隔震设计在市政桥梁设计中的应用分析

发表时间:2021/8/16   来源:《中国建设信息化》2021年8期   作者:张勇新 张利静
[导读] 面对时代的飞速发展与生态环境的不断变化,地质灾害问题日益突出,现阶段,如何加强道路桥梁的稳定性与安全性至关重要。
        张勇新  张利静
        聊城市子扬路桥工程有限公司  山东省聊城市  252000        
        摘要:面对时代的飞速发展与生态环境的不断变化,地质灾害问题日益突出,现阶段,如何加强道路桥梁的稳定性与安全性至关重要。桥梁抗震设计是桥梁工程设计的重要内容,为保证抗震设计质量,以地震灾害危害介绍为切入点,通过对抗震设计原则的分析,以实际工程为基础,对市政桥梁抗震性能化设计相关内容展开全面性阐述,旨在提高桥梁抗震能力,促进地区交通事业发展。
        关键词::桥梁设计;隔震设计;重要性;应用策略
        引言
        我国每年因交通事故引发的人员伤亡数量是非常惊人的,造成如此多的交通事故除了司机方面的原因,还有因为桥梁工程建设的耐久性以及安全性的原因。因此,在桥梁工程的设计过程中,对于其设计的耐久性和安全性方面的考虑必须要格外重视,以保证桥梁工程更好地为人们服务,为社会发展贡献出应有的价值。
        1隔震设计的重要性
        1.1隔震设计的重要性与设计原理
        桥梁建设的过程中对隔震进行开展,要安装各种隔震设施,使得桥梁水平方向以及横向的柔性支撑得到拓展,使其水平方向的结构周期得到延长,对于阻尼装置进行安装,可以使得桥梁有效的抵抗地震发生时的能量对能量进行消耗,有利于推动桥梁的稳定性提升。了解隔震设计的优势,首先,对地震的作用力进行分解,使得桥梁结构的平衡性得到提高,加强对桥梁基础部门的有效保护,使得上部结构和下部结构得以支撑;再者,在桥梁设计的过程中,隔震设计可以对自身的结构横向刚度进行调节,对于桥梁自身结构存在的平衡问题进行解决。除此之外,隔震设计可以降低震后桥梁出现的超出弹性范围的问题,避免局部的变形,加强对桥梁各结构的关联,使得桥梁中伸缩缝设置问题得以缓解。
        1.2隔震设计原理
        桥梁结构设计中,隔震主要就是为了可以避免其结构受到地震的影响而出现损坏的情况,在具体应用中,为了可以使得桥梁的结构设计达到隔震的效果,设计人员一般都会根据需要来延长桥梁的结构周期,通过该方面的因素来避免地震造成的桥梁损坏情况。但是,在设计,如果桥梁的结构设计延长了结构周期就会出现位移,从而导致了强度提升比较困难。此外,如果桥梁结构设计为柔软性质,在正常的交通运行中,也容易存在有害振动的影响。设计人员还可以通过适当的增大桥梁结构阻尼来降低地震所产生的影响,从而可以全面提升桥梁的稳定性。
        2地震灾害危害
        (1)桥墩剪切破坏。当结构剪切承载能力低于弯曲承载能力时,结构承载力会由剪切强度进行控制,进而导致桥墩受到破坏,此种破坏形式是桥梁遭受破坏主要形式之一,发生概率相对较高。(2)桥墩弯曲破坏。在剪切破坏承载能力高于弯曲承载能力时,此时结构承载能力由抗弯性能进行控制,而引发弯曲破坏问题,此种破坏形式会对桥墩刚度形成严重影响,也会引发塑性变形问题,但却能够缓解地震作用强度,所以此种破坏形式出现时,会有效降低桥梁坍塌破坏概率。(3)落梁破坏。无约束活动节点出现大幅度位移状况,导致桥跨纵向相对位移发生明显变化,要远远超过支座长度,进而导致桥梁出现破坏问题,此种破坏在高墩柱多跨连梁中较为常见,支座在出现约束力丧失时,很容易会发生落梁破损的问题。


        3桥梁工程设计中隔震设计的具体方法
        3.1严格遵循相关基本原则
        在桥梁的隔震设计工作中,必须严格遵循相关基本原则:首先要遵循保证安全与舒适的基本原则,在编制具体设计方案时,设计人员应充分考虑桥梁工程自身特点与背景,注意不能盲目设计,要做到因地制宜,使设计具有一定针对性;同时,做好对桥梁工程所在场地的地质勘察工作,明确场地范围内地质特点和实际情况,然后结合实际状况制定隔震方案,顺利且有效地完成所有设计任务,保证桥梁结构刚度,提高阻尼系数。此外,还需注意,在具体设计工作中,准确计算阻尼系数和刚度数值,然后根据计算结果选择适宜的隔震装置,使隔震设计达到理想的效果。设计人员务必严格遵循因地制宜基本原则,在隔震设计中,充分考虑现有工程资料,对其内容进行严谨的论证。一般情况下,对于桥梁下部结构,大多选择橡胶隔震与组合隔震方式,同时在设计中对隔震模型的建立与隔震系统进行分析,使其与阻尼器良好配合,提高结构整体延性。只有在做好数值计算的基础上,才能确保隔震设计顺利完成,并达到预期的设计目的。为进一步保证设计成果的合理性和有效性,在实际的设计工作中,设计人员还应充分考虑桥梁具体状况,开展有针对性的考虑及设计,保证结构体系整体性能和稳定性。
        3.2加强保护层设计
        保护层设计主要针对的是钢筋混凝土构件,避免钢筋与大气直接接触造成碳化现象。一般将构件内部钢筋到构件表面的距离就是保护层的厚度,保护层厚度越大外界侵入构件内部的概率就越小,间接提高了钢筋混凝土构件的耐久性。但要注意保护层厚度太大也会起到反作用,受到外来压力时,所产生的裂缝也会变大,安全性反而会降低,所以必须合理设计构件保护层厚度,针对不同地区、不同环境、不同构件,钢筋保护层厚度必须满足规范要求。另外为了加强构件的耐久性,混凝土强度的设计也尤为关键,如果施工时选用的低强度的水泥,配置的混凝土却是高强度的,那么水泥用量就会大幅增加,不仅耗费资源,而且水化热大浇筑的混凝土构件极容易产生裂缝,相反情况也会产生弊端,因此混凝土的强度设计也要进行规范。
        3.3摆式滑动摩擦支座的应用
        目前桥梁设计人员在加大研发力度,以采取更加有效的措施来合理的布置摆动式滑动摩擦支座,以更好的提升桥梁的抗震性能。设计方案中,选择使用摆动摩擦支座的基本原理就是通过滑动摩擦支座与钟摆概念相结合的方式,从而可以达到一种较强的隔震效果,在应用中,摆动式摩擦支座的滑动面是曲面,因此,在设计过程中,需要按照实际的要求情况,通过滑动摩擦将地震所形成的能量抵消掉,然后就会使得桥梁复位,避免地震造成严重的桥梁损坏问题。在该结构的设计中,曲面半径是非常重要的技术参数,对于整体抗震性能影响也是最大的,所以在实践中应该根据滑动支座的形式来进行平面设计,这样才能降低地震所产生的影响。
        3.4路桥结构耐久性设计
        在路桥设计中应用结构化设计时,需要对影响道路桥梁设计耐久性的因素进行综合分析,以保证路桥工程的使用寿命。同时,由于路桥结构的耐久性也会对工程施工的整体投资效益产生重要影响,因此,要求设计人员在设计过程中考虑整体投资效益,既不可因强调结构设计的耐久性导致工程项目造价过高,也不可以因过于强调道路桥梁工程的经济效益,而忽视结构的质量,影响道路桥梁工程的耐久性。应通过不断优化与创新路桥设计模式,积极进行路桥结构化设计的优化与创新,从而有效提升路桥结构化的设计质量,使路桥设计符合现代化工程建设的标准与要求。
        结语
        设计人员需要明确认识到减震设计在桥梁设计中所起到的重要作用,应进一步加强对桥梁结构设计以及抗震设计的研究力度。不仅要做好工程选址以及工程类型选择等工作,同时还要结合地区地震发生情况以及其他方面相关数据,制订出较为合理的减隔震设计方案以及具体加固措施,保证桥梁抗震能力能够得到切实提升,能够在地震灾害发生时最大限度对桥梁整体结构进行保护,从而有效降低地震灾害对桥梁结构的影响,保证地区交通顺畅性,为地区经济发展以及交通发展作出更大的贡献。
        参考文献
        [1]李宇,李琛.近断层地震作用下隔震梁桥地震响应参数影响研究[J].桥梁建设,2019(05):67-72.
        [2]孙文涛,张辛未.市政桥梁项目减隔震设计要点[J].工程技术研究,2020,5(23):172-173.
        [3]王兆旦,王华,逄鹏程.桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用[J].工程建设与设计,2020(21):131-132+135.
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