近年來,我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程加快,其中交通運(yùn)輸系統(tǒng)更是取得了飛速的發(fā)展,這一方面為社會生產(chǎn)和生活的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn),但同時也對交通系統(tǒng)工程的設(shè)計和建設(shè)施工工作提出了更高的要求。而橋梁隧道作為交通系統(tǒng)中的重要組成部分,具有極強(qiáng)的社會公共性,一旦其設(shè)計中存在不合理之處,那么不但會給工程投資和后期運(yùn)營帶來消極影響,使建設(shè)和維護(hù)成本大大提高,而且還會給橋梁隧道項目的安全運(yùn)行造成巨大隱患,進(jìn)而威脅到使用者的人身和財產(chǎn)安全,因此必須引起充分的重視。
橋梁隧道設(shè)計作為橋梁隧道建設(shè)施工的依據(jù),必須應(yīng)用科學(xué)的態(tài)度進(jìn)行慎重對待。而在橋梁隧道設(shè)計過程中,隔震設(shè)計起著巨大的作用,保障隔震設(shè)計的科學(xué)性和合理性是提升橋梁隧道安全運(yùn)行性能的關(guān)鍵所在。在橋梁隧道項目中,只有利用科學(xué)的隔震設(shè)計和有效的隔震技術(shù)措施,才能將橋梁隧道的隔震效果發(fā)揮出來,進(jìn)而也才能減小地震后的損失。本文正是立足于這一出發(fā)點,對隔震設(shè)計理論及其在橋梁隧道設(shè)計中的重要性進(jìn)行了分析,最后對橋梁隧道設(shè)計中的隔震設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行了探討,希望對橋梁隧道項目的設(shè)計建設(shè)工作能夠有所借鑒。
橋梁隧道的設(shè)計質(zhì)量對橋梁隧道工程的后續(xù)施工及其整體運(yùn)行質(zhì)量影響巨大。橋梁隧道設(shè)計工作涉及到的內(nèi)容和因素較多,要確保設(shè)計的合理性和有效性,提升隔震設(shè)計水平是關(guān)鍵,而這也是現(xiàn)代化橋梁隧道設(shè)計的主要內(nèi)容,需要進(jìn)行重點分析和研究。
橋梁隧道設(shè)計中的隔震設(shè)計目的是為了保護(hù)工程的整體結(jié)構(gòu),使其對地震災(zāi)害的破壞作用具有一定的抵抗性。隔震技術(shù)的實現(xiàn)途徑主要包括以下三個方面:第一,延長橋梁隧道結(jié)構(gòu)的自振周期,避免在遭遇地震災(zāi)害時,橋梁隧道結(jié)構(gòu)的自振周期因與地震周期出現(xiàn)吻合而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)共振問題發(fā)生;第二,可以增加橋梁隧道結(jié)構(gòu)的阻力,比如添加阻尼裝置,使得即使遭遇地震災(zāi)害,橋梁隧道也可以將震力快速分散,降低地震對主體結(jié)構(gòu)的沖擊破壞;第三,對于橋梁隧道的結(jié)構(gòu)而言,水平地震力的破壞作用尤其大,所以為了降低地震水平力的影響,可以對橋梁隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,從而促使其受到的內(nèi)應(yīng)力可以實現(xiàn)快速分散,進(jìn)而達(dá)到保護(hù)橋梁隧道結(jié)構(gòu)的目的。
在進(jìn)行橋梁隧道項目的設(shè)計時,通過采用隔震設(shè)計手段可以使其結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有一定的彈性和塑性。除此之外,還可以對橋梁隧道的某一特殊部門結(jié)構(gòu)單獨采用隔震措施,以實現(xiàn)對特定部位結(jié)構(gòu)的重點保護(hù)。同時,還需要對隔震裝置的等效剛度和阻尼進(jìn)行計算,并依據(jù)計算結(jié)果合理確定隔震裝置。附屬結(jié)構(gòu)同樣是隔震設(shè)計的基礎(chǔ)。在進(jìn)行附屬結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計時,只有保障設(shè)計工作足夠精細(xì),才能確保隔震設(shè)計在遭遇地震災(zāi)害時可以有效發(fā)揮作用。
首先,在進(jìn)行隔震設(shè)計前,要對橋梁隧道項目所在區(qū)域的地質(zhì)和地基等情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研和分析,并在此基礎(chǔ)上初步確定隔震設(shè)計的技術(shù)方案,這也是提升設(shè)計有效性的前提和基礎(chǔ);第二,設(shè)計人員應(yīng)對工程項目現(xiàn)場進(jìn)行全面的實地考察,核實橋梁隧道的服務(wù)年限,并結(jié)合設(shè)計方案確定隔震裝置,進(jìn)而確保隔震設(shè)計可以真正發(fā)揮其應(yīng)用的功效;第三,隔震設(shè)計完成后,需要提升橋梁隧道的整體抗震性能;第四,抗震裝置的選擇也是隔震設(shè)計的重要內(nèi)容,要根據(jù)橋梁隧道項目的實際情況選擇合理的抗震裝置,確保所選裝置與工程實際具有良好的匹配性,能夠滿足橋梁隧道結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能;最后,當(dāng)采用隔震設(shè)計后,如果遭遇地震災(zāi)害,那么橋梁隧道的一些結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)位移情況,所以需要在震后對其結(jié)構(gòu)加以調(diào)整以保障運(yùn)行安全。
進(jìn)行隔震設(shè)計的方式是在施工中安裝隔震裝置,進(jìn)而使橋梁隧道可以得到柔性支撐。此外,還可以通過安裝阻尼器來達(dá)到隔震設(shè)計的目的。因為阻尼器可以提升橋梁隧道的阻尼作用,進(jìn)而降低地震災(zāi)害對橋梁隧道結(jié)構(gòu)的沖擊破壞作用。近年來,國外一些學(xué)者和相關(guān)機(jī)構(gòu)在對橋梁隧道的隔震設(shè)計研究方面取得了許多重大的突破,而我國在這方面的研究還僅僅處于初期階段,當(dāng)前的研究成果還遠(yuǎn)未達(dá)到系統(tǒng)化和體系化,采用的一些隔震設(shè)計措施也主要是借鑒自國外的設(shè)計經(jīng)驗和研究成果,長此以往,則必然會對我國相關(guān)工程的設(shè)計建設(shè)工作造成不利。
在進(jìn)行橋梁隧道的設(shè)計作業(yè)時,采用隔震設(shè)計可以顯著改善由震害產(chǎn)生的破壞力在各個結(jié)構(gòu)支座間的分布,進(jìn)而就可以起到對基礎(chǔ)重要部位的保護(hù)作用。在橋梁隧道設(shè)計中進(jìn)行隔震設(shè)計還可以對橫向剛度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而改善橋梁隧道結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的平衡問題,而這就能顯著降低地震力。
在橋梁隧道設(shè)計中進(jìn)行隔震系統(tǒng)設(shè)計可以促使整體結(jié)構(gòu)具有更好的抗震性能,這樣就可以在不提高工程投資的基礎(chǔ)上提升工程的使用安全性。在橋梁隧道設(shè)計中采用隔震支座,可以減小因為溫度或其他因素導(dǎo)致的形變,這樣就為減小伸縮縫的使用提供了便利??傊捎酶粽鹪O(shè)計的橋梁隧道即使遭遇了較大的地震災(zāi)害,也可以比較方便地對隔震設(shè)計和裝置進(jìn)行調(diào)整,這樣就可以大大降低維修時間和成本。
橋梁隧道的隔震設(shè)計主要包括以下兩個方面的內(nèi)容:隔震裝置的設(shè)計和其他結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計。其中,前者是隔震設(shè)計的主要內(nèi)容。當(dāng)前橋梁隧道隔震設(shè)計中主要采用的方法是彈性反應(yīng)法,雖然不同國家出臺了不同的設(shè)計規(guī)范,但這些規(guī)范間的差別并不大。該方法之所以被全球許多國家所廣泛采用,一方面是因為其計算原理比較簡單,利于在施工建設(shè)中快速應(yīng)用,另一方面也是因為其和當(dāng)前的設(shè)計計算方式比較類似,更容易被接受。這里需要重點提及的是,隔震裝置設(shè)計的關(guān)鍵在于對等效剛度和等效阻尼的準(zhǔn)確計算。為了提升計算結(jié)論的準(zhǔn)確性和可靠性,就要求設(shè)計人員必須具備高度專業(yè)的技術(shù)知識和設(shè)計經(jīng)驗,能夠?qū)蛄核淼澜Y(jié)構(gòu)對地震響應(yīng)的程度進(jìn)行比較準(zhǔn)確的預(yù)估,而這也是影響其設(shè)計合理性的一個瓶頸和難點,還需要我們不斷對其進(jìn)行發(fā)展和完善。
總而言之,對于現(xiàn)代化橋梁隧道工程,隔震設(shè)計是有效提升橋梁隧道主體質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),只有加強(qiáng)對隔震設(shè)計的研究和應(yīng)用力度,積極吸收國外的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗和研究成果,并結(jié)合我國的工程實踐不斷進(jìn)行優(yōu)化和改善,才能真正提升橋梁隧道的隔震性能。
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