多孔大跨度连续梁桥减隔震技术应用探究论文_李慧

多孔大跨度连续梁桥减隔震技术应用探究论文_李慧

黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司

道桥工程数量在不断提升的过程中,许多新的施工结构和施工方法应用到了桥梁施工中,连续梁桥就是其中一种,其整体的刚度大,在应用过程中不会出现变形的情况,整体的施工操作比较简单,在桥梁施工中得到了大范围应用。抗震设计是连续梁桥施工中的重要环节,以往的抗震设计无法满足桥梁的应用需求,不能保证桥梁结构的稳定性,导致出现桥梁坍塌的现象。在应用减震隔技术时,需要根据桥梁施工的实际情况进行合理应用,保证多孔大跨度连续梁桥整体结构的稳固性。

一、减隔震技术原理

1、隔震技术原理

隔震技术在应用的过程中主要就是将工程结构与可能出现震动问题的位置进行间隔开,降低地震作用力的传递,弱化地震对桥梁的作用力,减少连续梁桥在发生地震时的荷载。结合桥梁结构建设的实际情况,进行科学的隔震设计,以此达到降低地震作用力的目的,保证桥梁施工的稳定性,让连续梁桥在实际应用的过程中不会受到地震的影响,保证整体的稳定性。

2、减震技术原理

采用延长连续梁桥结构的周期的方法可以在一定程度上减小地震对桥梁的影响,但是在长时间的应用下,桥梁结构也会出现移动的情况,如果移动的距离比较大,就不能保证桥梁应用过程中的稳定性,整体桥梁结构的应用性能无法得到保障。为了避免出现移动距离较大的情况,可以应用阻尼装置,增加结构之间的阻力,减小结构在长时间使用下出现的移动现象,同时,阻尼装置的应用也可以降低桥梁应用过程中动力加速度的产生,从而避免震动现象的发生,达到减震的目的。

二、减隔震技术的应用

将隔震系统和减震系统结合在一起,就形成了减隔震技术。从性质上说,减隔震方法也是结构控制方法中的一种,属于被动控制技术。而对于桥梁设计来说,减隔震装置或设置于墩柱与上部结构之间(柱顶),或设置于墩柱与基础之间(柱底)。考虑到柱底一般位于土中,如果在这里设置减隔震装置,会对日后的维护或者更换造成麻烦,而且防腐要求较高,故本次设计采用在柱顶设置减隔震支座的方式处理。从近几年国内采用减隔震技术的种类和目的来分,大致集中在以下几类:

1、利用耗能装置来消耗地震能量,以改善桥梁结构局部关键部位的抗震性能,如粘滞阻尼器,其作用机理为利用活塞前后压力差强迫粘滞流体流过节流孔,从而产生阻尼力和耗能。但考虑到此类产品无论在国内、国外桥梁中的应用时间均较短,并且在实际应用中一些厂家的产品已经发生漏油等损坏事故,且国内目前尚没有这方面相应的产品标准、检测标准和设计规范可供使用,一旦产品不合格,发生地震时可能会造成严重的后果,故本次设计未考虑使用此类产品。

2、利用延长结构周期,同时消耗地震能量的隔震装置来提高结构的抗震性能,如摩擦摆式减隔震支座、铅芯隔震橡胶支座、高阻尼隔震橡胶支座等。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆铅芯隔震橡胶支座和高阻尼隔震橡胶支座工作原理类似,都是通过加入一种有较大弹塑性变形的材料来吸收和消耗地震能量从而达到减小地震力的效果(铅芯支座是在分层橡胶支座中插入铅芯、高阻尼橡胶支座是利用特殊配置的橡胶材料),并控制结构的位移。此类支座优点是屈服力较高,对于其在正常使用时,克服汽车制动力和风荷载等水平作用是有利的先天条件,可以保证在较低的水平力作用下,材料处于弹性状态,支座变形小。但是此类支座由于是橡胶类材料,竖向允许承载力较小,且耗能材料受力性能受到温度和气候影响较大,尤其是对于其疲劳、耐久性要求较高,产生的隔震位移较大,故本次设计未采用,而采用的是摩擦摆减隔震支座。

摩擦摆隔震系统是由美国的Zayas教授首先提出的。摩擦摆减隔震支座是将滑动支座与钟摆概念相结合,利用与钟摆相同的机理延长结构的自振周期,其滑动面与中间层滑块之间通过摩擦大量地耗散地震能量,从而大幅减少下部结构的地震反应,并利用结构的自重提供所需的自复位能力,使得结构可以在地震之后恢复原位。

为了防止摩擦摆支座在正常运营中出现有害振动,需要设置剪力栓。从而保证支座在正常运营中实现限位功能,在地震作用下,剪力栓剪断,支座滑动实现减隔震功能。

三、减隔震设计应用效果

桥梁结构减隔震效果的评判指标主要有墩梁相对位移及下部结构最大内力等。使用减隔震装置后,如果能在地震作用下控制下部结构基本不损伤的同时,墩梁相对位移也能控制在可以接受的范围之内,那么其减隔震效果是最为理想的。

减隔震设计与常规设计比较分析摩擦摆减隔震支座剪力螺栓剪断,支座的限位约束被解除,支座所承受的剪力响应大大减小,减隔震后墩顶水平力小于剪力螺栓剪断力(1725kN),可以采用剪力螺栓剪断力作为桥墩设计控制水平力;桥墩内力地震响应大幅减小,减小约70%,墩底纵向弯矩小于屈服弯矩,墩柱基本处于弹性工作状态,理论上震后不用对墩柱进行大规模维修即可继续使用;使用减隔震支座后上部结构位移明显加大,约为常规结构的2倍左右,远大于支座允许的水平位移(15cm),过大的水平位移还会造成主梁落梁的危害,需要一些构造措施防止大位移量的发生。

结语:通过对桥梁工程的减隔震技术应用下效果进行研究发现。对于地形较为复杂的地区,在进行多孔大跨度连续梁桥始建设时,一部分桥墩的抗震性不能满足桥梁工程的设计要求,影响桥梁的应用质量,这就需要设计科学的减隔震技术方案,选择一个效果最好的设计方案,减少水平地震动力对桥梁结构的影响,提高桥梁结构在应用过程中的抗震性。减隔震技术在应用的过程中,需要在提升抗震性的同时减少成本投入,提升多孔大跨度连续梁桥的经济效益。

参考文献:

[1]郑晓龙,薛鹏,金怡新.大跨度铁路连续梁桥减隔震技术应用研究[J].四川建筑,2015(3):142-145.

[2]夏修身,崔靓波,陈兴冲,等.长联大跨连续梁桥隔震技术应用研究[J].桥梁建设,2015(4):39-45.

[3]秦伟.长联大跨连续梁桥地震响应分析及减隔震技术研究[D].长安大学,2014.

论文作者:李慧

论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第7期

论文发表时间:2019/6/17

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