市政桥梁设计中减隔震设计要点

发表时间:2021/4/29   来源:《科学与技术》2021年29卷3期   作者:李威
[导读] 桥梁结构本身存在特殊性,容易受到震动的影响
       李威
        广东省冶金建筑设计研究院有限公司        广东广州   510080
        摘  要:桥梁结构本身存在特殊性,容易受到震动的影响。在桥梁结构设计中,需要合理选择加减隔震装置,减小地震对桥梁结构的损害,使其保持稳定,延长使用寿命。本论文着重于研究市政桥梁设计中减隔震设计要点。
        关键词:市政桥梁工程;设计;减隔震;要点
一、桥梁减隔震装置的运行原理
        在桥梁上安装减隔震装置,使地震能量的传播减弱,地震能量的输入被大量消耗,从而结构阻尼增大。减隔震系统对桥梁起到保护作用,可以使结构的周期延长,结构阻尼增大,对地震力有效分散[1] 。当桥梁结构周期延长,减小了反应加速度,减小了惯性力。地震作用下,桥梁受力减小。随着结构阻尼增大,结构位移减小,桥梁结构的动力反应就会有所改善。(图1加速度反应情况;图2位移反应情况)
                                                         
                                                                                                                                               
        对桥梁进行减隔震设计,目的如下。
        其一,桥梁的抗震能力提高,能够有效应对地震等自然灾害。桥梁要有更高的抗变形能力,需要在桥梁结构中加入柔性装置,使其与水平地面运动之间减少联系,地震作用下,桥梁结构就会减少反应加速度,避免造成损坏。
        其二,延长结构构件的使用寿命,隔震构件有更高的弹性和可塑性。
        其三,地震作用减少对桥梁结构的影响,桥梁的损耗减少,其使用寿命延长。
二、市政桥梁减隔震设计的要点
(一)严格按照技术原则进行设计
        其一,按照抗震原则进行市政桥梁减隔震设计。市政桥梁设计中应用减隔震技术是为了避免地震效用造成的破坏,所以,要严格按照抗震设计原则合理使用减隔震技术,以实现小型地震不会对桥梁造成破坏,中型地震虽然会对桥梁造成一定的破坏,但是补修之后可以正常使用,在大型地震的作用下桥梁不会倒塌[2] 。
        其二,按照结构优化设计原则进行市政桥梁减隔震设计。要提高减隔震技术的应用效果,需要对桥梁结构予以优化,所以,要严格按照结构优化设计原则对减隔震技术合理应用,以获得良好的抗震设计效果。比如,对桥梁结构整体延性增强,将塑性铰安装在桥梁结构上合适的位置,使桥梁有更高的稳定性,以在地震中提高安全性。
(二)选择合适的减隔震装置
        要获得良好的减隔震效果,就要根据桥梁结构的特点选择合适的。对桥梁项目设计进行分析,从实际出发并按照有关规范选择减隔震装置,包括各种支座,诸如摆式滑动摩擦支座、铅芯橡胶支座等等都要合理选择,还要选择合适的戮滞阻尼器,才能更好地发挥其减震效应。
1.摆式滑动摩擦支座
        摆式滑动摩擦支座作为一种减隔震系统,其是在滑动摩擦支座的基础上增加了钟摆,通过技术融合发挥其减震效应[3] 。应用摆式滑动摩擦支座可以使桥梁结构的抗震性能提高,而且抗震可靠性非常高,保证使用安全。摆式滑动摩擦支座的一个重要特点是,设置的曲面有多个,如果发生地震,曲面之间项目摩擦,地震对桥梁结构的破坏力减小,同时在自重力的作用下桥梁结构会自动恢复到原来的位置。(图3:摆式滑动摩擦支座)

                                                
   图3:摆式滑动摩擦支座
2.戮滞阻尼器
        戮滞阻尼器属于耗能型设备,其内部活塞前后运动的过程中就会有压力差产生,促使戮滞流体向节流孔内流入,就会有耗能和阻尼力产生。桥梁结构受到地震的影响会产生位移,此时戮滞阻尼器也会发生变化,桥梁结构变形的状况就会减轻 。通常戮滞阻尼器安装在重点部位,比如,桥边墩的中间、桥梁辅助墩加劲的中间或者梁桥梁的中间,使其更好地发挥减隔震作用,而且还可以验算桥梁整体抗震性能。
3.铅芯橡胶支座
        铅芯橡胶支座是一种减震装饰,抗震效果很好,能够使桥梁结构提高抗震性能。安装铅芯橡胶支座的时候,是在板式橡胶支座的中心位置设置一个铅棒,使橡胶支座的阻尼性能发生改变。其减震原理是,发挥结构物本身的重力作用,同时在外力的作用下,铅芯形成滞后阻尼产生塑性变形,地震的时候产生的能量被吸收。支座上的橡胶有弹性,减隔震装置变形之后能够快速恢复,从而保证能量持续吸收,以获得良好的抗震减震效果 。
(三)对减隔震的细节设计要高度重视
        如果市政桥梁工程的规模非常大,减隔震设计结构复杂,就要对桥梁构件以及附属结构诸如伸缩缝、防落梁装置和限位装置等细节高度重视,可见做好细节设计对提高桥桥梁的减隔震性能非常重要。具体的设计工作中,需要调查桥梁所在地区产生地震的成因以及地震的情况,基于所获得的数据展开减隔震设计,使减隔震设计有较高的准确性,市政桥梁的抗震性能有所保证。设计人员对于细部构造设计要高度重视,使桥梁有良好的整体协调性,保证桥梁在地震的时候保持较高的稳定性。
        在计算隔震装置竖向刚度的时候,要根据竖向荷载参数进行,对其横向水平位移予以控制,使桥梁结构有较高的灵活性,有效抵抗地震作用,以获得良好的抗震效果。当桥梁结构隔震层有很强的水平刚度且能够有效抗震,还需要将竖向负载能力提高,防止水平压力过大而损坏严重,随着桥梁结构强度的提高,其抗震能力也会有所提高,即便地震作用力比较大,也可以保证桥梁的整体性和稳定性,避免产生桥梁坍塌的现象。隔震层装置都有复位性能,在地震的作用下桥梁会自动恢复到原来的位置。
结束语:
        通过上面的研究可以明确,在城市建设工作中,市政桥梁建设是重要的内容,工程建设质量关乎居民的生活质量,也关乎城市的发展水平。在进行市政桥梁设计的过程中,要使桥梁有较高的抗震性能,就要对减隔震技术合理应用。从中国目前对该技术的研究和应用情况来看,与经济发展国家相比依然存在滞后性。对此深入研究,安装先进的减隔震装置,优化技术,使桥梁有较高的抗震性,维护桥梁安全,且延长桥梁的使用寿命。
参考文献:
[1] 李臣. 城市桥梁简化抗震与有限元模型抗震设计对比分析[J]. 四川水泥, 2020, 285(5):32,50.
[2] 石岩, 李军, 秦洪果,等. 减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述[J]. 地震工程学报, 2019, 041(5):1121-1132.
[3] 王欢. 基于减隔震性能分析的多级设防SMA-LRB设计方法研究[D]. 广州大学硕士学位论文, 2019.


投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: