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摘要:近年来,我国的建筑工程建设有了很大进展,其结构设计工作也越来越受到重视。针对在桥梁工程设计中占据重要地位的抗震设计,在介绍常用抗震措施和减隔震重要性的基础上,提出目前常用的减隔震技术,并结合实例,对不同减隔震技术的性能进行模拟,旨在为减隔震技术的合理应用。
关键词:桥梁;抗震设计;减隔震技术
引言
房屋建筑的不断增多使建筑地震破坏也越来越多,更多的人关注房屋建筑地震安全性与稳定性。这对既有房屋建筑而言,必须做好抗震加固,而抗震加固效果主要取决于抗震加固技术。因此,有必要对抗震加固技术及其运用进行深入分析,只有这样才能为实际的抗震加固提供参考依据,保证抗震加固效果。
1桥梁抗震措施与减隔震重要性
(1)从桥梁自身入手,提高其抗震性能,如提高桩基的强度和墩身延性。(2)采取有效的减隔震措施,当地震发生时,通过对减隔震设施的应用使从桩基不断传递到上部结构的能量不断耗散,或加装隔震装置来延长结构的自振周期,以减小地震对结构造成的作用及影响。上述两方面在现在最常见的梁式桥中,对应下列两种体系:其一,受地震作用后,使桥梁的基础、上部结构与连接体系都免遭损伤,依然处于弹性工作范围,并利用墩身塑性铰,随着墩身发生的变形不断耗散地震带来的能量;其二,受地震作用后,在对桥梁结构位移进行严格控制的前提下,使基础和结构免遭损伤,并处于弹性工作范围,利用连接系统对地震带来的能量予以耗散。
2桥梁设计中常用减隔震技术
2.1扶壁柱法
如果墙体上的裂缝缝深或缝宽过大,则会使承载力降低,影响稳定性,对此可采用扶壁柱法进行加固。对于扶壁柱法,在工程中有着广泛应用,若按照使用材料进行分类,可分成两种,即砖砌与钢筋混凝土。其中,砖砌扶壁柱直接和墙体相连,连接方法根据墙体实际情况选择,以挖镶与插筋两种方法较为常用,通过可靠的连接,能使砖砌扶壁柱与墙体两者可靠共同工作;钢筋混凝土扶壁柱和砖砌扶壁柱相比较,能帮助墙体承受更多荷载,这使得它的墙体之间的连接更加重要,现场施工必须严格按照相关规范与设计要求进行,保证两者连接的可靠性。
2.2阻尼器的检测
(1)材料和原材料进场时,均需要给出对应的合格证与检验报告。(2)阻尼器外观质量检查必须做到全数检查,要求阻尼器外观表面平整,无机械损伤,没有锈蚀,无渗漏,标记清晰无误。(3)阻尼器尺寸允许偏差检验采用钢尺检查。
2.3弹塑性钢挡块
通过对桥梁震害的分析与研究可知,当中小跨径的桥梁使用传统板式支座时,因支座和桥梁上部结构、下部结构之间会产生一定相对位移,所以能起到一定抗震作用,使下部结构所受地震作用减小。然而,在设计中应高度重视挡块自身强度,因为如果强度不足,将在地震作用下极易破坏,严重时还会产生落梁。根据该挡块的模型可知,对挡块和常规板式支座进行连接,可利用结构自身非线性变形作用,使结构的自身周期明显增大,以此减小地震响应。另外,因挡块的设计十分灵活,受较强的地震作用后,对上部结构和下部结构产生的相对位移进行控制,能在发挥减隔震效果的基础上,保证墩身延性。
2.4抗震加固和节能改造相结合
如今,世界范围内的资源短缺现象越来越严重,加之地震频发,导致不同国家与地区的房屋建筑接连发生倒塌等重大事故,严重影响人们的生命财产安全。
在这种情况下,对于房屋建筑的抗震加固与节能改造,很多学者将两者充分结合到一起,提出一体化思想,同时对相关技术实施了深入分析。通过有效的一体化,不仅能提高房屋结构体系的承载力,还能实现对结构自身抗震性能的有效改善,相较于传统的抗震加固措施,采用一体化的思想完成改造之后,整个结构体系的承载力和抗震性能可以达到更高、更强,并能降低结构整体耗能能力,减少能源的消耗,在保证抗震加固效果的基础上达到节能改造目标,从根本上避免了重复作业。另外,这也是使设计与施工实现一体化的有效途径,能大幅降低项目的运营成本。值得一提的是,在抗震加固和节能改造相结合的技术当中,目前以玻化微珠保温砂浆最为常用。对于玻化微珠保温砂浆,它属于无机保温材料,除了能起到良好的保温效果,还能提供与混凝土层相当的加固作用。
3案例分析
某公路工程总长50km,共有38座桥梁和4处互通立交,公路所在区域为地震活动带,地震烈度可以达到9°。本次以其中某座桥为例实施专项研究,该桥为简支结构,采用2×40m+3×40m+3×40m的跨径组合,墩身高度最大可达45.3m。摩擦摆支座对应的结构自身周期比其它三种都要高。对三种减隔震技术的低阶结构自身周期进行对比,发现伴随结构连接刚度不断减小,自振周期开始增加。另外,对塑性钢挡块和普通支座进行对比,发现两者的自振周期比较接近,如果不考虑因结构位移增大使支座破坏,则采用普通支座能发挥一定减隔震效果,此时增设钢挡块,能在增加连接刚度的基础上,减小整体幅度,使结构自振周期始终处于允许的范围之内。除了要注重不同减隔震技术的效果,还应注意结构位移,防止落梁等现象的发生。根据模型可知,高阻尼支座和摩擦摆支座都能在完成地震输入以后,使变形回到初始状态,但塑性钢挡块和普通支座的实际复位情况相对较差。根据变形时程曲线,高阻尼支座和摩擦摆支座受地震作用后,响应比较平缓,并在地震的输入完成以后,可以很快的完成自由振动。然而,高阻尼支座和摩擦摆支座与塑性钢挡块相比,在横桥向上的支座实际位移显著增加,与此同时,摩擦摆支座的纵向变形明显比其它支座大。对普通支座和塑性钢挡块进行对比,发现两者在顺桥向发生的变形基本保持一致,但通过对挡块的使用,它的横向变形比普通支座和另外两种支座都小。桥梁结构抗震设计过程中,从整体结构角度讲,不仅要考虑结构自身最大结构,而且还要对结构内力发生的变化予以充分考虑。经过对比,顺桥向不同减隔震技术受地震作用后,受力没有太大差别。但在横桥向上,高阻尼支座与摩擦摆支座比塑性钢挡块和普通支座好。通过对塑性钢挡块和普通支座的对比,设置钢挡块以后,结构横向弯矩开始小幅增加。
结语
综上所述,地震作用对房屋建筑的影响是显而易见的,尤其是既有建筑,在建设时技术标准和技术水平都较低,可能无法达到现行抗震标准要求。对此,要在认识到房屋建筑结构抗震加固重要性的基础上,掌握结构破坏形式与机理,然后采用行之有效的技术措施进行抗震加固,以此提高结构的承载力与抗震性能,降低房屋建筑在地震中的破坏率。
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