桥梁结构设计中减隔震技术的应用

2021-01-07王卫中

黑龙江交通科技 2021年5期

王卫中

(黑龙江省公路勘察设计院，黑龙江哈尔滨 150080)

1 减隔震技术的定义

减隔震技术主要是通过设置必要的减隔震措施可以让桥梁获取一定的水平向心力的支撑，进而可以使得桥梁阻尼效应的增加，降低地震等自然灾害对于桥梁产生的损坏影响，确保桥梁结构的完整性，保证运行性能不会受到较大的损失和影响。减隔震技术应用到桥梁项目中有着较高的优越性，促进桥梁稳定性的提升。

2 减隔震技术的要求

2.1 设计原理

我国的桥梁在减隔震技术中，主要是通过如下原理进行:(1)小型地震不会发生损坏事故，或者轻微损坏，地震发生后桥梁的性能不会发生根本性的变化，各个结构处于弹性状态中;(2)中等地震后会产生一定程度的损坏，但是必要维修处理依然可以投入使用，总体结构是非弹性态势;(3)大型地震后出现严重的损坏，但是没有坍塌，经过修补处理后依然可以正常的使用，桥梁处于弹塑性的状态中。

2.2 适用要求

减隔震技术原则分析可以了解到，桥梁顶部架构震动时间相对较短，桥梁基础结构性能比较高的情况下可以选择该技术。因此，结合国家标准的要求，减隔震技术应用的高度不能超过40 m，桥梁架构和硬度要达到平衡性的要求，不能形成减隔震的条件下可以达到1 s以下，根据实际情况进行数据的计算确定，然后是建设相应的模型，以做出合理的推算和设计。各项因素都要综合性分析，包含风力影响的压力，不能超过桥梁重力的1/10。

2.3 减隔震设施的设计

(1)减隔震座在进行设计中，桥梁的减隔震技术可以根据需要选择使用橡胶底座的结构形式，在设计中，要确保各个结构尽量的趋同性设计，从而可以防止发生严重的扭转力的影响。从具体的操作中，可以保证减隔震座中的各个间隔距离控制在2 m以下，且减隔震体系的硬度要和顶部架构保持同一中心，以减弱扭转力的影响。(2)减隔震底座直径在设计中，需要保证其在规划的范围内，确保纵向力达到规定的要求，以使得底座的规模符合实际需要，能够提升一定的结构性能水平，不会产生扭曲损坏的问题。(3)减隔震应该设置横向影响与阻尼，桥梁减隔震座应该通过橡胶底座的硬度、阻尼比等参数分析确定。

3 减隔震技术在桥梁设计和施工的具体运用

3.1 确定隔离设计运用的条件

桥梁的减隔震结构设计前，进入到施工现场了解地质条件、水文状况、自然环境等因素。从当前的应用情况分析，桥梁设计与施工中，都能够按照标准要求进行减隔震座的设计。但是有些桥梁并不能能够适用，所以要综合各个方面的要素进行分析，展开合理的论证，从而可以进行桥梁设计与施工情况的掌握，然后提升减隔震技术的总体水平。从实际情况分析，达到下述条件才能开始进行减隔震座的设计:(1)桥梁所在区域内地质状态良好，在地震发生之后可以达到一定的稳定性要求;(2)桥梁下部结构刚性性能比较好，固定周期相对较短。如果符合上述两个条件，就可以进行减隔震技术。桥梁长期的运行，通过减隔震技术可以消除震动的影响。如果桥梁结构刚度性能较好，结构固定周期是没有进行减隔震时的2倍，或者上下结构部分的固有周期有着很大的差异，上下结构在运行中也不会产生比较大的联合震动反应。从具体情况分析发现，桥面在出现运行反应后能够真实展现出减隔震、减震的效果。如果能够达到这些要求，就不要进行减隔震技术:(1)桥梁下部刚度性能比较差，固有周期相对比较长;(2)桥梁位置上地质条件比较差，周期长，在运动中容易产生共振反应;(3)桥基稳定性比较差，在发生震动后容易产生晃动的情况。

3.2 桥梁结构设计中的减隔震设计流程

在具体的操作环节，减隔震设计流程如下:(1)在设计的过程中，进行减隔震系统设计是首要工作，也是对于整体性能产生直接影响的一个环节。要想达到减隔震的效果和标准，减隔震系统在设计中应该达到一定的刚度性能标准，并且进行量化消散影响力的影响。从目前的具体操作情况分析发现，可以通过减隔震的结构设计以消除桥梁的结构惯性所产生的影响。因此，在设计中应该达到性能的稳定性标准，选择使用性能符合要求的阻尼器材与相应的配套设施。从实际情况分析，通过合适的弹性反应谱方式的设计实现减隔震系统的优化和设计，保证设计方案达到要求，减隔震结构的力学性能较为优越。(2)减隔震结构的细节设计中，桥梁附属结构的性能非常的重要，所以结合实际情况进行地震发生情况的分析和研究，保证桥梁附属结构在发生地震之后也能够达到完整性的标准。而实际情况分析却并不是如此，设计人员、管理人员都没有做好细节的关系，导致减隔震的效果比较差。因此，加强细节管理尤为重要，各个细节方面的因素都要充分的考虑，从而可以提升减隔震的效果。

3.3 减隔震技术的科学应用

针对于不同烈度的地震发生情况，要从下述两点进行分析:(1)合理的确定桥梁的结构性能，了解地震发生后结构产生的变化;(2)设计人员综合分析桥梁结构性能，掌握必要的操作方式，确定设计标准和要求。如果达到这一标准，设计人员积极总结经验教训，系统掌握减隔震系统的整体性能。合理的进行该方面的设计，提高结构的设计水平，实现精细化设计的标准。保证设计方案具备科学性与合理性，发挥出各个细节部分的作用，这并不是计算就能够实现的，而是经验总结之后的结果。因此，在设计方案确定前，应该全面的掌握桥梁的地震影响模式，采取必要的细节处理措施，最终可以提升减隔震的效果。

3.4 桥梁结构设计中减隔震技术应用的注意事项

当前我国的桥梁在进行减隔震的设计中，标准和规范并不能达到统一性的要求，还需要总结实际经验，特别是桥梁结构的细节设计，很多情况下都缺乏科学性，导致减隔震的效果难以发挥出来。对于大跨度的桥梁来说，在结构设计应该满足可持续发展的要求。但是粘滞阻尼器被广泛的使用到世界上很多桥梁工程中，其投入时间相对较短，且目前很多企业生产的粘滞阻尼器还存在漏油的问题。而我国并未发布相关的国家标准、行业规范等，导致该结构部件问题更加的严重，所以我国减隔震设计并未全面的应用到桥梁工程中。此外，有些不合理产品进入到桥梁领域内，产生极为严重的后果，给桥梁性造成巨大的影响。因此，阻尼器的选择过程中，做好质量检查管理是非常重要的工作，尤其是耐久性、抗疲劳性方面。在阻尼器的运行阶段，应该定期检查，一旦有任何问题，应该及时更换。因此，桥梁设计应该明确统一的标准。除此之外，还需要保证桥梁减隔震制作达到性能最大化的要求，抗变形效果比较好，达到科学性与合理性的要求。总之，桥梁减隔震结构设计要遵循实际情况需要，不能盲目选择和设计。