損害或者是被摧毀，對(duì)人們的生產(chǎn)生活就會(huì)產(chǎn)生非常重要的影響，而且對(duì)人身財(cái)產(chǎn)安全也會(huì)帶來非常大的威脅。因此在對(duì)橋梁進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該采用非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，而且不斷對(duì)施工人員的綜合素質(zhì)進(jìn)行提升，確保整體施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)任何災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。

2 橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行合理的選擇

在對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行選擇過程中，所應(yīng)該遵循的基本原則可以概括如下：避開地震時(shí)可能發(fā)生地基失效的松軟場(chǎng)地，選擇堅(jiān)硬場(chǎng)地?；鶐r、堅(jiān)實(shí)的碎石類地基、硬粘土地基都是理想的場(chǎng)地；飽和松散粉細(xì)沙、人工填土和極軟的粘土地基或不穩(wěn)定的坡地及其影響可及的場(chǎng)所都是危險(xiǎn)地區(qū)。在地基穩(wěn)定的條件下，還可以考慮結(jié)構(gòu)與地基的振動(dòng)特性，力求避免共振影響；在軟弱地基上，設(shè)計(jì)時(shí)要注意基礎(chǔ)的整體性，以防止地震引起的動(dòng)態(tài)的和永久的不均勻變形。

2.2 確保體系的整體性和規(guī)則性

結(jié)構(gòu)的整體性要好。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成連續(xù)的。整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)被震散掉落，同時(shí)它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。

無論實(shí)在平面或立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對(duì)稱、規(guī)整，避免突然變化。

2.3 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度與延性要均衡

強(qiáng)度與延性是決定結(jié)構(gòu)抗震能力的兩個(gè)重要參數(shù)。只重視強(qiáng)度而忽視延性絕對(duì)不是良好的抗震設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)具有的延性水平越高，相應(yīng)的設(shè)計(jì)地震力可以取得越小，結(jié)構(gòu)所需的強(qiáng)度也越低；反過來，結(jié)構(gòu)具有的強(qiáng)度越高，結(jié)構(gòu)所需具備的延性水平則越低。一般情況下，結(jié)構(gòu)經(jīng)歷的非彈性變形越大，其破壞程度也越高。因此，在設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保強(qiáng)度和延性水平之間取得適當(dāng)?shù)木狻?/p>

2.4 能力設(shè)計(jì)原則

傳統(tǒng)的靜力設(shè)計(jì)思想認(rèn)為，理想的設(shè)計(jì)是使結(jié)構(gòu)各構(gòu)件都具有近似相等的安全度，即結(jié)構(gòu)中不要存在局部的薄弱環(huán)節(jié)。但由于結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的重要程度并不相同，實(shí)際上即使是對(duì)于靜力設(shè)計(jì)而言，等安全度設(shè)計(jì)思想也并不合適，對(duì)于抗震設(shè)計(jì)，則更是存在嚴(yán)重的缺陷。

能力設(shè)計(jì)思想強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度安全度差異，即在不同構(gòu)件（延性構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件——不適宜發(fā)生非彈性變形的構(gòu)件統(tǒng)稱為能力保護(hù)構(gòu)件）和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之間確立不同的強(qiáng)度安全度。通過強(qiáng)度安全度差異，確保結(jié)構(gòu)在大地震下以延性形式反應(yīng)，不發(fā)生脆性的破壞模式。

3 減隔震技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 基本原理

對(duì)于隔振而言，其本質(zhì)要求以及目的就是將結(jié)構(gòu)與可能對(duì)結(jié)構(gòu)引起破壞的地方進(jìn)行有效的分離。為了很好的達(dá)到這個(gè)目的，通常手段就是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)周期進(jìn)行有效延長(zhǎng)，這樣就可以將卓越周期有效避開，將傳遞到結(jié)構(gòu)當(dāng)中的能量進(jìn)行有效降低。但是需要特別注意的是，隨著結(jié)構(gòu)周期的不斷延長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的位移也會(huì)隨之增加，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中會(huì)增加不少難度。除此之外，結(jié)構(gòu)相對(duì)是比較柔的，當(dāng)處于正常結(jié)構(gòu)時(shí)候，不可避免的會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。為了將結(jié)構(gòu)的有害振動(dòng)降低到最小，通常手法就是增加結(jié)構(gòu)的阻尼，從而對(duì)地震能量進(jìn)行吸收，減少結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。

3.2 具體應(yīng)用

（1）鉛芯橡膠支座裝置

對(duì)于這種方法而言，主要就是將比較高純度的鉛芯垂直壓入到板式橡膠支座的中心位置或者是中間位置，這樣就可以對(duì)橡膠支座的阻尼性能進(jìn)行很好的改，這種支座就可以看成是鉛芯橡膠支座。對(duì)于鉛芯而言，其屈服剪力相對(duì)是比較低的，而且具有非常好的力學(xué)性能，在初始階段剪切剛度也是比較高的，在使用過程中，能夠?qū)?jīng)歷載荷下的剛度以及地震情況下的耗能能力進(jìn)行有效的提升，因此通過這種方法可以將橋梁工程減隔震性能進(jìn)行有效提升。除此之外，如果水平力相對(duì)比較低，而且要求的初始剛度是比較高的，具有比較小幅度的支座變形，一旦發(fā)生地震，在地震力的作用下，鉛芯所出現(xiàn)的變形情況相對(duì)是比較小的，在這種情況下，可以對(duì)剛度進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档?，并且也可以達(dá)到將結(jié)構(gòu)的使用周期大幅度延長(zhǎng)的目的，并且對(duì)地震能量也可以進(jìn)行有效的消耗。

（2）粘滯阻尼減隔振裝置

對(duì)于這種裝置，主要就是對(duì)活塞裝置進(jìn)行應(yīng)用，在活塞進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生比較大的壓力差，這樣就會(huì)對(duì)裝置當(dāng)中的粘滯流體產(chǎn)生一定的推動(dòng)作用，使其進(jìn)入到節(jié)流孔當(dāng)中。在這個(gè)過程當(dāng)中，減隔震裝置會(huì)產(chǎn)生比較大的阻尼力以及對(duì)地震能量進(jìn)行消耗，從而可以將地震產(chǎn)生的破壞力進(jìn)行有效降低。在對(duì)這種裝置進(jìn)行應(yīng)用過程中，其主要的特征可以概括成以下幾個(gè)方面：首先就是橋墩會(huì)承受比較小的力。對(duì)于粘滯阻尼裝置而言，在使用過程中，其受力性相對(duì)是比較強(qiáng)的，因此當(dāng)發(fā)生地震時(shí)候?qū)蛄旱臉蝮w尤其是對(duì)于橋墩所產(chǎn)生的應(yīng)力相對(duì)比較小，因此一旦發(fā)生地震，粘滯阻尼器能夠使橋墩產(chǎn)生非常小的破壞作用，并且對(duì)橋梁的正常使用也不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

（3）高阻尼橡膠支座裝置

高阻尼橡膠主要指的就是通過對(duì)石墨、塑料纖維以及一些其他添加劑進(jìn)行應(yīng)用，形成阻尼性非常高的減隔震阻尼裝置。在對(duì)這種裝置進(jìn)行使用過程中，雖然能夠減少很多地震能量，但是在具體的減震過程中，會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

（4）滑動(dòng)摩擦性阻尼支座

對(duì)于這種裝置而言，主要就是通過對(duì)聚四氯乙烯材料以及不銹鋼材料進(jìn)行應(yīng)用，這兩種材料的摩擦系數(shù)相對(duì)是比較小的，當(dāng)發(fā)生地震的時(shí)候，通過所產(chǎn)生的摩擦力以及慣性差，會(huì)形成橋體的滑移運(yùn)動(dòng)，這樣就會(huì)對(duì)殼體產(chǎn)生保護(hù)作用。在對(duì)其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用過程中，這種裝置經(jīng)常在中型減隔震裝置設(shè)計(jì)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。

（5）金屬阻尼減震裝置

對(duì)于這種裝置而言，通常會(huì)對(duì)屈服點(diǎn)相對(duì)比較低或者是彈性相對(duì)比較低的金屬材料進(jìn)行應(yīng)用，并且制作成阻尼裝置，對(duì)于這種裝置而言，在我國(guó)的橋梁中使用相對(duì)是比較少的。

4 結(jié)論

橋梁抗震設(shè)計(jì)是橋梁設(shè)計(jì)過程中的重要一環(huán)，在工程實(shí)踐過程中應(yīng)重視橋梁的抗震設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)注重各種新材料、新科技的應(yīng)用，有效降低地震對(duì)橋梁的危害。