市政桥梁设计中减隔震设计探讨

市政桥梁设计中减隔震设计探讨

成汝玲

广东睿博建筑设计研究有限公司     邮编:511500

摘要：市政桥梁是市政工程中十分重要的组成部分，由于其自身存在特殊性，因此很容易出现震动情况，为减少桥梁结构震动造成的不利影响，必须要提高对桥梁设计中减隔震设计重视程度，明确减隔震设计要点，确保市政桥梁整体结构安全稳定。基于此，本文主要对市政桥梁设计中减隔震设计情况进行论述分析，以供参考。

关键词：市政桥梁；减隔震设计

现如今，城市化发展水平日渐加快，在此背景下市政桥梁工程建设数量也逐渐增多，规模也在日渐扩大，其很好地缓解了城市交通压力，成为交通网络中十分重要的组成部分。由于市政桥梁规模大，结构复杂，因此对设计工作提出较高要求，特别是结构稳定性。而减隔震设计将对桥梁稳固性、安全性、耐久性以及使用性能产生关键性影响，为此做好桥梁减隔震设计至关重要。

一、市政桥梁设计中减隔震设计重要性分析

过去通常是基于桥梁结构延性、强度开展常规性抗震设计工作，但是大量实践表明这种设计方法的成本造价比较高，而且如果出现地震灾害，还会使桥梁抗震结构发生严重塑性变形情况，同时无法恢复，让后续市政桥梁养护维修工作难度增加，成本也明显提高。现如今，桥梁抗震设计中，减隔震设计有着极为广泛的应用，并且取得了良好效果，将在未来很长一段时间内成为桥梁设计中的重要内容。因为减隔震设计相比于常见设计方法而言，经济性、科学性更强，而且操作简便。市政桥梁减隔震设计能够减小地震导致的破坏和损害，有助于维护人民群众生命以及财产安全，防止人员出现伤亡，同时能够减少经济损失。通过减隔震设计，桥梁结构的大多数能耗、变形都汇集到减隔震装置中[1]，地震后可以替换隔震装置，让减隔震装置可以在结构抗震中展现出其自身优势。可见，减隔震设计有更为明显地抗震效果，而且桥梁建设成本不会大幅度提升，可以真正确保市政桥梁工程整体建设安全性、可靠性。

二、市政桥梁减隔震设计原理分析

在市政桥梁工程建设中，减隔震设计的原理是选择合适的减隔震装置，科学对桥梁结构开展减隔震桥梁地震反应分析以及抗震验算，以便有效对市政桥梁结构进行隔震。如果出现地震，可以很好地降低内部结构碰撞、损伤情况的出现几率。减隔震设计需要科学计算与研究，对市政桥梁结构周期进行优化调整[2]，防止桥梁结构周期与地震周期出现共振，让桥梁结构更具抗震水平。此外，在市政桥梁抗震设计过程中，应认真分析现场地质情况、地震周期以及桥梁等级等因素，保证市政桥梁隔震等级、装置等更为科学合理。同时，设计人员应建立模型，模拟和分析隔震装置、市政桥梁主体结构，通过计算理论模型，准确把握结构真实受力情况，以维护市政桥梁工程安全。

三、市政桥梁设计中减隔震设计要点

1、加固设计

对于市政桥梁而言，其结构以钢筋混凝土为主，通常市政桥梁使用寿命为几十年，不仅会受到地质、自然因素等影响，固定荷载、偶然荷载等也会对其产生重要影响[3]，使得功能老化，无法达到防震设计标准，抗震能力也会降低。如果要将桥梁重新拆除修建，不仅经济成本高，还会影响社会正常运转。因此，为有效解决这一问题，应在市政桥梁设计之初就全面考虑各种因素，开展减隔震设计。当前我国市政桥梁结构加固方法有很多种，如扩大桥梁结构截面面积、加铺钢材等。随着我国经济以及科技的发展，桥梁结构加固技术也获得了很好地研究与进步，社会中出现大量新型、高性能建筑材料，如纤维增强材料，其自重小、强度高，在桥梁结构稳固工作中发挥着重要作用。

2、节点抗震设计

    在市政桥梁结构设计中，节点是十分重要的传力构件，具有承受和传递荷载的重要作用，能够将桥墩与桥梁有效连接起来，保证桥梁整体结构安全稳固。可以说，节点在维护整个桥梁结构安全性、稳定性上发挥着重要作用，因此要认真管控其强度以及刚度。对于目前市政桥梁工程建设而言，若盖梁刚度与桥墩刚度差异并不是很大，在地震发生后，侧向惯性力就会严重破坏桥梁整体结构，节点区域内的箍筋也会在短时间内承受巨大作用力[4]，节点刚度会明显降低，使得桥梁结构整体稳定性无法得到保障。为此在市政桥梁减隔震设计过程中，必须要做好节点设计工作，对其刚度参数科学设计，让桥梁抗震性能达到结构质量标准。

3、基于性能的抗震设计

    当前，以性能为前提的抗震设计是市政桥梁设计中最常使用的一种方法。对于市政桥梁工程而言，在抗震设计时应明确以性能为前提开展抗震设计的目标要求，科学定义满足桥梁结构的抗震性能水平。性能水平也就是有限的破坏状态，结构构件以及非结构构件的破坏因素与其与密切联系，可以通过一般不损坏、无须修复可继续使用、不会出现倒塌等词汇进行阐述[5]。在这种方法下，还应对起到参照作用的地震风险与设计情况进行定义。在基于性能的抗震设计中，应了解桥梁结构抗震设计目标性能，对于公路桥梁目标性能，相关抗震设计细则中进行了明确规定。此外，在基于性能的抗震设计中，应科学划分目标性能等级，面对不同人群可以进行目标性能表达和阐述。通过目标性能矩阵科学规划结构要求性能。在市政桥梁设计时，通过基于性能的抗震设计方法，可以很好地处理桥梁抗震设计中不足之处，确保桥梁整体性能要求达标。同时，使用差异化方法还可以满足桥梁结构性能要求，切实提高桥梁整体质量水平，延长其使用寿命，并减少成本支出。

4、科学挑选减隔震装置

对于桥梁减隔震水平而言，科学挑选减隔震装置发挥着重要作用。良好的减隔震装置能够让桥梁工程结构减隔震性能得到强化。在选择减隔震装置时，应从市政桥梁设计实际出发，严格按照相关标准进行，科学选择层橡胶支座、钢阻尼器、摆式滑动摩擦支座、铅芯橡胶支座、双曲面球星减隔震支座等。对于减隔震装置类型不同，其运行原理、使用功能也存在差异，比较常见的减隔震装置包括以下几种。

首先，粘滞阻尼器。这是一种耗能型设备，在桥梁结构设计中应用能够达到减隔震效果。其工作原理是通过活塞运动产生压力差，通过压力差作用让粘滞流体进入到节流孔中，在此过程中装置会出现耗能以及阻尼力。在地震影响下，桥梁结构会迅速位移，粘滞阻尼器也会发生相应变化，可以减小桥梁结构变形情况。粘滞阻尼器通常设置在桥边墩中间、桥梁中间或桥梁辅助墩加劲梁的中间[6]。为使粘滞阻尼器作用得到展现，应科学分析计算，明确桥梁整体抗震能力。

其次，摆式滑动摩擦支座。其是将钟摆与滑动摩擦支座融合到一起，形成减隔震系统。使用摆式滑动摩擦支座能够让桥梁结构抗震性能得到提高，让桥梁更加安全可靠。摆式滑动摩擦支座有两个曲面，如果出现地震情况，曲面间摩擦作用能够减少地震给桥梁结构造成的影响，确保桥梁结构能够在自重力影响下自动恢复到原有位置。

最后，铅芯橡胶支座。该减隔震装置能够使桥梁结构整体抗震能力得到提高。该装置能够降低桥墩、地基变形程度。而且铅芯橡胶板刚性强，在使用时应结合实际确定合适材质，从而满足桥梁设计要求。同时铅芯橡胶支座能够在地震影响下有效控制结构位移，借助混凝土收缩作用吸收结构变形。此外，该装置减震水平高、弹性模量小。市政桥梁设计人员应结合地区实际情况科学选择应用。

5、减隔震细节设计

如果市政桥梁工程规模比较大，其减隔震设计结构也相对复杂，因此要对桥梁构件、附属结构等高度重视。为此，要想才能够根本上提高市政桥梁整体减隔震能力，还应做好细节设计工作，使用科学减隔震设计技术手段。应认真分析调查桥梁所处地区的地震情况、地震出现原因等，结合调查具体数据开展设计工作，避免减隔震设计出现不必要的偏差，维护市政桥梁整体性能。同时，设计人员还应认真分析细部构造设计，确保桥梁更加协调，使其更加稳定、更具抗震能力。对于桥梁结构设计，结构水平刚度中心应与隔震层重心完全重叠到一起，将误差控制在允许范围内。如果误差太大，桥梁结构稳定性就会受到影响，其整体抗震性能也无法得到保障，导致桥梁不安全、不可靠。对于桥梁竖向荷载参数，应依据隔震装置竖向刚度进行计算[7]，对隔着装置水平方面移动进行控制，使桥梁结构更加灵活，一旦遇到地震可以达到良好对抗效果。当桥梁结构隔震层水平方向刚度达到相关标准后，还应注重其纵向负载能力提升，防止水平压力过大造成不必要的损坏，也让结构强度得到提高，确保桥梁结构更具抗震性，即使遇到较强地震也能够保证结构稳定，防止桥梁坍塌，维护车辆行驶安全。除此之外，桥梁结构隔震层装置需要具备复位功能，在受到地震影响后可以自动复位，避免地震给结构造成严重损坏，让市政桥梁抗震水平得到提升。但当前，我国大多数市政桥梁在遇到地震影响后，还是以人工修复复位为主，自动复位技术还需要进一步研究探索。

结束语：

总而言之，在市政工程建设中，桥梁是十分重要的组成部分，其整体结构是否安全、稳定将对行车安全产生重要影响。我国地震发生频率比较高，市政桥梁工程设计过程中也应重点考虑抗震设计，为此在实际工作中应结合市政桥梁所处区域科学调查研究，开展合理化减隔震设计，从结构加固设计出发，做好节点抗震设计、基于性能抗震设计等工作，科学选择减隔震装置，并做好细节设计工作，从确保桥梁工程整体抗震性能达标，维护人民群众出行安全。

参考文献：

[1]安东.基于市政桥梁设计中隔震设计的探讨[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2024(2):0096-0099.

[2]于宏亮.减隔震技术在桥梁结构设计中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2024(2):0076-0079.

[3]刘海龙.桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用分析[J].工程建设（维泽科技）,2024,7(2):172-174.

[4]韦宇.市政桥梁设计中隔震设计的探讨[J].科技资讯,2023,21(17):145-148.

[5]杨金星.减隔震技术在桥梁结构设计中的有效应用探讨[J].新疆钢铁,2023(4):52-54.

[6]刘克蛟.桥梁结构设计中减隔震技术的应用[J].石河子科技,2023(2):50-51.

[7]李权文.桥梁抗震设计方法与减隔震技术研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2023(8):0163-0166.