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城镇建设【2020年第07期】

  • ID:271743
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  • 学科:市政工程
  • 更新时间:2020-05-28 16:03:57
  • 期刊: 城镇建设
内容简介
《城镇建设》是由中国出版传媒股份有限公司主管、中国大百科全书出版社有限公司主办,国际标准连续出版物号ISSN 2096-6539,国内统一连续出版物号CN10-1589/TU。本刊是面向国内外公开发行的国家级综合性工程学术期刊,以服务于广大工程建设科技人员、管理者,促进国内外工程建设学术交流与发展为宗旨。

探究桥梁隧道设计中隔震设计的重要性

2019/8/9 15:17:00 市政工程 何吕平
资料简介

摘要:最近几年我国自然灾害爆发的频率越来越频繁,特别是地震灾害给公共基础设施造成了严重的破坏,使建筑物和桥梁隧道受到了严重的损坏。基础设施出现坍塌损坏的情况,给广大人民群众的经济利益造成严重的损失,甚至造成人员伤亡的惨重代价。桥梁隧道工程的社会公共性和建设规模比较庞大,桥梁隧道投入使用后运营管理难度系数比较高。为了使人民群众的人身安全和经济利益得到较好的保护,需要对桥梁隧道的隔震情况进行科学的设计,因此桥梁隧道工程在建设时,需要将提升抗震性能作为建设的核心内容。

探究桥梁隧道设计中隔震设计的重要性

何吕平

中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 400010

摘要:最近几年我国自然灾害爆发的频率越来越频繁,特别是地震灾害给公共基础设施造成了严重的破坏,使建筑物和桥梁隧道受到了严重的损坏。基础设施出现坍塌损坏的情况,给广大人民群众的经济利益造成严重的损失,甚至造成人员伤亡的惨重代价。桥梁隧道工程的社会公共性和建设规模比较庞大,桥梁隧道投入使用后运营管理难度系数比较高。为了使人民群众的人身安全和经济利益得到较好的保护,需要对桥梁隧道的隔震情况进行科学的设计,因此桥梁隧道工程在建设时,需要将提升抗震性能作为建设的核心内容。

关键词:桥梁隧道设计;隔震设计;重要性

前言:就我国目前的经济发展状况和自然地理因素而言,在桥梁和隧道建设过程中加入隔震设计是非常重要的一项工作,它对于人们的生命安全和财产安全具有重要意义。因为经济的飞速发展,人们对于道路的建设需求也越来越多,许多规模宏大的道路建设工程正在建设,这一方面是为了满足人们进行经济贸易往来的需要,另一方面也是我国的地形因素决定的。我国的面积非常巨大,而且人口非常多,为了连接两地,必须修建一些质量高,规模宏大的桥梁建设来进行沟通。除此之外,我国某些地区地震频发,常年存在着不稳定和不安全的因素,对此,我国某些领域的专家也从未停下钻研的脚步,许多研究表明,在桥梁和隧道建设过程中安装隔震设计系统对于抗震具有非常大的作用。

1桥梁隧道隔震设计的重要性

在对桥梁隧道工程进行设计时,隔震设计主要是指在桥梁隧道建设时将隔震器安装好,使桥梁水平方向实现柔性支撑,从而使水平延长周期得以较好的实现。为了使桥梁隧道的阻尼效应得到有效的提升,需要安装阻尼器,在地震发生时,可以使桥梁隧道的抗震性能得到不断的提高。通过强化隔震设计,使地震后地震力在桥梁隧道结构中的分布情况得到有效的分散,使桥梁隧道的平衡性得到较好的协调,使地震力给桥梁隧道整体结构造成的危害得到有效的降低。需要制定一定的策略,使桥梁隧道上下部机构超出弹性变量范围的情况得到有效控制,从而使桥梁隧道结构变形得到有效抑制。在设计桥梁隧道的过程中将隔震系统进行科学设计,使桥梁隧道的抗震效果更加突出,在不提高工程造价的情况下,使桥梁隧道的性能得到提升。通常情况下,需要设计隔震支座,使桥梁隧道的抗震性能得到提高。隔震支座会随着外部环境的改变而出现改变,变形的幅度比较小,所以多跨连续桥梁中会经常使用。桥梁隧道在遭受较大地震以后,需要对隔震装置进行更换,维修比较方便。

2隔震设计原理和知识应用

2.1隔震技术设计原则

在研究抗震措施的时候,我们一直秉承着可以承受小型地震,中型地震摧残后可以得到修复,而如果遇到大型地震,那么桥梁和隧道可以不倒塌,为人民提供最基本的庇护。因此,这就对于隔震结构的设计有着非常高的要求,不仅需要科学合理的设计,而且需要有较强的承载性和可变形性,只有通过多种原理的运用和结合才能达到一个较好的隔震作用,进而提高桥梁和隧道的安全性。隔震结构从原理上来说就是利用加固层来减轻或者消耗地震风波带来的冲击力。同时,由于一般的隔震结构具有很强的阻力,所以能够减少外部震动带来的冲击系,从而对桥梁等房屋建筑起到保护作用。

2.2桥梁隧道隔震原理

在设计隔震装置时,需要以抗震设计理论为基础,其主要目的就是降低地震给桥梁结构造成的影响,而不是抵御地震,这就需要在桥梁隧道结构中增加柔性支柱,从而使变形得到有效控制,使各部件之间的水平运行关联性得到有效控制。在地震来临以前,借助反应速度的作用使地震给桥梁构件造成的影响得到降低。通过设计隔震装置,可以使桥梁隧道上部结构变得更加稳固,使地震的持有能量得到有效抑制。使用隔震装置以后,可以将地震造成的大部分能量进行消化,使桥梁各部件的使用寿命得到延长。在设计桥梁的过程中,对隔震设计进行不断的强化,分析相关的知识,使桥梁各个部件的弹性和可塑性得到有效实现,经过科学合理的设计,使隔震装置的各项功能与实用性得到有效发挥。

2.3桥梁隧道工程中隔震设计的价值

隔震设计是一种全新的抗震设计,其主要作用就是通过强化工程结构抗震功能,削弱地震作用,来达到强化桥梁隧道结构稳定性和抗震性的效果。抗震设计的主要特点,就是在桥梁隧道结构中巧妙融入柔性装置,弱化桥梁核心部件与水平地面运动的关联性,避免因地面强烈运动对整个桥梁结构产生破坏,确保结构反应加速度小于地面加速度。最重要的是,通过阻尼设计能够最大程度地释放地震能量,将地震能量波动范围控制在桥梁下部和隔震结构之外。在全面考虑整体结构合理性的基础上,灵活采用现代建筑技术进行合理的抗震设计,不仅能够增强桥梁隧道抗震系统的弹性和修复性,而且能够有效延长工程的使用寿命,同时能够全面降低工程建设成本,进而真正实现社会效益与经济效益的“双赢”。

3桥梁隧道隔震设计关键点

3.1隔震设备

如今我国桥梁隧道工程使用的隔震装置主要有柔性桥墩、阻尼器和隔震支座等,隔震支座(如图一)在地震发生时产生了明显的作用,尤其是铅芯橡胶支座。在进行设计时,以桥墩高组合为依据对桥墩的水平刚度进行计算,接着再对隔震支座进行选择。受地震作用的影响,桥墩刚度比较大,会在第一时间被破坏,尤其是岸边的次桥墩,由于其桥墩比较小,受地震影响比较严重。在受力情况得到满足的情况下,柔性桥墩是最佳选择,墩柱直径可以实现有效减小。在设计桥梁隧道结构抗震性能时,需要优先选择隔震装置,其次再选择延性设计。

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图一隔震支座图

3.2桥梁隧道附属结构设计

需要明确的是,任何的隔震设计都无法彻底隔断地震,这就要求设计人员在进行隔震设计时,要做好设计细节,灵活进行其他隔震技术,以确保核心隔震系统最大程度的发挥其隔震效能。可以说,在整个隔震系统中,附属条件,或者说是附属结构,其所发挥的作用丝毫不弱于核心隔震装置,是必须加强重视的设计环节。在整个隔震系统中,附属结构就如同机器上关键结构的螺丝帽,虽然看上去并不起眼,但一旦缺少必然会对整个机器的常态化运行带来负面影响。目前,在市政桥梁隔震系统中,除了核心的隔震装置外,限位装置、防落梁装置、伸缩缝等都是必不可少的附属结构。近年来,大量工程实践已经证实,桥梁隧道隔震系统的效能与附属结构的细部构造之间存在密切关联,简单来讲,附属隔震结构设计的合理与否,将直接影响到桥梁隧道结构的隔震效果、地震反应能力和震能吸收效果。目前,许多设计人员在桥梁隧道的隔震设计中,因没有认识到附属结构的重要性,未能做好附属结构的细节处理,计算方法不够成熟,最终造成整个隔震系统的不完整,无法达到预期良好的隔震效果,对整个桥梁隧道工程的使用造成了严重负面影响。

3.3选择隔震方法

桥梁隧道隔震设计的核心内容就是隔震装置的设计,如今使用最为普遍的方法就是弹性反应谱法。在欧洲、美国和日本都有不同的种类,设计公式也存在着很大的差异,这些计算公式的使用都是借助阻尼器的使用来实现桥梁抗震的。如果桥梁隧道结构比较复杂,在进行设计时,可以使用时程法。如今隔震设计使用最为普遍的方法就是弹性反应谱法,其自身具有比较完善的设计体系且具有动态性,只要将相关信息代入到公式中,地震给桥梁隧道造成的影响就会体现出来。

4结语

由于隔震系统对于我国桥梁隧道的建设具有非常重要的意义,所以近些年来不少建筑专家致力于研究隔震结构的设计和创新,为了减少地震给桥梁隧道带来的损害,我们应该将具体知识理论和实践相结合,而且对于不同种类的桥梁和隧道,我们应该设计出不同的隔震系统。因地制宜是我们应该一直坚守的原则,只有对桥梁隧道建设周围进行充分的勘察和研究,才能够通过各种数据的收集来分析出最佳的设计方案。除此之外,在设计隔震系统的时候,工作人员应该进行精密的测量和计算,最好采取线性计算方式进行设计,这样才能保证隔震结构的精准性。

参考文献

[1]周福霖.工程结构减震控制[M].北京:地震出版社,1977.

[2]王建强.建筑结构抗震设计[M].中国电力出版社,2011,9.