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桥梁工程隔震技术设计原理及要点研究

来源:未知发布时间:2020-10-13

 
  隔震设计一直是现代桥梁工程设计师们在桥梁抗震设计工程中时的重点之一。科学合理的减隔震对提升桥梁工程的安全性性能和平稳性具有关键性的作用。因此,根据现代桥梁工程隔震技术的原理和特点,文章通过对桥梁抗震技术展开科学的分析,对工程中所要求的技术要求和施工方法进行探讨,从而提升现代桥梁工程隔震设计的质量,以期对桥梁建造取得一定的贡献。
 
  桥梁工程是道路工程的核心组成部分,对其抗震性能有着极高的要求。因此,在桥梁设计过程之中,设计师需要展开有效的隔震设计,以减少地震造成的经济损失及可能产生的人员伤亡,而桥梁设计和隔震设计应考量多种因素,因此就需要对其中的多个要点进行分析与探讨。在对其进行探讨的过程中不断进行理论结合实践,以得到合适的抗震理论。
 
  1桥梁设计过程中隔震设计的必要性
 
  在桥梁设计中进行隔震设计能充分提升桥梁的减震效果,使地震发生时能将地震破坏降到最低。近年来,欧美等许多发达国家对隔震设计展开了研究和实验,并获得了一定的成果。但中国在这方面还与其他国家存在一定的差距,目前的设计方法就是汲取国外的研究经验。而桥梁隔震设计的目的是桥梁的隔震设计可以减少地震所带来的损失。可一定程度上提高桥梁结构的稳定性,从而保障桥梁结构达到预期抗震效果。另外,在隔震设计工作进行的过程中,设计师也可克服桥梁结构不均衡的问题,即减少了地震对桥梁的冲击。与一般抗震设计相比,隔震设计的抗震效果显著提升较高,而在不大幅提高造价的前提之下,使桥梁的整体质量获得了充分保证。在隔震设计之中使用隔震支座之后,受外界因素的影响显著降低,而地震之后可以对隔震装置进行替换,从而提高了桥梁的安全性。
 
  2桥梁工程隔震技术的设计原理
 
  在现代桥梁工程中,隔震设计技术的原理主要是使用科学合理的抗震措施,从而对桥梁结构进行有效的隔震。使地震发生时,能在一定程度上减少内部结构相互碰撞和损伤的问题。而构建这一设计要求的主要方法是通过科学计算和研究,调整桥梁结构周期,使其周期与地震周期避免发生共振的基础上达到其抗震能力的目的。而另一方面,有关设计人员在展开桥梁工程抗震设计时,应遵从下列设计原则:首先,设计人员应根据场地地质条件、地震周期和桥梁等级,科学合理的设置桥梁的隔震等级和隔震装置。第二,设计人员需对建立模型对隔震装置与桥梁主体结构进行模拟分析,选择合理的计算理论模型,以期精确计算结构实际受力状态,保证工程的安全性。
 
  3桥梁工程中的隔震设计要点研究
 
  3.1隔震装置的设计措施
 
  在桥梁设计之中,隔震装置的设计时隔震设计的载体,隔震装置的设计和主体结构构件的设计应是最关键的两个内容,而隔震设计工作的核心内容是隔震装置的设计。在桥梁抗震设计中,引入隔震技术的目的就是利用隔戴装置在满足正常使用的前提下,达到延长结构周期、消耗地震能量,降低结构响应的目的。当前,国内主要采用的隔震装置设计方法为弹性反应谱法,不但应用最为广泛,而且也取得了最为理想的应用效果。
 
  究其原因,是因为弹性反应谱法中,隔震装置设计使用的计算理念和方法简单易懂、并且严格按照行业标准来制定约束规范,因此设计精度能够得到保障。设计完善的隔震装置主体,能够降低隔震在承受外来的地震冲击后所受到的震荡变形影响。隔震装置从设计到施工再到运行检测,每一个环节都需要隔震装置的参与。隔震设计技术的提高,就是强化桥梁工程整体隔震能力的重要途径。桥梁工程设计人员应当认真研究隔震装置的设计,找准相应的隔震原理、隔震周期、安装位置等,有效设计整体桥梁工程的抗震性能,提升抗震能力和安全性能。在具体计算工作之中,现有的计算公式往往误差会比较大。因此,设计人员应能准确计算整个桥梁结构的地震反应程度,可根据以往的经验制订有针对性的设计方案,从而提高桥梁设计的科学合理性。
 
  桥梁的附属结构在桥梁的隔震设计中同样作用,这些附属结构主要包括限位装置、伸缩缝、防落梁装置等,通过对震害调查的分析和动力时程分析发现这些细部构造能起到桥梁结构动力响应和隔震效果的重要作用。但是大多数的设计人员会忽略细部构造的设计,这也是由于在地震响应的计算时附属结构的计算方法较为复杂造成的。
 
  3.2桥梁工程设计之中的隔震设计原则
 
  在桥梁工程的设计中桥梁隔震设计是提升桥梁抗震性能的关键措施。为了能有效的提升桥梁的抗震性能,隔震设计应遵从下列原则,首先应当考察桥梁是否适宜采用隔震设计,并分析该桥的隔震设计是否适当,并以该体系如何提升震后的能量吸取能力为判断标准。若采用了隔震措施,应当尽可能采用结构简单且同时符合所需隔震性能的装置。其次就是尽量使用对称性结构,防止结构在地震作用之下的不平衡力过大而引起桥梁的坍塌。在实行隔震措施之后,改变结构周期,防止了地震时的共振,降低了桥梁所受到的地震力,起到一定的防震效果,提高其稳定性。
 
  再次,注意桥梁的整体性,如果桥梁的整体性不好,不仅使结构的空间作用得不到较好的发挥,而且结构的构件以及非结构的构件容易被震落。所以,要尽量的保证上部结构是连续的,同时还要采用有助于提高整体性的连接方式,并且在各个连接点设置减震措施,以便使桥梁在稳定性方面得到提高。最后,可以在桥梁抗震设计上要设置相应的构造措施,冗余设置,增加桥梁结构的抗震性能。这样给桥梁的安全性、稳固性提供了强有力的保障,可以在最大程度上避免桥梁倒塌的现象。
 
  3.3隔震设计中所需要的方法
 
  在桥梁结构抗震性能设计之中使用桥梁延性控制方法是一种重要途径,它是通过结构选定部位的塑性变形(形成塑性铰)来抵抗地震作用的。利用选定部位的塑性变形,不仅能消耗地震能量,还能延长结构周期,从而减小地震反应。因为在地震作用下将结构设计成弹性的是不符合实际的,而且也是很不经济的。在强震作用下容许结构进入塑性,发生局部的延性变形,从而利用结构的延性来进行抗震作用。对于地震发生概率极少的抗震结构,延性结构是一种经济的方法。
 
  但该方法在实际应用之中是有一定的局限性,由于地震的影响和桥梁的抗震能力是不明的,当地震发生时,桥梁结构构件可能不足以承受地震所带来的巨大能量,导致桥梁结构失效,甚至垮塌。在抗震设计之中应用减隔震技术是一个能很好地强化桥梁的抗震性能的方法。在地震作用下,隔震支座和阻尼器能够消耗地震能量,减弱桥梁上部结构响应,从而达到提升桥梁结构抗震性能的目的。例如使用滑动摩擦型减隔震支座,它是利用不锈钢与聚四氟乙烯材料之间较低的滑动摩擦系数制成的。
 
  在水平地震作用下,上部结构在摩擦面上发生滑动,支座间为滑动摩擦,所以将上部结构传递到下部结构的最大地震力即为支座的最大摩擦力,通过支座位移大大降低了上部结构的外力,同时又通过材料之间的摩擦消耗了一部分地震能量。但这类支座没有自我复位能力,而且上下部结构相对位移较大,支座响应的可预测性和可靠性又难以预测,所以常与阻尼器和其他支座等一起使用。在减隔震设计中,要使减隔震装置充分发挥减震耗能的作用,须使非弹性变形和耗能环节主要集中在减隔震装置上,这不仅需要使减隔震装置的水平刚度低于下部结构的刚度,还要避免下部结构先于减隔震装置屈服,在进行设计时,应综合考虑上下部结构形式等特点。
 
  4结束语
 
  总而言之,广大桥梁从业人员必须认识到对隔震设计在桥梁设计中的重要性及隔震设计理论在桥梁设计之中的作用。在中国社会主义市场经济体制逐步完备的新形势下,城市道路交通转型十分迅速,桥梁工程是城市现代化设施的关键组成部分,为了充分保证桥梁结构的整体质量,设计师必须根据桥梁的场地、等级、结构特性进行隔震设计,以提高桥梁的抗震性能及稳定性,从而保证道桥工程的飞速发展和其功能得以发挥。
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