淺析橋梁抗震性能的設(shè)計(jì)

淺析橋梁抗震性能的設(shè)計(jì)

．既重視面，也重視面隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的深化，社會(huì)對(duì)橋梁建設(shè)的關(guān)注也越來(lái)越受到關(guān)注。市政橋梁作為城市中一道靚麗的風(fēng)景線,在面對(duì)地震等不定因素的到來(lái)時(shí),如何能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁的抗震功能,這對(duì)發(fā)展現(xiàn)代交通系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)城市的繁榮穩(wěn)定非常具有研究意義。一、隔震設(shè)計(jì)的重要性和特點(diǎn)1.市政橋梁抗震設(shè)計(jì)城市橋梁設(shè)計(jì)的隔震設(shè)計(jì)的主要原則是在橋梁設(shè)計(jì)階段,使用隔震裝置,以便市政橋梁面對(duì)地震時(shí)能夠使得水平方向上獲得較溫和的力,減少縱向橋梁構(gòu)件的壓力。另外,施工中想要做好橋梁的隔震還需要設(shè)置阻尼器,可通過(guò)提高阻尼器的反應(yīng)力來(lái)減緩橋梁縱向所受到的地震力。我國(guó)市政橋梁抗震設(shè)計(jì)還處于摸索階段,和世界上發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在很多的不足,考慮還不是很完善,建設(shè)設(shè)計(jì)缺乏較為系統(tǒng)的體系。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),國(guó)外對(duì)于橋梁隔震設(shè)計(jì)的實(shí)踐有很多。這在很大程度上方便了我們的設(shè)計(jì),給了我們一個(gè)很好的參考借鑒的例子。2.健全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橋梁中安裝隔震裝置的目的是為了延長(zhǎng)橋梁的壽命周期,通過(guò)安裝隔震裝置,可以使得橋梁在面臨地震時(shí)能夠很好的消耗地震能量,降低因地震所引起的一系列結(jié)構(gòu)破壞及橋梁主體發(fā)生變化所帶來(lái)的影響。因此,在對(duì)橋梁隔震的設(shè)計(jì)中,一定要保障設(shè)計(jì)的合理性,巧妙的運(yùn)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)橋梁抗震系統(tǒng)相關(guān)的構(gòu)件能夠擁有很好的彈性及可塑性。關(guān)于該項(xiàng)技術(shù)在設(shè)計(jì)中的使用性,其不僅僅能夠發(fā)揮出降低成本的功效,還能夠顯著的提升構(gòu)件的使用壽命,其較之于一般的設(shè)計(jì)更加的具有效益。對(duì)于橋梁墩柱的維護(hù),此舉能夠起到減弱延性需要的意義。另外,地震時(shí)很有可能會(huì)造成橋梁下部結(jié)構(gòu)超出設(shè)計(jì)所允許的最大彈性變形范圍,這一點(diǎn)在地震后都是難以修復(fù)或者很難發(fā)現(xiàn)的地方。因此,加強(qiáng)對(duì)橋梁上部構(gòu)造的抗震性能的設(shè)計(jì),可以很好的消除橋梁上部構(gòu)件因非彈性變化所帶來(lái)的負(fù)面影響。二、設(shè)計(jì)的原則和基本原則1.地震隔震設(shè)計(jì)隔震設(shè)計(jì)是由防震措施發(fā)展到一定時(shí)期演變而來(lái)的產(chǎn)物,隔震設(shè)計(jì)的原理恰如其名“隔震”,即為減小地震對(duì)橋梁構(gòu)造產(chǎn)生的一些不安定的影響。在平時(shí)的設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)期,提升抗地震力的措施一般是提升其總體的強(qiáng)度等。比對(duì)來(lái)看,隔震設(shè)計(jì)關(guān)鍵是添加了柔性要素。使能夠確保橋梁關(guān)鍵的構(gòu)件能夠和橫向的活動(dòng)在特定的時(shí)期之中降低關(guān)聯(lián),確保關(guān)鍵的構(gòu)造在震后不會(huì)出現(xiàn)破損性的現(xiàn)象。此時(shí),構(gòu)造的相應(yīng)速率會(huì)較之于地表的速率要低一些。此外,由于阻尼的設(shè)計(jì),阻尼有效地將地震所產(chǎn)生的能量消耗掉。當(dāng)能量被轉(zhuǎn)移到上橋和隔離結(jié)構(gòu)力的時(shí)候,地震作用力已經(jīng)被大大降低,從而達(dá)到保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的目的。2.橋梁施工質(zhì)量的分析橋梁隔震設(shè)計(jì)是有效提高橋梁隔震效果的主要措施,借此來(lái)充分提升橋梁抗震的水平或是加強(qiáng)橋梁的抗震功能。但是在實(shí)施這項(xiàng)措施的時(shí)候,要有一些確實(shí)可行的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),否則就不可能達(dá)到理想中的效果。為了實(shí)現(xiàn)以上這些,就必須要做到以下幾點(diǎn)的分析。針對(duì)橋梁是否適合加上抗震裝置這點(diǎn),應(yīng)在設(shè)計(jì)初期就做好認(rèn)真的分析。如若不適合安裝隔震裝置,就早期做好預(yù)算,避免不必要的建設(shè)浪費(fèi),這可以依照地震之后橋梁隔震效果作為參考信息。在橋梁設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該對(duì)施工附近的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)的勘察。尤其是橋梁施工地點(diǎn)的地基勘測(cè),從數(shù)據(jù)報(bào)告上仔細(xì)分析,全面考慮,一個(gè)隔震性能良好的橋梁必須要有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)條件為基礎(chǔ)。另外,隔震裝置的選擇上,應(yīng)盡可能選擇那些抗震性能良好的隔震裝置。在滿足隔震效果的同時(shí),還應(yīng)清楚了解隔震裝置為橋梁緩解的受力大小范圍,從而科學(xué)的選用隔震裝置。三、橋梁的振動(dòng)設(shè)計(jì)1.彈性反應(yīng)譜計(jì)算方法的應(yīng)用在橋梁的隔震抗震設(shè)計(jì)中,其中最主要的兩點(diǎn)是對(duì)隔震裝置的設(shè)計(jì)和其他相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中,前者是隔震的設(shè)計(jì)中心。目前,彈性反應(yīng)譜方法越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于橋梁的隔震設(shè)計(jì),已被大多數(shù)國(guó)家所采用,包括日本、法國(guó)、美國(guó)、中國(guó)等。由于文化的差異,各個(gè)國(guó)家之間對(duì)于橋梁隔震設(shè)計(jì)的規(guī)范也略有不同。這樣一來(lái),對(duì)于隔震裝置中等效阻尼的計(jì)算和等效剛度的計(jì)算也會(huì)因?yàn)樗麄兯褂糜?jì)算公式的差異而有所差別。而對(duì)于一些構(gòu)造復(fù)雜和不規(guī)則的橋梁,則現(xiàn)階段通常采用的方法基本上都是時(shí)程方法。彈性反應(yīng)譜方法之所以能夠在現(xiàn)階段的橋梁隔震設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用,主要是因?yàn)閺椥苑磻?yīng)譜方法的計(jì)算較為簡(jiǎn)單。另一個(gè)原因,是因?yàn)樵摲椒ǖ挠?jì)算與現(xiàn)有的規(guī)范計(jì)算方法較為接近,這樣容易讓人接受。此外,在進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)該注意隔震裝置中的最大變形程度與隔震裝置的等效阻尼和等效剛度的大小有著密切關(guān)聯(lián)。與此同時(shí),還應(yīng)考慮地震導(dǎo)致隔震裝置所引起的變形和此時(shí)橋梁的地震響應(yīng)程度之間的關(guān)聯(lián)。從這里來(lái)看,現(xiàn)階段我國(guó)橋梁隔震設(shè)計(jì)還處于萌芽階段。參照國(guó)外的案例,采用彈性反應(yīng)譜方法對(duì)橋梁隔震進(jìn)行設(shè)計(jì)還需要不斷的完善和后期對(duì)數(shù)據(jù)歸納總結(jié)。上文中也有提及各個(gè)國(guó)家的計(jì)算方式各不相同,在這一點(diǎn)上我們無(wú)從借鑒,但可以參照國(guó)外的設(shè)計(jì)思路。在地震發(fā)生之后,做好對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)程度的預(yù)判,找一些工作經(jīng)驗(yàn)較為豐富的設(shè)計(jì)師制作設(shè)計(jì)方案。之后通過(guò)一系列的流程分析、驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的合理與否。2.橋梁結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)由防落梁裝置、伸縮縫和限位裝置組成的橋梁附屬結(jié)構(gòu)在橋梁的隔震設(shè)計(jì)中擁有著非常大的作用。通過(guò)對(duì)大量地震調(diào)查和動(dòng)態(tài)時(shí)程分析我們可以看到,這些結(jié)構(gòu)是橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和振動(dòng)隔離效果的主要方面?？墒窃S許多多的設(shè)計(jì)人員會(huì)把細(xì)部結(jié)構(gòu)忘記甚至是忽略不計(jì),出現(xiàn)這樣的問(wèn)題也是因?yàn)橛?jì)算附屬結(jié)構(gòu)的方法太復(fù)雜而產(chǎn)生出來(lái)。因此,對(duì)于細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視起來(lái),加強(qiáng)這方面的設(shè)計(jì),使橋梁的抗震能力大幅度的提高。四、橋梁隔震的重要性和好處1.安裝阻尼器的目隔震裝置在橋梁隔震設(shè)計(jì)中非常重要,通過(guò)安裝橋梁隔震裝置,使得橋梁的上部結(jié)構(gòu)能夠在發(fā)生地震時(shí)避免產(chǎn)生或者減少相對(duì)位移,從而減輕橋梁后期的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,使橋梁的使用功能得到一個(gè)穩(wěn)定的保證。另外,安裝阻尼器的目的也是通過(guò)提高阻尼效果來(lái)以此減輕地震作用力對(duì)橋梁產(chǎn)生的危害。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),世界上很多國(guó)家對(duì)橋梁的隔震設(shè)計(jì)方面的研究有了突破性的進(jìn)展,而我國(guó)對(duì)橋梁隔震設(shè)計(jì)的研究起點(diǎn)較低。在這一點(diǎn)上,國(guó)外很多的工程實(shí)例都給我們提供了很好的借鑒。2.提高橋梁抗側(cè)力的必要性橋梁隔震設(shè)計(jì)的好處體現(xiàn)在很多方面,其主要有以下幾點(diǎn)。(1)調(diào)整橋梁水平方向上剛度的作用,從而提高扭力平衡的問(wèn)題,有效降低地震力。(2)加強(qiáng)對(duì)橋梁隔震系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使得其抗震性能優(yōu)于沒(méi)有采用抗震裝置的橋梁。這樣做既不影響工程造價(jià),又對(duì)橋梁的質(zhì)量有一個(gè)很好的保障,進(jìn)而提高了橋梁的性價(jià)比。(3)加強(qiáng)橋梁隔震設(shè)計(jì)可以保護(hù)橋梁的基礎(chǔ)部位,提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和逐漸衰減地震后地震力對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)各支座間的受力。(4)地震后,橋梁的上下部結(jié)構(gòu)很有可能會(huì)出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)彈性范圍的現(xiàn)象,而