上海浦东建筑设计研究院有限公司上海201204
摘要:在对桥梁系统进行优化时,需要对影响整个桥梁系统稳定性的多种元素加以考量,在开展隔震设计工作的时候,同样需要坚持这种综合性的设计原则。地震等地质型的灾害会直接对桥梁产生诸多不良影响,因此在对桥梁施加保护的时候,设计人员会选择通过隔震的方法来削弱桥梁受到的不良影响,降低桥梁危险事故发生的概率。本文对隔震这项设计活动的设计意义进行研究,并列举科学的隔震设计方法。
关键词:桥梁设计;隔震设计;重要性;研究
随着社会经济的发展与进步,桥梁作为城市交通运输的一种,已经成为城市发展不可缺少的一部分,在很大程度上满足了社会发展的需求。而桥梁设计作为桥梁建设的依据,一旦存在不合理因素,将会给桥梁项目带来极大的安全隐患,造成难以估量的损失,而其设计中又以隔震设计为重,只有将桥梁的隔震效果发挥出来,才能真正确保桥梁的安全性与稳定性,因此强化桥梁设计中隔震设计运用的探讨,具有很强的现实意义。
1桥梁进行隔震设计的好处和重要性
1.1桥梁隔震设计的重要性
桥梁设计中的隔震设计指的是在桥梁建设时安装隔震器,它可以使桥梁在水平方向上得到柔性支承,这样就使水平方向上的周期延长,另外还要安装阻尼器,这样做是为了提高桥梁的阻尼效应,可以再地震发生时降低地震的作用。
近些年,国外一些发达国际在桥梁的隔震设计方面加强了研究取得了很多重大的突破。但我国在这些方面还比较落后,研究还处于初级阶段且缺乏系统性,主要一些方法大多采用国外的研究经验和成果。
1.2隔震装置的合理应用
隔震装置的合理应用可以有效解决桥梁扭力平衡问题。得桥梁的抗震性能得到增强。同时,隔震装置的应用还能有效减小桥梁在震害作用下受到的冲击力,达到保护桥梁结构的目的。
1.3隔震技术优势
隔震技术作为一种新兴的技术,在建筑行业中备受关注,尤其在工程抗震减振中它具有非常显著的优势与作用。一方面,采用隔震技术可以加强对桥梁基础结构的保护与固定作用,加强桥梁本身承载能力和抗震性能,进而减轻地震等自然灾害对桥梁产生的冲击;另一方面,从经济安全角度考虑,借助隔震设计,可以实现降低工程造价,降低桥梁坍塌断裂等现象发生的概率,有效减少桥梁结构的变形以及因桥梁受力不等导致的扭力不平衡等问题。如此,从根本上提高桥梁工程的质量,确保其安全性能,延长桥梁使用寿命。
2相关隔震设计理论分析
2.1现代隔震技术
应用隔震装置可以将地震时出现的巨大冲击能量充分消耗,借此可以延长桥梁内部各种构件的使用时间,在隔震系统中应用的构件一般都具有较强的可塑性,设计人员可以对构件的弹力特性进行利用。这种隔震装置不仅会对桥梁的上部结构进行保护,还能对桥梁的下部结构起到同样的保护效果。隔震设计属于动态化的设计过程,设计人员必须要对已有的设计公式进行灵活使用,如果照搬常规公式会导致结构设计出现不合理的情况。
2.2隔震设计原理
在桥梁工程中,抗震设计与隔震设计大不相同。隔震设计的具体作用是保护桥梁结构,降低震害对结构的冲击,促使桥梁的抗震水平得到提升。由此,其设计并不以抵抗地震为主要目的,而是以阻隔地震对桥梁的冲击为要素。故而,隔震设计的原理就是通过增加桥梁结构的柔性支柱,减弱桥梁结构之间的关联性,当地震发生时提升桥梁反应的加速度,消耗掉地震携带的大部分能量,降低其对桥梁结构的冲击与破坏力。
2.3隔震设计原则
隔震作为一个新兴概念,是抗震系统中的一部分。对于桥梁的隔震设计所需遵循的原则有:对桥梁施工现场进行全面考察,分析随着桥梁使用时间的增加桥梁隔震能力是否会逐渐减弱,根据实地考察结果确定适宜采用的隔震技术,保证隔震技术选择的合理性与适用性,避免设计的盲目性与随意性,夯实地基,为隔震技术的应用打好基础;在使用隔震技术的同时,辅助使用其他技术;在隔震设计中做好地震后桥梁上部结构的修复计划,设置隔震装置时,充分考虑桥梁上下部结构在地震中出现的藕联响应,尽可能减少桥梁结构的不必要振动,提高桥梁下部结构刚度,保证地基牢固稳定,进而保证隔震装置设计的科学性与合理性;严格遵循力学原理对隔震装置进行选择,对桥梁结构进行科学设计。
3科学的隔震设计方法
3.1设计隔震装置
在桥梁抗震设计的工作中,隔震装置的设计应是最重要的内容,而隔震设计工作的核心内容就是对隔震装置的设计工作,现阶段,弹性反应谱法是世界上绝大部分国家进行隔震设计时所选择的方法,并且在不同的国家其设计规范也是有着区别的。其中最常见的就是美国、欧洲和日本这三种类型的规范,它们之间的最大区别就是计算公式上的不同,这些计算公式是指隔震装置等效刚度的计算和等效阻尼的计算,而对于那些形状不规则并且结构较为复杂的桥梁来说,时程法是通常采用的设计方法。
3.2细部构造的设计
单独的隔震装置是不能完全阻隔地震,为了达到较好的隔震效果还需要一定的细部构造设计来实现,这些细部构造就可以称为附属结构。虽然,限位装置、防落梁装置、伸缩缝等这些附属结构属于一种辅助条件,但是它们的作用却是非常重要,不可或缺。事实上,根据以往大量地震灾害的实例分析与时程分析,我们发现,桥梁结构的隔震效果以及对对地震的反应能力和附属结构细部设计存在着密切的关系。但是,绝大多数的设计师尚且没能够注意到这些关联,导致细部设计粗糙、不够精细,加上计算方法复杂,致使桥梁结构隔震效果差。所以,不断优化其计算方法,确保附属结构持续性能至关重要。
4桥梁设计中隔震设计应注意的问题分析
为了更好的避免桥梁设计中隔震设计出现严重的问题,协调基础隔震桥梁的基部体积非常重要。在建设有隔震桥梁的过程中,相关人员应注意保持桥梁结构和隔震层平移一致,使之设计可以达到成水平缝的目的,并使该项设计不会对桥梁的美观度产生重要的影响。在设计桥梁的隔震设备的过程中,应重点考虑桥梁隔震层的水平刚度是否适应水平方向地面震动的问题。
考虑这一问题,主要出于桥梁长期在室外使用,在自然环境下极有可能会遭遇风暴、剧烈地面震动等自然天气状况。只有保证桥梁的隔震层具有一定的刚度,在特殊情况下才能通过发生的柔性变形,保护桥梁重要结构不受到严重的损坏。其次,严格按照施工要求,检查桥梁水平刚度中心位置与隔震层上部结构应保持重心一致。此外,还需安排专业的技术人员对隔震装置的竖向刚度以及装置的自动复位功能进行检查,确保隔震装置可以正常的进行工作。
结束语
桥梁工程是衔接两处不连续区域的重要工程类型,对便利交通和提高运输效率具有重要意义。在桥梁设计中,需要综合分析影响桥梁设计的因素,并选择最优的桥梁设计方案。震害是影响桥梁结构稳定和桥梁服务功能的严重灾害类型,如不能针对震害对桥梁设计进行调整,就可能会导致重大安全事故的发生。在隔震设计中,通过对隔震装置和相关附属构件的设计,可以有效改善桥梁的受力情况,减少震害对桥梁的冲击,从而有效提升桥梁的稳定性和安全性。
参考文献
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