劉建

遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110166

我國(guó)城市發(fā)展中為了提升橋梁運(yùn)行使用的安全性，延長(zhǎng)橋梁服役壽命，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量根據(jù)當(dāng)?shù)氐卣鹆叶惹闆r進(jìn)行橋梁減隔震設(shè)計(jì)，提升橋梁應(yīng)對(duì)地震等強(qiáng)烈震動(dòng)災(zāi)害時(shí)的穩(wěn)定性，為橋梁建構(gòu)物在交通系統(tǒng)中長(zhǎng)期安全運(yùn)行提供保障，進(jìn)而為城市交通事業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的建筑基礎(chǔ)。

1 城市橋梁減隔震設(shè)計(jì)的問題分析

首先，在梁式橋梁設(shè)計(jì)中，上部分活動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)存在缺陷，部分蓋梁設(shè)計(jì)寬度不足，這樣在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，強(qiáng)烈的地震波能量會(huì)導(dǎo)致橫梁及縱梁相鄰位置梁體在震動(dòng)中發(fā)生碰撞，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足就可能導(dǎo)致落梁，進(jìn)而使得橋梁主體結(jié)構(gòu)因此而發(fā)生破壞，而上部分節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不足還會(huì)導(dǎo)致拱式橋梁因?yàn)榈卣鹫饎?dòng)影響而在拱頂及拱角間的位置發(fā)生斷裂，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)變形。其次，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)不足，在發(fā)生地震時(shí)，橋梁地基周圍的土體會(huì)發(fā)生變化，甚至?xí)霈F(xiàn)也發(fā)反應(yīng)，從而導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布突變，而如果同時(shí)橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生了位移就會(huì)給梁體支撐帶來牽扯，進(jìn)而使主梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)落梁風(fēng)險(xiǎn)。最后，橋梁抗震設(shè)計(jì)過程中的支座抗震性考慮不足，由于在設(shè)計(jì)是支座的抗震能力不夠，地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)一些結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形及位移，導(dǎo)致橋梁上部分應(yīng)力牽扯嚴(yán)重，整體穩(wěn)定性受到影響。另外，橋梁設(shè)計(jì)中柔性抗震聯(lián)結(jié)件的設(shè)計(jì)不足也會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)使用區(qū)域發(fā)生地震時(shí)，應(yīng)力傳導(dǎo)時(shí)的能量對(duì)部分結(jié)構(gòu)造成損壞，進(jìn)而對(duì)加大對(duì)其他結(jié)構(gòu)的拉扯，導(dǎo)致橋梁整體受到地震損傷[1]。

2 城市橋梁設(shè)計(jì)工作中的減隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 橋梁減隔震設(shè)計(jì)技術(shù)

地震產(chǎn)生的地震能量波會(huì)給橋梁地面結(jié)構(gòu)造成損壞，減隔震設(shè)計(jì)的目的就是將這些對(duì)橋梁造成影響的能量分離出來，在力學(xué)傳導(dǎo)中將其減弱，而在設(shè)計(jì)前要首先明確結(jié)構(gòu)周期，如果橋梁結(jié)構(gòu)周期發(fā)生了延長(zhǎng)，相應(yīng)結(jié)構(gòu)的老化與位移就會(huì)導(dǎo)致力學(xué)傳導(dǎo)效果減弱，設(shè)計(jì)難度系數(shù)也會(huì)因此增加，除此以外，對(duì)結(jié)構(gòu)柔性部分進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)也需要做好周期設(shè)置，否則柔性結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行不正常的情況，荷載傳導(dǎo)就會(huì)被削弱，地震中會(huì)給柔性部分造成無法挽回的變形損壞。所以為了能夠?qū)τ泻φ饎?dòng)進(jìn)行有效降低，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)塑性變形問題，將阻尼設(shè)置增加在結(jié)構(gòu)體上能夠吸收地震能量從而減小結(jié)構(gòu)塑性變形?；A(chǔ)隔震與地基隔震是主要兩種方法，在使用減隔震技術(shù)時(shí)并不代表任何條件下都能夠應(yīng)用，需要具備一定的保障條件。土質(zhì)較為松軟時(shí)需要延長(zhǎng)橋梁結(jié)構(gòu)周期，不適合應(yīng)用隔震技術(shù)，若應(yīng)用的話則可能會(huì)發(fā)生共振問題。所以在應(yīng)用隔震技術(shù)之前需要對(duì)橋梁進(jìn)行認(rèn)真判斷，保證場(chǎng)地角度、結(jié)構(gòu)角度以及地震波角度等內(nèi)容，確保其與隔震技術(shù)使用條件相符合[2]。

2.2 節(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)是橋梁整體結(jié)構(gòu)中的一個(gè)動(dòng)力傳遞構(gòu)件，具有非常重要的作用角色。由鑒于共同部分可以緊密相連，以確保整體結(jié)構(gòu)得到保證；然而，在一定程度上，接頭可能是承載力保護(hù)的構(gòu)件。在市政橋梁技術(shù)中，如果承臺(tái)的剛度與碼頭的剛度非常接近，地震時(shí)橫向慣性力會(huì)影響結(jié)構(gòu)，從而增加節(jié)點(diǎn)區(qū)攪拌器的拉力，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)需要的剛度和抗震能力降低，基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法被廣泛應(yīng)用。在橋梁施工中，需要根據(jù)性能來確定目標(biāo)設(shè)計(jì)性能。定義抗震性能水平。同時(shí)還需要針對(duì)不同人群完成目標(biāo)性能等級(jí)化，展開目標(biāo)性能的描述與表達(dá)功能，通過目標(biāo)性能的利用針對(duì)結(jié)構(gòu)要求展開相關(guān)計(jì)劃工作。

2.3 橋梁加固設(shè)計(jì)

當(dāng)前我國(guó)很多橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)中進(jìn)行主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的硬度與抗壓強(qiáng)度較高，但長(zhǎng)期服役時(shí)橋梁承載結(jié)構(gòu)的力學(xué)傳導(dǎo)能力會(huì)下降，長(zhǎng)期運(yùn)行下偶然荷載與固定荷載的疊加作用就會(huì)給結(jié)構(gòu)件帶來更大的影響，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)老化而無法實(shí)現(xiàn)抗震功能。考慮到橋梁改建工程的經(jīng)濟(jì)性不佳，在前期設(shè)計(jì)時(shí)就要采取科學(xué)的加固措施。橋梁加固技術(shù)應(yīng)用得相對(duì)廣泛，其中鋼結(jié)構(gòu)鋪設(shè)及擴(kuò)大鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)厚度等措施應(yīng)用得較為成熟，當(dāng)前新型材料發(fā)展起來，將新型抗震、柔韌材料應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)中不僅能夠有效降低橋梁結(jié)構(gòu)的自重，降低橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)荷載，還能夠提升橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力。

3 未來城市橋梁設(shè)計(jì)工作中的減隔震技術(shù)發(fā)展分析

我國(guó)建筑行業(yè)迅猛發(fā)展了幾十年，橋梁工程設(shè)計(jì)技術(shù)也在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)橋梁抗震加固技術(shù)雖然成熟，但存在諸多發(fā)展桎梏，且應(yīng)用效果也無法適應(yīng)當(dāng)前城市交通發(fā)展需求，近年來橋梁減隔震技術(shù)再向新方向發(fā)展，相較于傳統(tǒng)橋梁抗震加固設(shè)計(jì)中的 “以柔克剛”，新型橋梁減隔震設(shè)計(jì)的要求更高，這是由于城市發(fā)展不斷推進(jìn)后，各地城市橋梁建設(shè)數(shù)量增速趨于放緩，如何對(duì)既有橋梁進(jìn)行加固及抗震能力強(qiáng)化是當(dāng)前很多城市橋梁設(shè)計(jì)工作中面對(duì)的問題，未來橋梁減隔震設(shè)計(jì)工作中加固與輔助柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的應(yīng)用需求，也是當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計(jì)的一大研究方向。而在當(dāng)前3D 打印技術(shù)與建筑行業(yè)的融合也驅(qū)動(dòng)著橋梁設(shè)計(jì)工作中積極設(shè)計(jì)橋梁加固與抗震聯(lián)結(jié)件，并將其科學(xué)應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化上去[3]。

4 結(jié)語

總之，在我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展中，橋梁是一種非常常見的建筑結(jié)構(gòu)，為了保證橋梁減隔震效果，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使用一些柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，并且應(yīng)在結(jié)構(gòu)力學(xué)分布方面進(jìn)行綜合分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)，防止應(yīng)力不平衡或應(yīng)力集中的問題出現(xiàn)，否則這些應(yīng)力問題部位在地震中就會(huì)首先受到影響，未來我國(guó)建筑行業(yè)還會(huì)進(jìn)行技術(shù)發(fā)展，城市橋梁設(shè)計(jì)人員應(yīng)急積極融入新型建設(shè)技術(shù)，提升橋梁的減震能力，為我國(guó)橋梁建筑行業(yè)繼續(xù)發(fā)展提供更好地路徑。