桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用 魏顺波

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:魏顺波
[导读] 摘要:桥梁在设计当中必须考虑的重点问题之一就是抗震性能,尤其是针对那些地质灾害较为活跃的地区。
        林同棪国际工程咨询(中国)有限公司武汉分公司  湖北省武汉市  430020
        摘要:桥梁在设计当中必须考虑的重点问题之一就是抗震性能,尤其是针对那些地质灾害较为活跃的地区。如果桥梁所处地区发生了严重地震灾害,就会对桥梁通行带来严重威胁,甚至阻断交通。所以,必须高度重视抗震设计的合理性,同时,运用减隔震技术,使桥梁结构具有良好的抗震性能。
        关键词:桥梁抗震;抗震设计;减隔震技术
        引言:
        减隔震技术是提高桥梁结构抗震能力的有效手段,自20世纪70年代减隔震技术开始应用于桥梁工程,目前已经大范围的应用于各地的桥梁设计与桥梁加固工作中,选择合理减隔震装置极其重要,可以有效提升桥梁的使用寿命,提高桥梁本身的抗震性能,很好地保证桥梁结构的安全与稳定。
        1桥梁抗震设计要点
        1.1做好刚度设计
        在进行桥梁减震设计中需要对其结构刚度进行设计,做好其刚度设计能够提升桥梁的抗震能力。对于多跨结构,墩身高度之间存在的差别比较大的情况时,会造成较矮的桥墩的地震水平力较大。对于跨径不同的情况,则对于跨径较大的桥墩的地震水平力也是有所不同的。
        1.2加强结构抗震设计
        桥梁上部结构由于受到墩台、支座的隔离作用,在地震中直接受地震力作用而破坏的实例相对较少,而由于下部结构破坏而导致上部结构破坏,则是桥梁结构在地震中破坏的主要形式,所以在抗震设计中选择能够有效抵抗地震作用的结构形式,合理的分配结构刚度质量和阻尼等动力参数,以便最大限度的利用构件和材料的承载变形能力抵抗地震作用。
        1.3对桥梁墩柱设计要点
        桥梁建造中墩柱是主要的核心结构。在地震作用下,高墩与矮墩的结合使得桥梁受力更为复杂,而当高墩与矮墩不耦合时,则可能会导致高墩的地震位移过大,从而导致上部结构的落梁或支座脱落,高墩的选型和设计对全桥在地震作用下的安全有着重要意义,高墩桥梁抗震计算需要将动力非线性的影响因素考虑进去,高墩桥梁无论是在动荷载还是静荷载下都会产生比较明显的非线性变形,尤其是以轴力为主的大跨度刚构桥对变形影响非常敏感。因此,高墩桥梁在进行抗震计算时要考虑非线性变形的影响。
        2桥梁工程减隔震技术分析
        目前桥梁工程中抗震减隔震技术应用广泛,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,诸如分层橡胶支座、摆式滑动摩擦支座、铅芯橡胶支座等等都要合理选择,同时还需选择合适的戮滞阻尼器,才能更好地发挥其减震效应。促使桥梁对地震有着一定的抵御力和分散能力,以此保证桥梁能够在处于地震环境下能够具备最大化的稳定性与安全性,从而实现灾害的降低。
        2.1分层橡胶支座
        在桥梁的实际施工中,会在材料中添加一些具备一定支护能力的装置,以此提高桥梁的抗震性能,并且能够实现桥梁与桥墩之间产生的应力冲击现象的降低与减缓。通常情况下,这种装置称为支座。分层橡胶支座在应用中多为圆形主体,其材料主要是橡胶与钢板,并且是二者交替组成,通过橡胶与钢板之间的缓冲实现抗震能力。这种装置,发挥减震作用的材料主要是橡胶,因为橡胶对于抗震有着较大的作用,能够提供良好的效果,主要是橡胶的形变速度较快而阻尼系数较小。
        2.2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,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。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。

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,曲面之间相互摩擦,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。
        2.3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,产生耗能和阻尼力。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同步发生变化,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、桥梁辅助墩的中间,使其充分地发挥减隔震作用。
        2.4铅芯橡胶支座
        铅芯橡胶支座是一种减震装置,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。
        3减隔震技术在桥梁结构设计中的相关对策和建议
        3.1隔震设计的合理应用
        实践证明,采用隔震技术的桥梁比普通桥梁设计的抗震性能高。在地震过后,因为隔震器的设置,有效防止桥梁承受地震危害,但隔震器承受地震强度,装置本身易遭受破损,应及时采用修缮措施,及时修补完善。设计时应选用结构简单又符合隔震性能的隔震装置,平时加强对隔震装置的日常监测维护,确保隔震设计的合理应用,并能在关键时刻充分发挥作用。
        3.2设计时注重结构的细节
        设计人员也应该对结构细节的设计工作给予重视,这是由于对于桥梁项目来说,其会涉及众多桥梁附属结构,包括限位设备、防落梁设备以及伸缩缝等,因此对各个部位,设计人员应采用具有针对性的减隔震设计方案,以便使桥梁总体结构抗震性得到全方位的提高。设计人员在设计结构的细节时,应该对地震引发原因、严重的程度与影响的状况等进行全面衡量,以便对项目的细部结构展开更为合理的设计,从而使减隔震设计最终成效得到充分提高。例如,分析项目范围引发地震的原因与地震严重程度,使项目总体设计的性能得到充分提高。除此之外,还应以长远的目光对项目细部的结构进行设计,以便保证项目总体稳固、安全。
        3.3严格把关建筑材料质量
        关于在桥梁建造工程中使用的建筑材料质量要严格要求,建筑材料的使用是直接关系到桥梁整体结构的质量和耐用性,负责入库管理的工作人员应认真检查建筑材料的产品合格证,并对建筑材料进行取样复检,进一步检查所使用材料的质量。必须建立严格的施工材料管理制度,以实际的施工材料检测要求为依据,对施工材料进行科学并合理的分类。选用合格达标的建筑材料才能够保证桥梁建造的安全性。
        结束语
        总而言之,桥梁的抗震性能关系着桥梁的正常使用,直接关系着道路桥梁的建设使用质量,在设计过程中,应该依据具体的实际情况选择相应的抗震装置,从而确保桥梁具备良好的抗震能力与性能,以此确保桥梁的安全性,提高桥梁的使用寿命,作为桥梁设计人员,应当不断研究相应的技术,推动桥梁抗震技术的发展。
        参考文献
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