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        論市政橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計研究

        2018-10-21 13:37:01蘇文婧
        名城繪 2018年9期
        關(guān)鍵詞:研究

        蘇文婧

        摘要:針對某橋梁工程實際情況,通過構(gòu)造分析并結(jié)合工程實際情況,決定采用自恢復(fù)搖擺技術(shù)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)隔震,在明確隔震設(shè)計原則,即安全性、耐久性、可行性、可監(jiān)控性與可更換性的基礎(chǔ)上,提出規(guī)范設(shè)計步驟,經(jīng)仿真模擬后,根據(jù)所得數(shù)值對設(shè)計效果進(jìn)行驗證,最后得出本橋梁隔震設(shè)計合理可行且技術(shù)先進(jìn)的結(jié)論,以此為類似新技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考。

        關(guān)鍵詞:橋梁設(shè)計;隔震設(shè)計;研究

        隨著國內(nèi)橋梁建設(shè)的快速發(fā)展,新時期橋梁工程規(guī)模擴(kuò)大,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)更高,同時其出現(xiàn)危害時所造成的損失更嚴(yán)重。特別是抗震性如果不過關(guān),就非常容易在地震等作用下出現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞等問題,進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)使用的安全性和耐久性。而減隔震技術(shù)作為一項重要的抗震技術(shù)措施,可以顯著提升橋梁結(jié)構(gòu)抗震性,強(qiáng)化其在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用具有重要價值。

        1、減隔震技術(shù)的應(yīng)用概述

        1.1應(yīng)用機(jī)理分析

        減隔震技術(shù),主要是通過采取科學(xué)、合理的措施而達(dá)到隔振作用或減震作用,保證結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能,具體應(yīng)用機(jī)理主要表現(xiàn)如下幾個方面:其一,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用柔性支撐結(jié)構(gòu),借此來對結(jié)構(gòu)周期進(jìn)行延長,以便可以減弱地震作用下的地震反應(yīng)情況。其二,為了減小結(jié)構(gòu)在自振周期延長條件下所額外增加的結(jié)構(gòu)位移量,增加結(jié)構(gòu)的能量耗散能力和阻尼值,可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中科學(xué)、合理地應(yīng)用一些阻尼器式能量耗散元件。其三,為了確保橋梁結(jié)構(gòu)在正常使用荷載作用下剛度的合理性,可以在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中增設(shè)專門的間隔裝置,進(jìn)行支撐整個橋梁結(jié)構(gòu)。為了減小結(jié)構(gòu)地震作用,可以通過延長結(jié)構(gòu)自振周期,減小結(jié)構(gòu)地震加速度反應(yīng)。但是這會在一定程度上增加結(jié)構(gòu)位移。在這種情況下,為了減小結(jié)構(gòu)自振周期延長,結(jié)構(gòu)位移增加的情況,可以適當(dāng)?shù)卦黾咏Y(jié)構(gòu)的阻尼來抑制結(jié)構(gòu)的位移變化情況,從而起到良好的減隔震作用。通過在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中引入與應(yīng)用減隔震技術(shù),可以顯著降低橋梁結(jié)構(gòu)所承受的地震荷載,同時可以改善其上部結(jié)構(gòu)各個支座之間的分布情況,保證橋臺和橋墩結(jié)構(gòu)在荷載作用下的穩(wěn)定性,避免破壞橋梁上部結(jié)構(gòu)。與此同時,鑒于減隔震技術(shù)在應(yīng)用中會增加上部橋梁結(jié)構(gòu)各個支座的阻尼值和柔度值,這樣可以減小地震荷載,改善下部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和荷載分布情況,且通過增加橫向阻尼減少扭轉(zhuǎn)平衡的擴(kuò)大,減小抗震縫長度,從而可以提升橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。

        1.2隔震技術(shù)設(shè)計原則

        在研究抗震措施的時候,我們一直秉承著可以承受小型地震,中型地震摧殘后可以得到修復(fù),而如果遇到大型地震,那么橋梁和隧道可以不倒塌,為人民提供最基本的庇護(hù)。因此,這就對于隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計有著非常高的要求,不僅需要科學(xué)合理的設(shè)計,而且需要有較強(qiáng)的承載性和可變形性,只有通過多種原理的運(yùn)用和結(jié)合才能達(dá)到一個較好的隔震作用,進(jìn)而提高橋梁和隧道的安全性。隔震結(jié)構(gòu)從原理上來說就是利用加固層來減輕或者消耗地震風(fēng)波帶來的沖擊力。同時,由于一般的隔震結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的阻力,所以能夠減少外部震動帶來的沖擊系,從而對橋梁等房屋建筑起到保護(hù)作用。

        2、減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

        2.1精選減隔震設(shè)備

        粘滯阻尼器。如圖1所示,該種減隔震設(shè)備作用原理上屬于一種耗能型設(shè)備,主要是通過裝置中活塞的前后運(yùn)動產(chǎn)生壓力差,在壓力差作用下粘滯流體進(jìn)入到節(jié)流孔中,而減震裝置會產(chǎn)生耗能和阻尼力。在地震產(chǎn)生過大震動力的作用下,相應(yīng)的橋梁變形速度相對較大,使粘滯阻尼器出現(xiàn)相應(yīng)的改變,從而在很大程度上削弱了橋梁結(jié)構(gòu)的變形程度。

        圖1 粘滯阻尼器

        如果在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中確定應(yīng)用粘滯阻尼器,那么設(shè)計人員要盡量將其設(shè)置在橋邊墩中間位置,整個橋梁中間位置,或者橋梁輔助墩和加勁梁的中間位置處。為了進(jìn)一步增強(qiáng)其應(yīng)用效果,做好減隔震設(shè)備的科學(xué)設(shè)計,確保橋梁結(jié)構(gòu)具有良好抗震性,需要做好充分試算和分析,以便保證其設(shè)計的整體有效性。

        鉛芯橡膠支座。該種減隔震設(shè)備也可以顯著提升橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能,確保橋梁使用的安全性。,鉛芯橡膠支座結(jié)構(gòu)主要是將若干鉛芯加設(shè)在分層橡膠支座當(dāng)中構(gòu)成一套完善的抗震結(jié)構(gòu)。由于鉛芯具有很強(qiáng)的力學(xué)性能,加強(qiáng)其同橡膠支座的有效結(jié)合提升鉛芯的抗震性能。

        2.2橋梁減隔震設(shè)計方法

        這些應(yīng)用和實踐說明,支座減隔震設(shè)計對于中小橋梁抗震具有很好的效果,應(yīng)該建立中小橋梁以支座減隔震為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計體系。首先,根據(jù)橋梁重要性及地震設(shè)計等級選擇適宜的減隔震支座,常用的鉛芯支座、橡膠阻尼支座、球形抗震支座等,通過支座消耗地震能量并建設(shè)其對上部橋跨結(jié)構(gòu)的傳遞;其次,設(shè)置限位耗能裝置,通過限位裝置限制梁體的過大變形,并將能夠傳遞到臨時作用擋塊從而減少主體結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng);最后設(shè)置防落梁裝置和構(gòu)造,避免限位裝置不滿足耗能情況下梁體發(fā)生落梁問題,成為控制橋梁地震損害的最后一道屏障。減隔震支座設(shè)計的同時,需要保障其耐久性。

        2.3強(qiáng)化細(xì)節(jié)設(shè)計

        不同于普通橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計,在引入減隔震技術(shù)、加入減隔震設(shè)備后,還需要做好一些細(xì)節(jié)設(shè)計,具體要點如下:在確保橋梁結(jié)構(gòu)隔震層設(shè)計合理性的同時要增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的美觀性,確保其同地基具有良好連接性以及橋梁整體穩(wěn)定性和安全性;要保證隔震層上部結(jié)構(gòu)重心和水平剛度中心位置保持一致,避免二者過大偏差影響了橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性;要結(jié)合減隔震設(shè)備的豎向剛度來對其豎向負(fù)載能力進(jìn)行準(zhǔn)確計算,確保設(shè)備在發(fā)生水平移動的同時保證結(jié)構(gòu)的靈活性,提高抵抗自然災(zāi)害的能力,降低自然災(zāi)害對橋梁結(jié)構(gòu)的損害程度;提高豎向負(fù)載能力和水平高度,避免過大應(yīng)力損壞橋梁結(jié)構(gòu),確保其具有良好的穩(wěn)定性,防范坍塌等意外事故的出現(xiàn)。

        3、結(jié)束語

        由于隔震系統(tǒng)對于我國橋梁隧道的建設(shè)具有非常重要的意義,所以近些年來不少建筑專家致力于研究隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計和創(chuàng)新,為了減少地震給橋梁隧道帶來的損害,我們應(yīng)該將具體知識理論和實踐相結(jié)合,而且對于不同種類的橋梁和隧道,我們應(yīng)該設(shè)計出不同的隔震系統(tǒng)。因地制宜是我們應(yīng)該一直堅守的原則,只有對橋梁隧道建設(shè)周圍進(jìn)行充分的勘察和研究,才能夠通過各種數(shù)據(jù)的收集來分析出最佳的設(shè)計方案。除此之外,在設(shè)計隔震系統(tǒng)的時候,工作人員應(yīng)該進(jìn)行精密的測量和計算,最好采取線性計算方式進(jìn)行設(shè)計,這樣才能保證隔震結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)性。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 王禮友,史金偉.關(guān)于橋梁隧道設(shè)計中隔震設(shè)計的重要性分析[J].居舍,2018(25):102.

        [2] 李曉光.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中減隔震技術(shù)應(yīng)用研究[J].江蘇科技信息,2018(24):57-59.

        (作者單位:天津瑞瑋工程技術(shù)咨詢有限公司)

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