隔震桥梁

隔震桥梁（共8篇）

隔震桥梁 篇1

1 桥梁隔震设计环节分析

1.1为了实现桥梁隔震设计系统的优化, 我们要进行桥梁设计隔震设计原理的分析。在实际工作中, 通过对隔震器的安装, 促进其桥梁工程的有效建设, 实现其支撑环节的稳定发展。在此过程中, 通过对隔震器的应用, 改变了其相关作用力, 与阻尼器安装的有效配合, 实现桥梁的阻尼效应的增强, 在地震过程中可以实现良好的地震预防作用。随着时代的发展, 国际上各种关于隔震设计方案的理论相继提出, 并且得到了日常工作中的实践。目前来说, 我国的桥梁隔震设计系统依旧是不健全的, 不能促进其桥梁隔震设计环节的优化, 还处于不成熟的时期, 缺乏实践深化及其理论强化。

为了促进桥梁工程的综合效益的提升, 我们需要实现其隔震设计系统的加强, 促进地震力的有效分解, 实现各个结构支座间力的有效分布, 实现对桥梁基础部位的保护。在此过程中, 我们要进行桥梁的上部结构的优化, 实现其有效的保护及其支撑。实现其桥梁设计的隔震设计环节的优化, 通过对其横向刚度作用的控制, 实现其桥梁结构的优化, 有效解决其结构扭转平衡的现象, 实现对地震力的有效控制。我们可以通过隔震设计, 促进其桥梁上部结构设计环节的优化。

通过对桥梁设计环节中隔震系统的优化, 实现其桥梁的抗震性能的提升, 一定程度上突破了传统的桥梁设计的局限性, 拥有更好的抗震效果。这个环节中, 我们要实现对工程造价的控制, 促进其工程质量的提升。实现其桥梁的隔震设计环节的优化, 通过对其隔震支座的有效应用, 实现其桥梁整体应用结构的优化, 避免因为温度的变化而导致其他形变的发展, 实现其形变环节的有效控制。实现其城市建筑的高架桥梁设计系统的优化, 促进其多跨连续梁桥的有效应用, 实现其伸缩缝的有效应用。与那些未采用隔震设计的桥梁相比较, 采用了隔震设计的桥梁可以在经历了较大的地震后, 较容易地更换隔震设计和装置, 且维修的时间相对较短, 维修的费用也相对较低。

1.2隔震设计的应用实现了抗震系统的健全, 这是目前的一种新型抗震模式, 通过对其地震作用的减小, 实现对桥梁的保护结构的优化, 避免桥梁结构的受损性, 促进桥梁的抗震能力的提升。由于该模式的应用其桥梁的各个结构的抗震性能明显的提升, 保障其各个结构的完好性。在普通桥梁设计工程中, 其桥梁抗震能力的提升, 离不开对其桥梁结构的优化, 从而促进其变形能力的提升, 实现其整体强度控制。桥梁的隔震设计的优化, 实现了对柔性装置的应用, 实现其桥梁的重要结构构件的有效应用, 实现其地震损损伤的降低, 促进其结构的优化。通过对阻尼设计环节的应用, 实现对地震作用的有效抵消, 实现其隔离效果的提升。隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用, 目的是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时, 最关键的因素就是要求要有合理的设计, 使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。隔震技术在桥梁设计中的采用, 减少工程造价同时提高工程效能的效果, 它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高, 可以有效地保护桥梁墩柱, 达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的;上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象。

1.3为了促进桥梁隔震设计系统的优化, 我们要进行其桥梁抗震性能的提升, 我们需要实现其相关原则的应用, 实现对抗震设计环节的优化, 满足桥梁设计结构的优化, 实现对地震作用力的有效抵消, 促进其抗震结构的优化, 进行施工管理环节的优化。实现其隔震装置系统的健全, 满足桥梁设计的需要。在地震过程中, 其上部结构会发生一定的位移, 这不利于桥梁的后期应用环节的完善, 我们需要及时进行隔震装置的优化。若在桥梁设计时采用了相关的隔震措施, 那么应当保证桥梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震设计所起到的抗震性能的大小。应当对采用隔震措施桥梁附近的地质环境以及桥梁地基进行科学地研究和勘测, 隔震桥梁附近应当具有较为坚实的地质条件。在采用隔震装置时, 应当尽可能地选择和采用那些结构简单且同时符合所需隔震性能的装置, 且应当保证在其力学性能的范围内科学地采用。

2 桥梁隔震设计环节的深化应用

为了满足实际工作的需要, 我们要进行隔震装置系统的健全, 促进其设计环节的优化, 实现隔震桥梁抗震设计环节的优化。实现对其隔震装置的有效设计。在桥梁的隔震设计过程中, 我们要进行其弹性反应谱法的有效应用, 以满足实际施工的需要。我们需要对其计算公式环节展开分析, 实现其隔震装置相关环节的优化, 促进其等效阻尼环节及其等效刚度环节的计算优化。面对那些比较复杂的桥梁, 我们要实现其时程方法的应用。弹性反应谱法的社会范围的普及, 离不开对其规范计算方法的应用。这样有利于施工工程的完善, 能够促进实际桥梁隔震设计环节的完善。应当引起注意的是众所周知隔震装置的等效刚度和等效阻尼的计算是与隔震装置在地震中的最大变形程度有关的, 继而隔震装置的变形又与整个桥梁的地震响应程度有关系, 所以客观上要求我们对于采用弹性反应谱方法进行的隔震设计应当是一个不断完善和变化的过程。由于在具体的计算中, 对于目标的实现和达到没有直接的公式可采用, 因此这就要求设计人员对桥梁结构地震响应的程度有较好的掌握和预估, 地震发生后, 较为熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案, 方案完成后, 再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

为了实现桥梁的隔震设计系统的健全, 我们需要进行桥梁的附属结构环节的应用, 实现对其附属结构构件的有效应用, 比如其防落梁装置、限位装置及其伸缩缝等, 促进其细部构造环节的优化, 实现其隔震能力的提升, 促进其桥梁结构动力响应环节的发展。但当前普遍存在的问题是大多数的设计人员会忽略细部构造的设计、将其置于次要地位, 另外一方面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。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。

结语

为了实现桥梁工程质量的提升, 我们需要实现其桥梁设计系统的健全, 促进其隔震设计环节的优化。目前来说, 我国的隔离技术系统是不健全, 我们需要实现对国外先进技术经验的吸收, 促进国内隔震设计环节的优化。

摘要：为了促进桥梁设计环节的优化, 我们要进行隔震设计系统的应用, 促进其内部各个环节的有效系协调。以稳定我国的城市交通系统有效发展, 实现其桥梁的有效应用, 稳定城市经济的发展。随着市场经济体制的日益深化, 社会对于桥梁工程的抗震性能有了更高的要求, 为了满足实际工作的需要, 我们需要进行桥梁设计工程中的隔震设计环节的优化。

关键词：桥梁设计优化,管理应用,研究总结,隔震设计,方案设计

参考文献

[1]朱东生.桥梁抗展设计中几个问题的研究[D].西南交通大学, 1999.

[2]韩鹏, 孟劼.浅谈桥梁抗震设计方法与减隔震技术[J].山西建筑, 2009 (16) .

[3]刘鹏.桥梁抗震的减隔震技术[J].科技资讯, 2006, 33.

隔震桥梁 篇2

摘要：近年来我国城市交通事业迅猛发展，桥梁在城市发展中的作用日益显现和提高，因此客观上要求桥梁抗震效能的增强与改善。本文从三个方面来介绍桥梁设计中的隔震设计：第一部分强调了加强桥梁隔震设计的重要性，第二部分介绍了桥梁隔震设计的相关理论，在第三部分着重介绍了桥梁隔震设计的方法。

关键词：桥梁设计；隔震设计

桥梁是现代城市化建设中的重要基础设施，它具有极强的社会公共性，建设时其投资较大且后期运营管理中也相对困难。另外桥梁作为危机管理系统的重要构成部分，应当具备较强的抗震性能，因为桥梁抗震性能的提高可以有效地减少地震后的损失。

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来，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桥梁隔震设计的好处

在桥梁的设计中加强隔震设计，可以有效地改善和分解地震后的地震力在各结构支座间力的分布情况，这样可以保护桥梁的基础部位，同时对桥梁的上部结构可以有效地支撑和保护。

在桥梁设计中的相关隔震设计可起到调节横向刚度的作用，这样可以改善桥梁结构扭转平衡的问题，有效地降低了地震力。

在桥梁设计中的上部结构时，采用隔震减少甚至消除地震后桥梁的上下部结构出现的超出建设弹性范围的现象,防止超出弹性范围后局部部位发生变形。

在桥梁设计中进行隔震系统的设计，可以取得比普通抗震设计更好的抗震效能，这样就在不增加工程造价的情况下，还提高了工程的质量。

在桥梁的隔震设计中采用的.隔震支座若在正常使用条件下,由于温度的变化或者其它的形变而发生变化，它们的形变相对也较小，这样就能为城市建设中高架桥梁设计中多跨连续梁桥的采用，即减小伸缩缝的使用提供了方便。

与那些未采用隔震设计的桥梁相比较，采用了隔震设计的桥梁可以在经历了较大的地震后，较容易地更换隔震设计和装置，且维修的时间相对较短，维修的费用也相对较低。

2、桥梁隔震设计理论概述

2.1隔震技术的原理

隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势，它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。在通常的桥梁设计和施工中，提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构的整体强度和变形能力。与之相对比，桥梁的隔震设计主要特点在于引入了柔性装置的设计，这样做就使桥梁的重要结构构件可以与水平地面运动在一定程度上的关联性减少，使重要构件在地震后不会发生破坏性的损伤，使结构的反应加速度比地面的加速度小，另外，由于采用了阻尼设计，这样阻尼就有效地将地震带来的能量得到消耗，当能量传递到桥梁上部以及隔震结构时作用力已大大减小。

2.2隔震技术的特点

隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用，主要目的就是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时，最关键的因素就是要求要有合理的设计，使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。

隔震技术在桥梁设计中的采用，一方面可起到减少工程造价同时提高工程效能的效果，它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高，可以有效地保护桥梁墩柱，达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的；另一方面上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象，对于那些在地震后难以检查或者修复的地方，隔震设计可以避免在这些部位发生严重的非弹性变形。

2.3桥梁隔震设计的基本原则

桥梁隔震设计是加强桥梁抗震性能的重要要求，但在进行隔震设计时应当遵守以下几个基本原则，只有认真遵守这些原则，才能有效地、切实地提高桥梁抗震效能，这些原则分别是：

应对桥梁是否适宜采用隔震设计进行科学的考察，考察应当以其周期增长后系统能否有效地提高地震时能量的吸收，且以这个为判断的判据。对于不适合进行抗震结构的桥梁地段，不能盲目地进行施工。 隔震装置在桥梁设计中若被采用，则它的上部结构在地震后会产生相对的位移，这将对桥梁的后期使用和功能产生影响，因此在地震后，应当加强对隔震装置的修补和完善。

若在桥梁设计时采用了相关的隔震措施，那么应当保证桥梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震设计所起到的抗震性能的大小。

应当对采用隔震措施桥梁附近的地质环境以及桥梁地基进行科学地研究和勘测，隔震桥梁附近应当具有较为坚实的地质条件。

在采用隔震装置时，应当尽可能地选择和采用那些结构简单且同时符合所需隔震性能的装置，且应当保证在其力学性能的范围内科学地采用。

3、桥梁的隔震设计

3.1隔震装置的设计

隔震装置的设计和结构其它构件的设计是隔震桥梁抗震设计的两个主要方面。隔震装置的设计是隔震设计的中心，当前，在桥梁的隔震设计中较为普遍采用的方法是弹性反应谱法，这种方法被大部分国家采用，但有不同的规范，主要有美国的、日本的和欧洲的规范，它们之间区别不大，主要在于计算公式的不同，这些计算公式是指隔震装置等效刚度的计算和和等效阻尼的计算，与之相对比，那些复杂性强或较为不规则的桥梁，较为常用的方法是时程方法。

弹性反应谱方法之所以得到普遍采用，一方面是因为施工时计算的相对简单，另一方面是因为它和现有的规范计算方法很接近，这样便易于接受，最后应当引起注意的是众所周知隔震装置的等效刚度和等效阻尼的计算是与隔震装置在地震中的最大变形程度有关的，继而隔震装置的变形又与整个桥梁的地震响应程度有关系，所以客观上要求我们对于采用弹性反应谱方法进行的隔震设计应当是一个不断完善和变化的过程。由于在具体的计算中，对于目标的实现和达到没有直接的公式可采用，因此这就要求设计人员对桥梁结构地震响应的程度有较好的掌握和预估，地震发生后，较为熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案，方案完成后，再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

3.2细部构造的设计

桥梁的附属结构在桥梁的隔震设计中同样发挥着巨大的作用，这些附属结构和构件主要包括限位装置、伸缩缝、防落梁装置等，通过对诸多震害调查的分析和动力时程分析我们发现这些细部构造是影响桥梁结构动力响应和隔震效果的重要方面。但当前普遍存在的问题是大多数的设计人员会忽略细部构造的设计、将其置于次要地位，另外一方面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。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。

4、结束语

桥梁设计中的隔震设计是提高桥梁工程质量的重要方面，虽然目前我国的隔震技术还处于初级阶段，但我们应当科学地吸收和借鉴国外的一些技术经验，完善我国国内桥梁设计中的隔震设计，提高桥梁的抗震性能。

参考文献

[1]朱东生.桥梁抗展设计中几个问题的研究（博士学位论文）西南交通大学，.

[2]韩鹏，孟.浅谈桥梁抗震设计方法与减隔震技术[J].山西建筑,,(16).

隔震桥梁 篇3

近年来,应用铅芯橡胶支座进行桥梁减(隔)震受到各国研究人员的广泛关注,并取得了一些有价值的研究成果[1,2,3]。铅芯橡胶支座是一种新型减(隔)震支座,它是由普通叠层橡胶支座插入铅芯形成,由于铅芯能同时耗散地震能量和增加静荷载下的刚度,满足了隔震体系的大部分要求,被认为是进行桥梁隔震较理想的装置,已在美国、日本、新西兰和意大利等国广泛应用。一些隔震桥梁已在数次地震中表现出良好的抗震性能,进一步显示了桥梁隔震技术的优越性和广阔的发展前景[4,5]。

我国对隔震支座的应用研究尚属起步阶段,而对铁路桥梁采用铅芯橡胶支座(LRB)的较少,铁路桥梁多采用盆式橡胶支座,研究铁路铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能具有现实意义。理论分析与实验结果都表明,在桥梁中采用了减(隔)震支座后,桥梁的整体动力特性发生了改变,传统的桥梁延性抗震设计方法已经不再适用于隔震桥梁[6]。铅芯橡胶支座的滞回耗能特性主要由支座初始弹性刚度与屈服后刚度及硬化比等动力参数确定,同时铅芯直径和高度的变化,对铅芯橡胶支座吸收耗散能量的功能有直接的影响。本文建立了隔震多跨简支梁桥体系的全桥模型,将支座、梁和桥墩作为一个整体考虑,给出了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性模型以及这种支座设计参数的计算方法和取值范围。通过改变地震激励特性、地震动强度和车速等参数,对隔震桥梁在不同激励下的响应规律和特点进行了系统的研究。

1 铅芯橡胶支座动力分析模型

1.1 铅芯橡胶支座滞回模型

从大量的试验结果可知,铅芯橡胶支座的荷载—变形关系是非线性的,Bouc-Wen[7]通过对结构动力滞回特性研究提出的微分型滞回恢复力模式,在一定程度上接近滞回特性的实际情况,能方便地考虑橡胶支座水平变形的后期硬化特性。为简化计算,根据滞回曲线中正反向加载卸载时,初始刚度与卸载刚度以及屈服后刚度相平行的特点,将支座的滞回曲线简化为双线性曲线,从而建立起铅芯橡胶支座的滞回特性等效双线性模型。滞回曲线主要由铅芯橡胶支座的动力参数确定,最重要的就是屈服前刚度,屈服后刚度和屈服强度,而影响这些参数的主要因素是铅芯橡胶支座的橡胶面积,铅芯直径和高度,以及铅芯橡胶支座的剪切模量。当确定了支座的尺寸和材料特性,就可以求出支座模型的三个重要参数。图1为铅芯橡胶支座简图,图2描述了铅芯橡胶支座等效双线性恢复力模型。

1.2 铅芯橡胶支座的初始刚度与屈服后刚度

本文的支座参数分析采用日本桥梁免震设计条例[9]给出的根据实验结果建立的公式:

Ku=6.5Kd (1)

${\rm K}{}_d=\frac{F-Q{}_d}{u{}_{Be}}$ (2)

F=ARFγ+APq0 (3)

Qd=Apq0 (4)

q0=85.0 kgf/cm2,对应于剪应变γ=0 时铅芯的剪应力,q是铅芯剪应力,按下式取值:

1.3 铅芯的直径和高度

理论分析与实验结果表明:铅芯橡胶支座的耗能主要是通过铅芯的变形来实现。即铅芯橡胶支座的耗能随支座的特征强度的增大而增大,随支座的最大变形的增大而增大。当两支座铅芯有效变形体积相同时,多芯支座的耗能略低于单芯支座。为了保证铅芯橡胶支座正常的力学性能,铅芯的直径dp与其有效高度HP之比应满足下面的关系:1.25≤HP/dp≤5.0。

2 隔震桥梁地震响应分析实例

2.1 五跨简支梁桥的基本参数

某铁路五跨简支梁桥,采用32 m箱梁,圆端形实体桥墩,20 m墩高,墩身为C35混凝土现浇,纵向钢筋全截面配筋率为0.43%。桥址处50年超越概率为2%,设计水平地震加速度a=0.2g,罕遇水平地震加速度a=0.4g,Ⅱ类场地,特征周期为0.55 s。

2.2 有限元分析模型

采用ANSYS建立五跨简支梁桥全桥空间分析模型,采用Beam188单元模拟箱梁和桥墩,墩底固结。根据前述研究,铅芯橡胶支座在滞变加载实验中的滞回曲线近似呈现为双线性的行为,故在数值模拟中采用双线性模式模拟铅芯橡胶支座的行为。在ANSYS中,隔震支座的力学模型可以简化为由水平两方向的非线性弹簧、粘滞阻尼器以及竖向的线性弹簧所组成,竖向刚度的模拟采用Combin14单元;在两个水平方向采用Combin40单元,该单元可以引入双线性的强化模型、粘滞阻尼的影响。

2.3 铅芯橡胶支座设计

根据前述理论,铅芯橡胶支座尺寸及计算参数见表1。

3 铅芯橡胶支座隔震桥梁动力响应计算及分析

3.1 计算过程

为了分析减隔震支座的减震效果,考虑了三种工况及其组合:

1)列车分别以160 km/h,200 km/h,250 km/h,300 km/h,350 km/h的车速过桥;

2)桥梁分别考虑普通盆式橡胶支座和铅芯橡胶支座;铅芯橡胶支座尺寸及计算参数见表1;

3)输入El Centro地震动加速度时程,分别考虑横向和纵向常遇地震、设计地震和罕遇地震,地震力组合为Ex+0.65Ez,Ey+0.65Ez。

桥梁结构在隔震前基本周期为0.462 0 s,隔震后的基本周期为1.127 4 s。通过输入El Centro地震动,以列车时速350 km/h纵桥向罕遇地震输入为例,计算隔震前后结构的墩顶位移和墩底剪力以及墩底弯矩的最大值见表2。160 km/h时速时隔震前后纵向罕遇地震墩顶顺桥向位移见图3;350 km/h隔震前后纵向罕遇地震墩顶顺桥向位移见图4;减震率$\lambda {}_e=\frac{e{}_0-e}{e{}_0}‚\lambda {}_e$为减震率;e0为非减震结构响应量最大值;e为减震结构响应量的最大值。

3.2 结果分析

利用ANSYS对以上三种工况组合进行计算,结果表明:

1)随着列车速度和地震强度的增加,桥梁动力响应有增大的趋势,但不是线性增加,对于隔震桥梁的减震率来说,亦是如此。

2)与普通橡胶支座相比,铅芯橡胶支座既能降低强震作用下结构的墩顶位移,又能降低梁体的位移,同时桥梁所受的弯矩剪力都大为减少。采用铅芯橡胶支座对桥梁进行合理的隔震设计,可以使桥梁在罕遇地震作用下由铅芯橡胶支座吸收大部分地震能量,使大部分变形都发生在支座部位,即使桥墩发生有限的非弹性变形,隔震设计仍然可以起到有效保护桥墩的作用。

4 结语

本文建立了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性化模型,给出了这种减震装置的设计参数的计算方法及合理的取值范围。以高速铁路多跨简支梁桥进行减隔震计算分析,计算结果表明:

1)随着列车速度和地震强度的增加,隔震桥梁动力响应有增大的趋势,但不是线性增加;2)与普通橡胶支座相比铅芯橡胶支座具有良好的减震性能,铅芯橡胶支座能降低强震作用下结构的位移弯矩等内力;3)合理的选择减隔震支座动力参数是减小结构的地震响应的关键所在,对桥梁减隔震体系的参数优化应深入研究。

摘要：给出了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性模型以及支座设计参数的计算方法和取值范围,建立了隔震多跨简支梁桥体系的全桥模型,通过改变地震激励、地震动强度和车速等参数,对隔震桥梁在不同激励下的响应规律和特点进行了系统的研究,分析了隔震效果。

关键词：铁路桥梁,铅芯橡胶支座,减隔震

参考文献

[1] Ceccoli C,Mazzotti C,Savoia M.Non-linear seismic analysis of base-isolated RC frame structures[J].Earthquake Engineering and Structural Dynamics,1998,1(28):633-653.

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[3] Mutobe R M,Cooper T R.Nonlinear analysis of a large span bridge with isolation bearings[J].Computers & Structures,1999(72):279-292.

[4] Takafumi Fujita.Seismic isolation of civil buildings in Japan[J].Progress in Structural Engineering and Materials,1998,1(3):295-300.

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[8]Guide Specifications for Seismic Isoation Design,American As-sociation of State Highway and Transportation Officials[J].Washington,D.C,1991(3):150-152.

公路桥梁设计中隔震设计的探讨 篇4

1.1 公路桥梁进行隔震设计的重要性

在公路桥梁工程的设计工作中, 所谓的隔震设计指的就是在桥梁结构施工建设的阶段安装隔震器, 这样桥梁结构在水平方向上就能够得到柔性支承, 从而有效的延长结构在水平方向上的周期。另外, 在公路桥梁的建设时还应安装阻尼器, 从而有效的提升其阻尼效应, 即使是发生了地震, 也能够最大限度的降低地震的影响。近些年来, 欧美等发到国家在研究公路桥的隔震设计工作中取得了很多的重大突破, 而我国仍然处于刚起步的阶段, 研究工作进行的也不够全面和系统, 主要还都是借鉴国外的研究成果和经验。

1.2 公路桥梁进行隔震设计的优势

如果能够做好公路桥梁设计中的隔震设计工作, 那么就能够更好的分解并改善各个结构支座间地震力分布情况, 有效的保护了桥梁的基础部位, 并稳定的支撑了桥梁的上部结构。公路桥梁设计中的隔震设计能够有效的调节横向刚度, 能够预防桥梁结构出现扭转平衡的问题, 当地震来临时, 也能最大限度的降低地震力。设计桥梁工程的上部结构时, 进行隔震设计能够有效的避免地震发生后桥梁上下部结构出现的超出建设弹性范围的问题, 桥梁的局部部位也就不会轻易的发生变形了。

进行隔震设计时, 工程项目的造价是不会增加的, 而其抗震效能却是更好的, 工程的质量也就得到了更充分的保证。隔震支座是我们最常采用的隔震装置, 在正常的使用过程中, 当结构出现形变或是外界温度变化时, 隔震支座的形变是非常小的, 这就为减少桥梁建设过程中的伸缩缝提供了方便。如果对公路桥梁进行了隔震设计, 那么即使发生了很大的地震, 我们对桥梁的维修也是很方便的, 维修的成本很低, 并且能够迅速的更换隔震设计和隔震装置。

2 公路桥梁隔震设计理论概述

2.1 隔震技术的原理

作为抗震方式近些年发展起来的一种新的趋势, 隔震设计的最主要作用就是其不是抵抗地震而是减小地震的作用从而有效的保护桥梁的结构, 并且增强桥梁的抗震能力。在传统的桥梁工程的设计和施工工作中, 我们主要采用的是以提高桥梁结构的抗变形能力和整体强度的方法来提升其抗震效果的, 而在进行抗震设计工作时, 我们会设计柔性装置, 那么就会大大的减少桥梁的主要结构构件与水平地面运动之间的关联性, 这样当发生了地震后, 主要的结构构件也可能不发生破坏性的损伤, 桥梁结构的反应加速度是要明显小于地面的加速度的。同时还安装了阻尼器, 那么就会消耗一部分地震产生的能量, 从而大幅度的降低传到桥梁上部结构和隔震结构上的作用力。

2.2 隔震技术的特点

在桥梁设计中运用隔震技术, 其不但能够在保证工程质量的前提下降低工程的造价, 同时其还能具备更好的抗震性能, 从而降低桥梁墩柱的延性需求, 以起到保护桥梁墩柱的作用。另外, 在上部结构中应用隔震措施, 便能够有效的避免地震发生后桥梁下部结构出现超出弹性范围的问题, 即使是那些难以修复和难以检查的地方, 采用隔震措施也能够避免这些部位出现严重的非弹性变形。

2.3 桥梁隔震设计的主要原则

作为提升公路桥梁抗震性能的重要要求, 在对其进行隔震设计工作时, 我们应主要遵循以下的原则: (1) 应确定桥梁是不是可以采用隔震设计, 判断的依据应是以桥梁周期增长后系统能不能有效的提高地震时能量的吸收, 如果某些桥梁地段是不应该采用抗震结构的, 那么就不应进行施工。如果桥梁设计中安装了隔震装置, 那么当地震发生后, 桥梁的上部结构就一定会产生相对位移, 所以, 在地震后应修补相应的隔震装置; (2) 如果对公路桥梁运用了隔震设计, 那么就应保证桥梁的抗震性能是要高于采用普通抗震设计的桥梁的抗震性能的; (3) 应尽可能的选择符合桥梁结构实际需求的并且结构较为简单的隔震装置, 同时应用时应符合其力学性能的范围要求; (4) 应详细的勘察并且研究桥梁的地基条件以及桥梁附近的地质环境, 确保隔震桥梁附近的地质条件是足够坚实的。

3 公路桥梁设计中的隔震设计措施

3.1 隔震装置的设计工作

在隔震桥梁的抗震设计工作中, 对隔震装置的设计工作是一项非常重要的内容, 同时其也是隔震设计的核心内容。现阶段在桥梁的隔震设计中, 弹性反应谱法是应用最为广泛的方法, 但是在不同的国家其都是有着各自的规范的, 如欧洲的规范、美国的规范和日本的规范, 它们之间最主要的区别就是计算公式的差异, 其具体就是指隔震装置的等效阻尼的计算和等效刚度的计算, 而如果桥梁本身是不规则的或是其复杂的程度较高, 那么我们通常的采用的方法都是时程法。

之所以弹性反应谱法能够得到最为广泛的应用, 其主要有两个方面的原因, 一是其施工时的计算更为简单;二是其更加接近于现有的规范计算方法, 更易被行业接受, 在计算的过程中, 我们应认识到所计算的隔震装置的等效阻尼和等效刚度与地震发生过程中的隔震装置的最大变成程度是密切相关的, 那么其与整个桥梁的地震响应程度就也是有一定关系的, 因此, 进行隔震设计时我们采用的弹性反应谱法也应是不断完善的。在实际的计算工作中, 我们是无法采用直接的公式来实现目标的, 这就要求了设计人员应能够准确的预估出地震发生时桥梁结构的响应程度, 并且当地震发生后, 那么有丰富经验的工程师就能够制定出初步的设计方案, 之后采用时程分析的方法来确认方案是不是合理的。

3.2 细部构造的设计

在公路桥梁的隔震设计工作中, 附属结构所发挥的作用也是十分重要的, 主要包括伸缩缝、限位装置以及防落梁装置等附属结构, 在对它们进行了相应的动力时程分析和震害调查和分析后, 我们认为这些细部构造对桥梁的隔震效果以及结构动力响应程度都是有着直接的影响的, 然而实际的情况却是, 很多设计人员都忽略了对细部构造的设计工作, 认为其是次要的, 同时计算附属结构时所采用的方法又是较为复杂的, 在设计细部构造时应具备良好的连续性。

4 结束语

通过以上的论述, 在我国社会主义市场经济体制逐步完善的新形势下, 我国城市公路交通事业的发展是十分迅速, 桥梁工程是城市现代化设施的重要组成部分, 而要想充分的保证桥梁结构的整体质量, 就必须做好其隔震设计的工作, 我们可以适当的借鉴国外的一些先进的技术和经验, 不断的改进我国桥梁设计的隔震设计工作, 充分的提升公路桥梁的抗震性能。

参考文献

[1]杨大林.浅论桥梁设计中隔震设计的重要性[J].科技创业家, 2013.

[2]徐旭东.公路桥梁设计与抗震措施的探讨[J].科技信息, 2010.

[3]胡胜来.浅论桥梁设计工作中隔震设计的运用[J].江西建材, 2014.

关于桥梁设计中隔震设计的分析 篇5

1在现阶段桥梁工程建设过程中, 所谓的隔震设计模块就是进行桥梁建设的隔震器的安装, 保证桥梁的柔性支撑, 从而实现其水平方向的周期延长。除了要进行该模块的操作, 也要进行阻尼器的安装, 这样可以进一步的提升桥梁的阻尼效应, 从而进行地震作用的降低, 这就需要不同工程模块的优化。

随着桥梁工程的发展, 隔震设计面临着极大的挑战, 为了解决其研究过程中的问题, 展开先进国外研究经验的研究是必要的, 从而保证桥梁设计模块中隔震设计效益的提升。这需要进行地震过程中的地震力的分析, 保证各个结构的支座间力的有效分布, 保证桥梁基础部位的保护, 保证桥梁上部结构的支撑模块及其保护模块的有效开展。

为了满足当下工作的需要, 展开桥梁设计隔震设计体系的健全是必要的, 实现横向刚度作用的调节, 进行桥梁结构扭转平衡力的控制, 这样可以进一步的降低地震力, 满足当下桥梁设计过程中的上部结构难题。受到隔震因素的影响, 其地震后的桥梁上下部结构会出现超出其建设弹性范围的情况, 这就导致其局部部位的变形。

2在现阶段桥梁设计模块中, 通过对隔震系统的设计优化, 可以突破其传统的抗震设计的局限性, 进行抗震性能的优化, 从而满足现阶段的工程造价的控制, 保证工程质量的提升。比如进行隔震支座的控制, 满足现阶段桥梁隔震设计的要求, 从而有效顺应其温度的变化情况, 针对其形变因素展开优化。通过对上述模块的应用, 可以进行其形变的缩小, 保证城市建筑模块中高架桥梁设计体系的健全, 从而有利于进行伸缩缝的减少, 通过对隔震设计桥梁装置的优化, 更有利于实现隔震设计效益的提升, 保证其维修时间的控制, 实现其维修费用成本的优化。

二、隔震技术方案的优化

1在当下桥梁设计模块中, 隔震技术是重要的应用技术, 有利于实现工程造价的控制, 也有利于实现工程效能的提升, 其相对于常规的抗震设计, 具备更好的抗震性能, 更有利于进行桥梁墩柱的保护, 满足桥梁柱延性需求的需要, 保证地震后桥梁下部结构的优化, 避免其超出弹性范围, 有利于进行地震的积极检查及其修复, 保证其关键部位的非弹性变形的产生。

2通过对桥梁隔震设计体系的优化, 不仅有利于增强桥梁的整体抗震性, 更有利于提升经济效益。这需要进行相关隔震设计原则的应用, 保证这些原则的有效操作, 实现桥梁整体抗震效能的优化, 比如进行桥梁设计的科学性考察, 进行其周期增长系统的优化, 避免其地震结构的桥梁地段的不良设置, 保证其有效施工。隔震装置在桥梁设计中若被采用, 则它的上部结构在地震后会产生相对的位移, 这将对桥梁的后期使用和功能产生影响, 因此在地震后, 应当加强对隔震装置的修补和完善。若在桥梁设计时采用了相关的隔震措施, 那么应当保证桥梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震设计所起到的抗震性能的大小。

在现阶段隔震设计模块中, 进行桥梁周边环境的考察是必要的, 这需要进行研究模块及其勘测模块的优化, 从而实现隔震桥梁地质条件的认真控制。保证新型的隔震装置的应用, 进行符合隔震性能的新型装置结构的应用, 保证其满足力学性能的应用需要。

在桥梁抗震设计模块中, 进行隔震装置的设计及其结构的优化是必要的, 这样可以提升隔震桥梁抗震设计的性能, 保证现阶段隔震装置的有效设计。这需要进行弹性反应谱法的应用, 这需要针对各个地区的实际情况, 展开相关施工规范的优化。它们之间区别不大, 主要在于计算公式的不同, 这些计算公式是指隔震装置等效刚度的计算和和等效阻尼的计算, 与之相对比, 那些复杂性强或较为不规则的桥梁, 较为常用的方法是时程方法。

3在弹性反应谱法应用过程中, 进行施工计算模块的控制是必要的, 从而保证其规范设计体系的健全, 保证其内部各个环节的协调。这需要进行隔震装置体系的健全, 进行等效阻尼的积极计算, 保证顺应地震过程中隔震装置的应用需要, 进行隔震装置的变形模块及其地震响应程度的控制。对于目标的实现和达到没有直接的公式可采用, 因此这就要求设计人员对桥梁结构地震响应的程度有较好的掌握和预估, 地震发生后, 较为熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案, 方案完成后, 再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

在现阶段桥梁隔震设计模块中, 进行桥梁附属结构的分析是必要的, 这是隔震设计工作的重要基础, 通过对附属结构及其构件设计体系的健全, 更有利于当下问题的解决, 进行限位装置模块、防落梁装置模块、伸缩缝模块等的优化, 进行多种方式的地震调查模块及其动力分析模块的优化, 满足现阶段的细部构造的应用需要, 进一步的提升桥梁的结构动力响应, 保证其隔震效果的提升。这就需要相关人员的重视, 进行细部构造设计模块的优化, 摆正当下的设计工作思维, 实现地震响应模块的有效计算, 简化其计算的复杂步骤。另外一方面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。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。桥梁设计中的隔震设计是提高桥梁工程质量的重要方面, 虽然目前我国的隔震技术还处于初级阶段, 但我们应当科学地吸收和借鉴国外的一些技术经验, 完善我国国内桥梁设计中的隔震设计, 提高桥梁的抗震性能。

结语

通过对桥梁设计中隔震设计体系的健全, 更有利于当下桥梁设计难题的解决, 从而提升其隔震设计的综合应用效益。

参考文献

[1]王鑫.无伸缩缝桥梁的影响因素分析[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2009 (11) .

[2]徐延丰, 张辉.浅议公路工程施工项目成本控制方法[J].黑龙江交通科技, 2011 (08) .

市政桥梁设计中隔震设计的探讨 篇6

随着市场经济体制的不断深化, 社会对于桥梁工程的关注程度也愈加重视。市政桥梁作为城市中一道靓丽的风景线, 在面对地震等不定因素的到来时, 如何能够实现桥梁的抗震功能, 这对发展现代交通系统、实现城市的繁荣稳定非常具有研究意义。

一、开展隔震设计的意义及其特点

1. 开展桥梁隔震设计的意义

城市桥梁设计的隔震设计的主要原则是在桥梁设计阶段, 使用隔震装置, 以便市政桥梁面对地震时能够使得水平方向上获得较温和的力, 减少纵向桥梁构件的压力。另外, 施工中想要做好桥梁的隔震还需要设置阻尼器, 可通过提高阻尼器的反应力来减缓桥梁纵向所受到的地震力。

我国市政桥梁抗震设计还处于摸索阶段, 和世界上发达国家相比存在很多的不足, 考虑还不是很完善, 建设设计缺乏较为系统的体系。进入21世纪以来, 国外对于桥梁隔震设计的实践有很多。这在很大程度上方便了我们的设计, 给了我们一个很好的参考借鉴的例子。

2. 隔震技术的特点

桥梁中安装隔震装置的目的是为了延长桥梁的寿命周期, 通过安装隔震装置, 可以使得桥梁在面临地震时能够很好的消耗地震能量, 降低因地震所引起的一系列结构破坏及桥梁主体发生变化所带来的影响。

因此, 在对桥梁隔震的设计中, 一定要保障设计的合理性, 巧妙的运用新技术实现桥梁抗震系统相关的构件能够拥有很好的弹性及可塑性。关于该项技术在设计中的使用性, 其不仅仅能够发挥出降低成本的功效, 还能够显著的提升构件的使用寿命, 其较之于一般的设计更加的具有效益。对于桥梁墩柱的维护, 此举能够起到减弱延性需要的意义。另外, 地震时很有可能会造成桥梁下部结构超出设计所允许的最大弹性变形范围, 这一点在地震后都是难以修复或者很难发现的地方。因此, 加强对桥梁上部构造的抗震性能的设计, 可以很好的消除桥梁上部构件因非弹性变化所带来的负面影响。

二、隔震设计的设计原理及其基本原则

1. 设计原理解析

隔震设计是由防震措施发展到一定时期演变而来的产物, 隔震设计的原理恰如其名“隔震”, 即为减小地震对桥梁构造产生的一些不安定的影响。在平时的设计和建设时期, 提升抗地震力的措施一般是提升其总体的强度等。比对来看, 隔震设计关键是添加了柔性要素。使能够确保桥梁关键的构件能够和横向的活动在特定的时期之中降低关联, 确保关键的构造在震后不会出现破损性的现象。此时, 构造的相应速率会较之于地表的速率要低一些。此外, 由于阻尼的设计, 阻尼有效地将地震所产生的能量消耗掉。当能量被转移到上桥和隔离结构力的时候, 地震作用力已经被大大降低, 从而达到保护桥梁结构的目的。

2. 隔震设计原则分析

桥梁隔震设计是有效提高桥梁隔震效果的主要措施, 借此来充分提升桥梁抗震的水平或是加强桥梁的抗震功能。但是在实施这项措施的时候, 要有一些确实可行的方法来实现, 否则就不可能达到理想中的效果。为了实现以上这些, 就必须要做到以下几点的分析。针对桥梁是否适合加上抗震装置这点, 应在设计初期就做好认真的分析。如若不适合安装隔震装置, 就早期做好预算, 避免不必要的建设浪费, 这可以依照地震之后桥梁隔震效果作为参考信息。

在桥梁设计时, 应该对施工附近的地质环境进行仔细的勘察。尤其是桥梁施工地点的地基勘测, 从数据报告上仔细分析, 全面考虑, 一个隔震性能良好的桥梁必须要有一个坚实的地质条件为基础。另外, 隔震装置的选择上, 应尽可能选择那些抗震性能良好的隔震装置。在满足隔震效果的同时, 还应清楚了解隔震装置为桥梁缓解的受力大小范围, 从而科学的选用隔震装置。

三、桥梁的隔震设计

1. 隔震装置的设计

在桥梁的隔震抗震设计中, 其中最主要的两点是对隔震装置的设计和其他相关结构的优化设计。其中, 前者是隔震的设计中心。目前, 弹性反应谱方法越来越广泛地被应用于桥梁的隔震设计, 已被大多数国家所采用, 包括日本、法国、美国、中国等。由于文化的差异, 各个国家之间对于桥梁隔震设计的规范也略有不同。这样一来, 对于隔震装置中等效阻尼的计算和等效刚度的计算也会因为他们所使用计算公式的差异而有所差别。而对于一些构造复杂和不规则的桥梁, 则现阶段通常采用的方法基本上都是时程方法。

弹性反应谱方法之所以能够在现阶段的桥梁隔震设计中得到广泛应用, 主要是因为弹性反应谱方法的计算较为简单。另一个原因, 是因为该方法的计算与现有的规范计算方法较为接近, 这样容易让人接受。此外, 在进行隔震设计时, 还应该注意隔震装置中的最大变形程度与隔震装置的等效阻尼和等效刚度的大小有着密切关联。与此同时, 还应考虑地震导致隔震装置所引起的变形和此时桥梁的地震响应程度之间的关联。从这里来看, 现阶段我国桥梁隔震设计还处于萌芽阶段。参照国外的案例, 采用弹性反应谱方法对桥梁隔震进行设计还需要不断的完善和后期对数据归纳总结。上文中也有提及各个国家的计算方式各不相同, 在这一点上我们无从借鉴, 但可以参照国外的设计思路。在地震发生之后, 做好对桥梁结构地震反应程度的预判, 找一些工作经验较为丰富的设计师制作设计方案。之后通过一系列的流程分析、验证其设计的合理与否。

2. 细部构造的设计

由防落梁装置、伸缩缝和限位装置组成的桥梁附属结构在桥梁的隔震设计中拥有着非常大的作用。通过对大量地震调查和动态时程分析我们可以看到, 这些结构是桥梁结构的动态响应和振动隔离效果的主要方面。可是许许多多的设计人员会把细部结构忘记甚至是忽略不计, 出现这样的问题也是因为计算附属结构的方法太复杂而产生出来。因此, 对于细部结构的设计, 设计人员应重视起来, 加强这方面的设计, 使桥梁的抗震能力大幅度的提高。

四、做好桥梁隔震设计的重要性及其好处

1. 桥梁隔震设计的重要性

隔震装置在桥梁隔震设计中非常重要, 通过安装桥梁隔震装置, 使得桥梁的上部结构能够在发生地震时避免产生或者减少相对位移, 从而减轻桥梁后期的养护费用, 使桥梁的使用功能得到一个稳定的保证。另外, 安装阻尼器的目的也是通过提高阻尼效果来以此减轻地震作用力对桥梁产生的危害。进入21世纪以来, 世界上很多国家对桥梁的隔震设计方面的研究有了突破性的进展, 而我国对桥梁隔震设计的研究起点较低。在这一点上, 国外很多的工程实例都给我们提供了很好的借鉴。

2. 桥梁隔震设计的好处

桥梁隔震设计的好处体现在很多方面, 其主要有以下几点。

(1) 调整桥梁水平方向上刚度的作用, 从而提高扭力平衡的问题, 有效降低地震力。

(2) 加强对桥梁隔震系统的设计, 使得其抗震性能优于没有采用抗震装置的桥梁。这样做既不影响工程造价, 又对桥梁的质量有一个很好的保障, 进而提高了桥梁的性价比。

(3) 加强桥梁隔震设计可以保护桥梁的基础部位, 提高桥梁结构的承载力和逐渐衰减地震后地震力对桥梁结构各支座间的受力。

(4) 地震后, 桥梁的上下部结构很有可能会出现超出设计弹性范围的现象, 而采用隔震设计可以很好的避免这种现象的发生。即使是说消除也不为过, 从而有效避免桥梁结构的变形。

五、结语

综上所述, 桥梁作为城市建设中一道靓丽的风景线, 其工程质量一定要有严格的保证。为了实现桥梁工程质量的提升, 促进桥梁设计体系的健全, 对桥梁设计中隔震设计环节的优化是非常必要的。

摘要：随着社会的不断发展, 交通运输业范围的不断扩大, 桥梁在城市发展及城市形象中的作用也越来越重要, 因此, 加强桥梁抗震性能的设计非常具有研究意义。基于此, 文中笔者就市政桥梁设计中隔震效果的设计及其应用进行了简要的分析。

关键词：市政桥梁设计,隔震设计,技术特点

参考文献

[1]张骏, 阎贵平, 杨雨峰.桥梁减震性能研究[J].世界地震工程, 2001 (02) .

[2]黄福伟, 许晓锋, 郑万山.桥梁抗震加固技术现状及发展趋势[J].公路交通技术, 2003 (05) .

墩底隔震桥梁设计方法研究 篇7

关键词：墩底隔震,高桥弯桥,挡块,最大弯矩

0 引言

21世纪以来, 日本、智利等均发生了多次大地震, 桥梁、房屋等建筑结构被严重破坏, 短时间内难以修复, 导致抗震救灾工作受到极大阻碍, 间接造成更多人民伤亡和难以估计的经济损失。基于此, 国内外工程专家开始重新审视桥梁抗震设计理念, 并逐渐从延性抗震设计向减隔震设计转变[1]。现阶段, 桥梁常见的减隔震设计方法是采用墩顶隔震体系, 墩底减隔震体系则极少采用, 这是由传统桥梁施工工艺决定的。本文提出在桥墩底部设置减隔震支座的结构形式, 这符合可修复抗震设计理念, 同时桥承台可提供维护平台, 便于震后支座替换。日本的Benten高架桥在1995年阪神—淡路大地震后, 采用墩底隔震设计方法进行重建, 其框架式双柱墩和钢梁固结, 显著的改善了整体性和抗震性[2]。燕斌等以某大跨连续刚桥为例, 开发了在承台内部设置隔震支座的墩底隔震体系, 极大降低了桥梁上下部结构的地震动需求[3]。

从墩底设置隔震支座的优点、可修复抗震设计理念出发, 本文拟提出一种墩底隔震的弯桥梁结构体系。该体系有如下优点:

1) 内力反应减小, 墩顶与墩底间的相对变形减小, 桥墩和基础会得到更有效的保护;2) 桥墩与梁体固结, 体系整体性更好, 且本身体系为弯桥, 相对于直桥, 具有更佳的横向抗倾覆性, 不易发生落梁事故;3) 结构的震后修复性更强;4) 由于支座放置在承台上, 这就使桥梁上部结构与基础分开, 当桥梁受到地震波激励时, 桥墩传递到承台的内力将极大降低, 这大大降低了桥梁对基础的能力需求, 提高了下部结构的经济性。

下文实例中将对第4) 点优势进行验证。

1 墩底隔震弯桥结构体系

1.1 体系设计原则

墩底隔震体系把支座放在墩底, 上部结构已经和承台基础分开, 在振动时全桥的相对位移都将集中于隔震支座处。为了保证该新型体系的整体结构几何稳定性和横向抗倾覆稳定性, 应令桥梁在结构形式上符合以下理论原则:1) 墩梁固结;2) 横桥向采用框架结构形式;3) 隔震支座设置原则;4) 中间墩和过渡墩支座区别设置原则;5) 抗震挡块设置。

1.2 结构体系

以上述分析为依据, 本文提出如图1所示的墩底隔震体系。该体系中间墩墩梁固结, 墩底与承台上平面以隔震支座相连, 过渡墩墩顶的处理方式与墩顶隔震体系相同, 且其墩底与承台固结。桥墩设置为双柱墩, 为框架结构形式。支座处采用承台挡块方式, 以限制支座过大的位移。

1.3 抗震挡块

采用墩底隔震体系时, 墩底的位移限制是一个必须考虑的问题, 本文认为可以通过下面两种办法进行处理:

1) 将拉索支座[4]设置在墩底。拉索支座具有抗剪螺栓, 能够通过自身弹性变形来抵抗墩底过大位移, 而不使桥墩产生过大内力, 即使拉索被拉紧至弹性极限, 仍能凭强度限制位移。

2) 以类似于盖梁挡块的做法, 在承台上设置双向挡块 (如图2所示) 或者环形挡块 (如图3所示) 。

挡块的限位缓冲距离和拉索支座的自由行程的设计应该考虑桥梁的温度变形程度, 其中主要指标是梁体在温度变化作用下的伸缩量, 在温度变化影响下, 钢筋混凝土结构的伸缩量可由以下公式[5]计算:

其中, αc为混凝土材料线膨胀系数, 取0.000 01;l为一联梁长度;Δt为梁体温差。设梁体长度l=1 000 m, Δt=20℃则Δl=10 cm, 该挡块间隙为可接受数值。

2 算例分析

2.1 某高架弯桥体系

本文选取某 (9×31) m连续弯桥为工程实例 (如图4所示) , 主梁高25.5 m, 高2 m, 为单箱多室常截面, 梁体曲率半径取500 m[6] (如图5所示) , 过渡墩尺寸为1.6 m×1.7 m, 中间墩为1.8 m×2 m。采用摩擦摆减隔震支座[7]。墩底隔震体系和墩顶隔震体系所采用的各支座参数如表1所示, 支座屈服位移均取0.002 m, 屈前屈后比为0.01。

2.2 挡块设置

如图4所示模型的梁体总长为279 m, 根据式 (1) , 假设温差为20℃, 则49号墩、58号墩所产生的伸缩量为27.9 mm。该值较小, 挡块限位缓冲距离或拉索支座自由行程按支座位移计算取用已能满足要求, 因此本文模型例子无须考虑温度变形对桥墩位移的要求。

2.3 建立模型

基于Sap2000软件, 建立两种隔震体系的弯桥模型, 所有刚性连接均用刚臂模拟, 对P-Delta效应不做考虑。墩顶隔震体系和墩底隔震体系模型的第一阶自振周期分别为1.174 s和1.13 s, 根据第一阶周期T1和0.1T1, 设定体系的阻尼比为0.05。

2.4 地震波

根据该桥的安评报告, 选取3条和设计反应谱非常吻合的E2水准地震波作为地震动输入。

3 计算结果分析

3.1 承台底弯矩

纵桥向上, 两种体系的两端过渡墩弯矩值相差无几, 而墩底隔震体系中间墩传递到承台的弯矩大幅度降低。相比于弯桥墩顶隔震体系, 墩底体系的承台最大弯矩降幅高达74.3% (P50号墩) , 除了两端过渡墩 (P49号与P58号) , 弯桥墩底体系的承台最大弯矩值降幅平均为72.8%。横桥向上, 墩底体系的中间墩承台最大弯矩值同样得以降低, 最大降幅为23.6% (P57号墩) , 平均降幅为19.2%。弯桥承台底最大弯矩见图6。

这一现象说明了墩底体系对承台、桩基的地震动需求将比墩顶体系小得多, 同时验证了本文引言部分的预测。

3.2 桥墩最大弯矩

纵桥向, 墩底隔震体系中间墩的桥墩最大弯矩比传统体系基本均小10%左右。而在横桥向激励时, 桥墩横向框架结构的刚度较大, 高阶振型贡献都比较小, 所以两种隔震体系的桥墩最大弯矩基本一致。弯桥桥墩最大弯矩见图7。

3.3 最大支座位移

横桥向过渡墩支座位移比传统体系略大 (P49号墩大11.1%) , 中间墩的支座位移相近 (最大相差2.04%, P55号墩) 。因墩底隔震体系中桥梁成一体的框架结构, 具备更好的稳定性, 故所有纵桥向的支座位移比传统体系小。整体而言, 墩底隔震体系与墩顶隔震体系的支座位移比较接近, 没有明显的增大。弯桥最大支座位移见图8。

综上分析, 墩底隔震体系比传统墩顶隔震体系具有较优性能, 对各部分结构地震动需求普遍较低。

4 结语

从桥梁震后可修复性理念出发, 本文提出了一种针对弯桥的墩底隔震体系, 并以某城市高架连续梁弯桥为例, 讨论了新型结构体系的设计原则, 进行了数值分析, 最终得出以下结论:1) 弯桥墩底隔震体系整体性好, 便于震后修复, 不易发生倾覆或落梁, 同时弯曲的形状能为城市交通设计提供更大的考虑空间;2) 相比于墩顶隔震体系, 新型体系支座最大位移略增大, 但不明显, 在横桥向上两者具有较高的一致性;墩底体系的纵向桥墩最大弯矩降低11%, 横桥向与墩顶体系基本相同;墩底体系的优点体现在承台弯矩上———在地震作用下, 墩底体系的纵桥向承台最大弯矩比墩顶体系低74%, 这无疑极大地降低了桥梁结构对承台、桩基的地震动需求, 使得基础部分经济性大大提升。

参考文献

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[2]Yoshikawa M, Hayashi H, Kawakita S, et al.Construction of Benten Viaduct, rigid-frame bridge with seismic isolators at the foot of piers[J].Cement and Concrete Composites, 2000, 22 (1) :39-46.

[3]Yan B, Xia Y, Du X.Numerical investigation on seismic performance of base-isolation for Rigid Frame Bridges[J].Journal of Vibroengineering, 2013, 15 (1) :328-329.

[4]袁万城, 曹新建, 荣肇骏.拉索减震支座的开发与试验研究[J].哈尔滨工程大学学报, 2010, 31 (12) :1593-1600.

[5]JTG/T B02—01—2008, 公路桥梁抗震设计细则[S].

[6]JTG D62—2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

隔震桥梁 篇8

1 减隔震技术的重要性

减隔震技术虽然在国外发展的历史较早, 但是减隔震技术应用到桥梁事业是从1970年左右。就目前减隔震技术在世界范围内的发展, 它已经被越来越广泛地应用到桥梁的减震与固定工作中。与此相关的技术, 理念也逐步发展起来, 日益成熟。减隔震技术主要是通过相应的减震装置, 来消耗传入桥梁内部结构的震力。隔震主要是通过相应的装置改变桥梁内部的结构周期, 尽可能的组织强震力进入桥梁的内部结构之中, 从而提高桥梁的减震和隔震性能。由此可见, 为了进一步提高桥梁的抗震能力, 降低地震灾害对于桥梁的损耗程度, 在桥梁的建设之中, 采取减隔震技术是必须的, 这种技术也已经发展成为桥梁抗震的重要手段。

2 减隔震桥梁性能的具体方法

2.1 基于桥梁位移的减隔震方法

20世纪80年代, 美国学者提出了基于位移的减隔震设计方法。Knowalsky等人的不断发展完善。这种方法是以位移为控制指标, 根据地震的不同情况设置不同的震防水准, 然后指定相应的目标位移, 通过结合桥梁的本身结构特征, 采取相应的设计方法达到预期设计的位移目标。

我国的中等桥梁的上部结构采用的设计一般有T梁、箱梁等, 桥梁下部主要采取多柱式派架墩。对于这种构造的桥梁, 可以采用双线性的橡胶支座, 这种支座具有良好的减震功能, 并且可以延长抗震周期, 降低桥梁损耗。在进行减震设计的时候, 可以在较硬的桥墩设置较柔软的支座, 通过支座吸收震力达到减隔震效果。

在进行基于位移的减隔震方法操作时, 应采取以下步骤:首先根据我国的抗震规范两水准确定桥梁的性能目标。其次通过依次分析桥梁的竖向承载力要求、水平承载力要求和支座以及桥墩的刚度采取初步的方法构想, 再次对目标位移进行估计和假定, 最后通过分析桥墩和支座的位移分配、计算SDOF体系位移, 并且对桥墩和支座安全进行检验。设计相关细节。

2.2 基于保险丝理念的减隔震方法

基于保险丝的减隔震方法主要是讲桥梁中处于次要地位的构建先于主要构建屈服。从而达到保护主要构建的目的。基于这一理念, 屈曲约束支撑 (简称BRB) 是最常用的减隔震方法。它是一种利用钢材在宏观上发生轴向拉压, 通过改变塑性变形达到消耗震力的位移相关型的减震装置。在实际采用这种方法时, BRB主要是作为桥梁的延伸性发挥作用, 在地震中通过BRB的耗能, 使桥墩保持自身的强度和弹性, 以减少地震对整个桥梁的损坏程度。

在采用BRB隔减震方法时, 应该采取以下步骤:首先在拍桥墩中设置BRB, 其次分析BRB的相关参数, 检验减震效果, 再者采用弹性地震反应分析、非线性减震分析等方式测试设置完BRB之后桥梁排架墩的减震效果。

2.3 基于支座功能分离震力的减隔震方法

20世纪40年代, 法国在桥梁设计中使用了橡胶支座, 这种支座对于桥墩的减震效果较为明显, 因此后来在新西兰、美国等多个国家都得到了应用和发展。最近几年我国的公路和铁路已经在西部地区有了很大的发展。在西部地区设立桥架会遇见断层的情况不可避免。为了应对这种情况, 可以采取通过基于支座功能达到减隔震力的方法。主要是通过利用减震榫屈服耗能的方法减少地震对于桥墩的直接伤害, 然后通过限位器控制减震榫在发生地震时的相对变形, 并且可以防止减震榫被破坏, 从而减少桥墩的变形, 达到保护桥梁的效果。通过减震榫和限位器的组合系统, 能够有效提高桥梁的减隔震性能。这种方法比较适合我国西部地区的公路架桥, 减少由于断层发生的地震对桥梁的损害程度。

2.4 三维减隔震技术

三维减隔震技术在桥梁的抗震中也经常运用。这种技术主要是采取实验研究、对比分析等方法, 对普通橡胶支座和铅芯橡胶支座, 以及厚层的橡胶支座进行分析研究, 可以得出满足三维减隔震技术的力学性要求的。在采用这种技术时, 首先要设计一种独特的铅阻尼器, 要保证这种铅阻尼器可以同时横竖向耗能, 其次通过参数计算方法和模型设计得出相关数据, 概括总结异型铅阻尼器的力学性能特点。最后实际模拟, 根据零部件的使用情况修改方案。

3 相关环境影响因素分析

3.1 环境因素对于桥梁支座的减隔震影响

分析环境因素对于桥梁制作的减隔震性能的影响, 采用支座特性修正系数、界限分析法, 同时结合对橡胶支座的力学特性修正可以得出环境因素对于较低的桥墩的位移产生的效果比较明显。通过对铅芯橡胶制作的计算分析, 发现这类支座环境因素影响较小。而高阻尼和超高阻尼受到环境因素的影响较大。他们对于时间和环境等外在条件较为敏感, 根据不同类型的隔震橡胶支座和他们的最大特性修正后的所表现出的地震效果的结果, 分析之后, 我们应该根据他们自身不同的特性, 更多的关注时间和环境因素对他们的影响。

3.2 环境温度的影响作用

当考虑环境温度对于桥梁的减隔震性能的影响时, 可以通过采用Constantinou和胡紫东两种修正方法, 考察环境的温度对于铅芯橡胶支座的影响。

通过计算和分析可以得出, 当环境温度较低时, 桥墩所产生的反力程度越明显, 在同一温度下纵向的桥墩的反力会与斜度成正比, 并且从研究结果来看, 纵向受到斜度的影响较大。并且低温环境会在一定程度上放大桥墩对于地震的受力, 当温度越低时, 这一作用越明显。

参考文献

[1]王炎.铁路减隔震地震反应分析及易损性研究[D].杭州:浙江大学, 2013.

[2]刘昕.设置防屈曲支撑双柱式桥墩抗震性能研究[D].大连:大连海事大学, 2013.