張一山

俄羅斯頓河國(guó)立技術(shù)大學(xué) 頓河畔羅 斯托夫 344000

橋梁工程是我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重要組成部分，也是完整交通運(yùn)輸體系的關(guān)鍵內(nèi)容，在發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)和構(gòu)建良性建設(shè)格局等多個(gè)方面，都有著重要意義。但同時(shí)，橋梁工程也具有很大的復(fù)雜性，尤其是橋梁工程中的質(zhì)量隱患與安全隱患。因此，為保證橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性，還需重點(diǎn)做好橋梁工程的隔震設(shè)計(jì)，結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)其中各項(xiàng)影響因素進(jìn)行分析與提煉，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的工程建設(shè)目標(biāo)。文章以此為前提，進(jìn)行如下討論。

1 橋梁隔震設(shè)計(jì)的相關(guān)概述

1.1 隔震設(shè)計(jì)

隔震設(shè)計(jì)是現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中的重點(diǎn)內(nèi)容。通過(guò)高質(zhì)量的隔震設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步提高橋梁工程的穩(wěn)定性，對(duì)地震等自然災(zāi)害帶來(lái)的負(fù)面影響進(jìn)行控制，使橋梁工程具有更好的抗震能力。實(shí)踐中，為能夠達(dá)到更理想的效果，還需施工技術(shù)人員做好傳統(tǒng)隔震設(shè)計(jì)方法和新型隔震設(shè)計(jì)方法的結(jié)合，可選擇在隔震設(shè)計(jì)中加入柔性裝置，以此來(lái)提高橋梁工程結(jié)構(gòu)與地面運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)。之后，通過(guò)阻尼器的應(yīng)用，對(duì)地震帶來(lái)的負(fù)面影響進(jìn)行降低，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橋梁工程各個(gè)構(gòu)件的保護(hù)。

1.2 隔震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

為提高橋梁工程的隔震性能，需做好抗震技術(shù)的有效融合，以此來(lái)環(huán)境地震能量帶給橋梁工程結(jié)構(gòu)的破壞，也能夠提高橋梁工程在使用中的效率、質(zhì)量和安全性。具體來(lái)看，橋梁工程隔震設(shè)計(jì)中，通過(guò)科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用，可有效提升橋梁工程抗震系統(tǒng)的彈性。同時(shí)，搭配先進(jìn)的技術(shù)、方法和設(shè)備，也能夠同步降低橋梁工程的造價(jià)支出，以及同步在性能優(yōu)化的基礎(chǔ)上，緩解橋梁工程橋梁墩柱方面的壓力，強(qiáng)化保護(hù)效果[1]。之后，橋梁工程上部結(jié)構(gòu)位置，進(jìn)行隔震措施處理，進(jìn)一步削弱因?yàn)榈卣饐?wèn)題導(dǎo)致的各項(xiàng)負(fù)面影響。如此一來(lái)，橋梁工程的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)，能夠在彈性范圍內(nèi)工作。

2 橋梁隔震設(shè)計(jì)理論分析

2.1 現(xiàn)代隔震技術(shù)

隔震裝置在現(xiàn)代橋梁工程施工建設(shè)中的應(yīng)用，減輕公路橋梁的地震破壞，更好地發(fā)揮公路交通網(wǎng)在抗震救災(zāi)中的作用。同時(shí)，從橋梁工程隔震系統(tǒng)組成部分來(lái)看，橋梁隔震支座往往具有更強(qiáng)的可塑性。因此，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)采用經(jīng)濟(jì)合理的使用隔震措施，便能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁工程上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的保護(hù)。另外，橋梁工程的隔震設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)動(dòng)態(tài)化的設(shè)計(jì)，這就需要設(shè)計(jì)人員充分理解規(guī)范條款基礎(chǔ)上，對(duì)規(guī)范條文進(jìn)行靈活引用，避免一味地搬照常規(guī)設(shè)計(jì)方案，引起導(dǎo)致隔震設(shè)計(jì)不合理。

2.2 隔震設(shè)計(jì)原理

現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中，隔震設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)在概念存在區(qū)別。隔震設(shè)計(jì)主要指針采取合理隔震裝置及相應(yīng)技術(shù)手段對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，降低地震災(zāi)害帶給橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊破壞，從而提高橋梁工程的抗震能力。因此，隔震設(shè)計(jì)并不是抵抗地震災(zāi)害，而是在發(fā)生地震災(zāi)害后，減緩地震災(zāi)害對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊。從隔震設(shè)計(jì)的原理來(lái)看，設(shè)計(jì)人員需選擇增加橋梁工程結(jié)構(gòu)中的柔性支柱，同時(shí)降低對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性。在地震發(fā)生后，采取隔震裝置能夠有效降低橋梁結(jié)構(gòu)的反應(yīng)速度，進(jìn)一步消耗地震能量，從而有效減低地震帶給橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊與破壞[2]。

2.3 隔震設(shè)計(jì)原則

隔震設(shè)計(jì)是現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中的一個(gè)新概念，是橋梁工程抗震系統(tǒng)中的一部分。因此，需在隔震設(shè)計(jì)中，把握好各項(xiàng)原則：

第一，橋梁在正式施工前，需對(duì)工程橋梁所在位置進(jìn)行全面細(xì)致勘察，提抗震相關(guān)技術(shù)參數(shù)信息。其中，重點(diǎn)分析橋梁工程持續(xù)使用中，隔震能力是否會(huì)發(fā)生減弱問(wèn)題。之后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果，針對(duì)性選擇隔震技術(shù)，制定隔震設(shè)計(jì)方案，確保隔震設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮出更加理想的效果；

第二，橋梁工程隔震技術(shù)應(yīng)該中，需能夠做好其他技術(shù)的輔助使用，方能夠達(dá)到更理想的隔震設(shè)計(jì)效果；

第三，橋梁工程隔震設(shè)計(jì)中，需針對(duì)發(fā)生地震災(zāi)害后的橋梁工程上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理修復(fù)，在對(duì)隔震裝置進(jìn)行設(shè)置時(shí)，也需要充分考慮橋梁工程上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)存在的耦聯(lián)響應(yīng)，從而減少橋梁結(jié)構(gòu)中不必要的振動(dòng)，也能夠同時(shí)提高橋梁工程下部結(jié)構(gòu)的剛度和地基的穩(wěn)定性；

第四，橋梁隔震設(shè)計(jì)中，需把握好力學(xué)原理，以此來(lái)對(duì)隔震裝置進(jìn)行合理選擇，也能夠針對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

3 橋梁隔震的基本準(zhǔn)則

3.1 外在因素

橋梁隔震設(shè)計(jì)中，需能夠針對(duì)工程所在區(qū)區(qū)域做好勘察工作。期間，由技術(shù)人員使用專業(yè)的儀器對(duì)工所在區(qū)域包括氣候、地形、地貌在內(nèi)的各項(xiàng)情況進(jìn)行綜合考慮，然后針對(duì)性選擇隔震裝置，并做好裝置布置設(shè)計(jì)工作，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地震能量的有效吸收，也能夠提高橋梁工程地理環(huán)境的適應(yīng)能力。實(shí)踐中，可選擇結(jié)合柔性結(jié)構(gòu)和剛性結(jié)構(gòu)的組合，達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。

3.2 設(shè)計(jì)階段

橋梁工程設(shè)計(jì)的初期，便需要對(duì)隔震設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，然后確定隔震設(shè)計(jì)的方案，并對(duì)方案中的參數(shù)進(jìn)行分析[3]。之后，由設(shè)計(jì)人員結(jié)合橋梁工程的使用年限和防震參數(shù)，對(duì)隔震設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，以此來(lái)達(dá)到更理想的振動(dòng)效應(yīng)防護(hù)效果。同時(shí)，在隔震裝置設(shè)計(jì)時(shí)，需能夠把握隔震結(jié)構(gòu)類型與布置方案，結(jié)合結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能選擇合理隔震方案并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。從而達(dá)到良好的抗震效果，更好地保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.3 運(yùn)營(yíng)階段

在完成橋梁工程建設(shè)，并將橋梁工程投入到使用后，需做好橋梁工程的養(yǎng)護(hù)工程。其中，重點(diǎn)關(guān)注橋梁工程在遭受地震害后，常見如結(jié)構(gòu)位移情況、梁低開裂情況、擋塊破壞情況等。在此基礎(chǔ)上，安排專業(yè)的養(yǎng)護(hù)人員與技術(shù)專家，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行外觀檢測(cè)以及荷載試驗(yàn)，并對(duì)隔震裝置有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在日常養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注橋梁工程的上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)，以及同步做好橋梁工程隔震裝置和附屬裝置設(shè)置，切實(shí)提高橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性。

4 橋梁隔震設(shè)計(jì)的作用與優(yōu)勢(shì)

4.1 橋梁隔震的作用

從工程隔震設(shè)計(jì)角度出發(fā)，主要是針對(duì)橋梁工程中的隔震器械儀器進(jìn)行設(shè)計(jì)。在開展高質(zhì)量隔震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，使橋梁工程的水平方向支撐力，能夠切實(shí)滿足橋梁的整體結(jié)構(gòu)需求。同時(shí)，在后續(xù)橋梁工程正式投入使用后，能夠在橋梁工程中形成阻尼效應(yīng)。

其次，通過(guò)高質(zhì)量的隔震設(shè)計(jì)，也能夠進(jìn)一步提高橋梁結(jié)構(gòu)的完整性。這是因?yàn)?，?dāng)發(fā)生地震災(zāi)害后，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到不同程度的損害，而隔震設(shè)計(jì)則可以削弱橋梁工程的遭受到的損害。由此可見，隔震設(shè)計(jì)不僅僅在橋梁工程建設(shè)和使用中，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，也兼顧著社會(huì)效益。但是從我國(guó)目前橋梁工程隔震設(shè)計(jì)情況來(lái)看，仍然處于發(fā)展的初期階段，相關(guān)技術(shù)、工藝、設(shè)備仍然不夠成熟，雖然取得了一定的成就，但對(duì)比國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家仍然存在很大的差異。因此，在橋梁工程隔震設(shè)計(jì)中，還需做好學(xué)習(xí)和借鑒，吸收更多成功技術(shù)，引進(jìn)更多先進(jìn)技術(shù)工藝，以此來(lái)提高我國(guó)橋梁工程隔震設(shè)計(jì)的整體水平。

4.2 橋梁隔震的優(yōu)勢(shì)

橋梁工程隔震設(shè)計(jì)，可有效防止因地震導(dǎo)致的橋面系坍塌問(wèn)題。在震害發(fā)生過(guò)程中，主要是因?yàn)槭艿搅溯^大的外力作用。因此，通過(guò)隔震設(shè)計(jì)，便能夠在隔震結(jié)構(gòu)的作用下，將地震產(chǎn)生的外力，通過(guò)隔震裝置中的耗散性能，將地震能量充分釋放，并均勻分布到橋梁結(jié)構(gòu)中，以此來(lái)使橋梁工程保證結(jié)構(gòu)安全性，避免因震害引發(fā)的坍塌。

其次，通過(guò)開展高質(zhì)量隔震設(shè)計(jì)，也能夠針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的橫向剛度結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后在隔震構(gòu)件的作用，同時(shí)提升橋梁工程結(jié)構(gòu)的平衡性。其中，從抗震設(shè)計(jì)與隔震設(shè)計(jì)來(lái)看，二者雖然具有一定的相似性，但仍然伴隨著很大的差異。從緩解地震對(duì)橋梁工程的影響角度出發(fā)，隔震設(shè)計(jì)所能夠達(dá)到的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗震設(shè)計(jì)。而從成本支出的角度來(lái)看，隔震設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)基本處于同一水平面上的。由此可見，對(duì)比抗震設(shè)計(jì)，隔震設(shè)計(jì)能夠在較低的提升橋梁工程造價(jià)的基礎(chǔ)上，顯著提高橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性[4-5]。另外，因?yàn)楦粽鹪O(shè)計(jì)能夠有效避免橋梁工程受到過(guò)多的地震影響。因此，在發(fā)生地震災(zāi)害后，經(jīng)過(guò)隔震設(shè)計(jì)的橋梁工程，修復(fù)難度也要更小。

5 橋梁工程隔震設(shè)計(jì)中的注意問(wèn)題

對(duì)比國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)起步較晚，發(fā)展相對(duì)緩慢。因此，我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)在隔震設(shè)計(jì)中，尚未形成一套完整且標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，并缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面的指導(dǎo)。這就使得橋梁工程的隔震設(shè)計(jì)出現(xiàn)了很多細(xì)節(jié)問(wèn)題，從而影響了橋梁工程隔震系統(tǒng)的作用發(fā)揮。同時(shí)，我國(guó)在面對(duì)該問(wèn)題時(shí)，也未能夠提出相關(guān)的規(guī)定，未能夠建立起健全、完善的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，很大程度上限制了隔震設(shè)計(jì)在橋梁工程中的應(yīng)用[6]。另外，在市場(chǎng)環(huán)境下，也導(dǎo)致大量層次較低隔震產(chǎn)品進(jìn)入到市場(chǎng)中，并在這些產(chǎn)品應(yīng)用到橋梁工程中后，帶來(lái)了隔震設(shè)計(jì)的負(fù)面影響。因此，還需要針對(duì)產(chǎn)品的性能做好詳細(xì)分析，包括但不限于產(chǎn)品疲勞性、耐久性等，以及同步做好阻尼器的定期檢查、更換，確保橋梁工程隔震設(shè)計(jì)能夠達(dá)到理想效果。

6 橋梁隔震設(shè)計(jì)措施分析

6.1 應(yīng)用思路

首先，橋梁工程隔震設(shè)計(jì)前，需安排專業(yè)人員做好工程建設(shè)場(chǎng)地勘察，重點(diǎn)關(guān)注工程建設(shè)場(chǎng)地中的各項(xiàng)環(huán)境問(wèn)題，包括但不限于水文環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等，通過(guò)環(huán)境的分析和把控，提煉關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁工程結(jié)構(gòu)的整體性優(yōu)化。同時(shí)，在數(shù)據(jù)信息指導(dǎo)下，一并明確隔震設(shè)計(jì)的目標(biāo)和技術(shù)應(yīng)用方案，為后續(xù)施工提供指導(dǎo)。

其次，在完成橋梁工程隔震設(shè)計(jì)方案編制后，需在相同隔震周期內(nèi)，對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行分析。同時(shí)，對(duì)其中部分結(jié)構(gòu)參數(shù)一并進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)確定橋梁工程最終的隔震方案。

最后，為進(jìn)一步提高橋梁工程的隔震效果，確保橋梁工程中隔震裝置的作用得以充分發(fā)揮。需能夠針對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)做好細(xì)化，重點(diǎn)避免橋梁結(jié)構(gòu)迫害早于隔震裝置的破壞。

6.2 擺式滑動(dòng)摩擦支座應(yīng)用

橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可選擇使用擺式滑動(dòng)摩擦支座。通過(guò)擺式滑動(dòng)摩擦支座的合理應(yīng)用，通過(guò)增加地震能量在傳導(dǎo)過(guò)程中的耗散，從而提高橋梁工程的整體抗震安全性能。具體來(lái)看，擺式滑動(dòng)摩擦支座的應(yīng)用，主要是在滑動(dòng)摩擦制支座中導(dǎo)入鐘擺概念，然后建立起橋梁工程中的隔震裝置。通過(guò)擺式滑動(dòng)摩擦支座的應(yīng)用，在曲面摩擦的作用下，便能夠有效對(duì)能量進(jìn)行消耗，也能夠?yàn)闃蛄禾峁┠芰縖7]。同時(shí)，還需要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特形式、材料特點(diǎn)針對(duì)工程所處實(shí)際情況進(jìn)行分析與考量，以此來(lái)保證支座制作的科學(xué)性與合理性。如此一來(lái)，才能夠真正發(fā)揮出擺式滑動(dòng)摩擦支座的價(jià)值與作用。目前，我國(guó)長(zhǎng)江大橋、蘇通大橋等都應(yīng)用了擺式滑動(dòng)摩擦支座。

6.3 動(dòng)力設(shè)計(jì)

橋梁工程開展隔震設(shè)計(jì)工作期間，需能夠借助好結(jié)構(gòu)動(dòng)力設(shè)計(jì)方法?？刹捎媒⒂邢拊治瞿Ｐ偷姆椒ǎ槍?duì)地震帶給橋梁工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行分析與模擬，然后對(duì)關(guān)鍵位置的計(jì)算應(yīng)力、變形以及速度進(jìn)行分析，從而得出最終結(jié)論。在執(zhí)行上述工作內(nèi)容時(shí)，也需要通過(guò)動(dòng)力模型對(duì)不同因素帶給橋梁工程結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力情況進(jìn)行深入分析，然后擬定針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案。最后，根據(jù)數(shù)值分析的結(jié)論，確定各類技術(shù)參數(shù)，從而保證各項(xiàng)方案的制定，從而保障技術(shù)方案的實(shí)施。

6.4 連續(xù)橋梁減震分析

首先，在橋梁工程隔震設(shè)計(jì)中，可通過(guò)HDR高阻尼隔震橡膠支座來(lái)對(duì)上部和下部的地震力進(jìn)行隔離，并能夠協(xié)調(diào)橋梁工程墩柱耗散地震動(dòng)能。從而，確保地震帶來(lái)橋梁工程的縱向力與橫向力更加均勻，也能夠減少內(nèi)力最大峰值，從而達(dá)到良好的隔震效果。

其次，對(duì)高阻尼橡膠支座進(jìn)行應(yīng)用，橋梁墩柱能夠在E1地震的作用影響下，對(duì)彎矩進(jìn)行計(jì)算，使其能夠小于初始的屈服彎矩，并使橋梁工程橋墩截面處于彈性狀態(tài)中。同時(shí)，由于墩頂?shù)奈灰票容^小，提高了墩頂位移的安全度。

最后，雖然通過(guò)對(duì)有限元分析方法的應(yīng)用，能夠?qū)蛄汗こ淘谟龅降卣馂?zāi)害后，可能會(huì)發(fā)生的位移和受力進(jìn)行模擬，但由于地震災(zāi)害多為一瞬間，其實(shí)際產(chǎn)生的地震作用力往往具有更大的復(fù)雜性[8]。因此，為能夠更加精準(zhǔn)地對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)在地震中的實(shí)際受力情況進(jìn)行研究，僅憑借有限元軟件進(jìn)行分析，顯然是不夠，還需把握好工程的實(shí)際情況，然后進(jìn)行計(jì)算分析加監(jiān)測(cè)方法，才能夠更加精準(zhǔn)地把握橋梁工程結(jié)構(gòu)在地震作用力下的真實(shí)受力情況和位移情況。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隔震設(shè)計(jì)是現(xiàn)代橋梁工程設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)性內(nèi)容。通過(guò)高質(zhì)量的隔震設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步提高橋梁工程的抗震能力，保證橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性。當(dāng)實(shí)際發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題時(shí)，也能夠降低震害對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)造成的損害。實(shí)踐中，需把握好橋梁工程的實(shí)際情況，確定好其中的各項(xiàng)影響因素與細(xì)節(jié)問(wèn)題，針對(duì)性制定隔震設(shè)計(jì)方案，以此來(lái)保證橋梁工程的良好運(yùn)行效果，具有重要意義。文章從應(yīng)用思路，擺式滑動(dòng)摩擦支座應(yīng)用，動(dòng)力分析等角度切入，在實(shí)踐中取得良好效果。