市政桥梁设计中隔震设计研究

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  摘 要:本文首先针对隔离设计在市政桥梁中的现实意义进行简单阐述。其次,针对现阶段市政桥梁设计过程中隔震设计在实施时的局限性进行分析,并且提出相对应的应用措施,保证该设计实施的效果。
  关键词:市政桥梁;桥梁设计;隔震设计
  中图分类号:U442.5+5 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)15-0132-02
  在当前我国社会经济不断快速发展的背景下,科学技术水平不断进步和发展,对人们的日常生活很容易产生一定的影响和作用。特别是近年来,随着人们的生活质量水平不断提升,对市政桥梁工程建设的质量和安全稳定性也提出了更高的要求。桥梁工程在施工过程中,要保证其整体质量,才能够应对地震等一些自然灾害的影响,为了实现这一根本目的,需要市政桥梁工程在设计以及具体施工过程中,满足大众对桥梁工程的整体质量要求。因此,针对这一现象,在施工过程中,要结合实际,利用隔震设计方式,促使市政桥梁工程各个环节和部分结构都能够实现良好的地震抵抗作用。
  1 隔震设计在市政桥梁中的应用作用
  通过对现阶段市政桥梁发展的现状进行分析可以看出,地震灾害对于市政桥梁设计而言,具有非常重要的影响。一般情况下,如果地震灾害发生,那么就会导致市政桥梁的梁与墩的延性、强度等出现变化,同时还会与砂土出现液化现象。除此之外,如果在地震环境当中,桥梁的整个连接方式以及结构各种不同的形式,也会导致地震灾害遭受到不同程度的影响。也就是连接方式缺乏合理性,或者结构形式缺乏针对性和有效性,那么势必导致支撑点在具体作用时的激励不同,这样就会自然而然引发严重的震害发生。上述的这些内容,都会导致桥梁自身的结构或者是连接方式受到影响,进而出现严重的破坏现象,甚至还会引发坍塌事故[1]。在过去针对市政桥梁进行设计时,大多数都是通过提升自身的结构强度或者是转变现有的一些变形能力等方式实现,利用这些方法实现地震力有效的抵抗。这样不仅能够从根本上保证桥梁工程的建设质量和使用安全稳定性,而且还能够促使桥梁吸收到一些地震能量。
  在针对这种抗震设计技术的实际应用情况进行分析的时候,虽然在该技术应用时,能够对市政桥梁各个环节、各个部分所产生的结构坍塌现象起到一定的缓解性作用。但是由于地质灾害所带来的严重影响,并不是单纯依靠该技术就可以处理的,对市政桥梁自身的结构稳定性而言,同样会造成严重的影响。因此,市政桥梁施工人员需要结合实际情况,采取有针对性的措施实现隔震设计,通过对构件自身弹塑性的提升,促使地面桥梁的支反影响能够被有效控制[2]。这样不仅能够从根本上控制地震灾害对桥梁主体造成的严重影响,而且还会为市政桥梁的结构稳定性提供保障。
  2 市政桥梁设计中隔震设计应用的局限性
  对现阶段市政桥梁在设计过程中的一系列措施进行分析可以看出,隔震设计在实践中对于各种不同类型技术的使用,仍然会受到很多因素的影响,导致其整体使用效果存在嚴重的局限性。总体来说,为了保证桥梁各个部分都能够实现良好的结构隔震装置设置,能够在地震灾害来临的时候,起到良好的控制和预防效果。需要在传力路径的基础上,对其进行相关技术和设备、措施的有效实施,这样才能够实现设计的根本目的。但是我国当前在市政桥梁隔震设计过程中,并没有出台一套相对完整和具有针对性规范体系,无论是在理论方面或者在实践方面,都存在经验不足的问题。这样就会导致在针对市政桥梁进行建设和实现隔震设计的时候,出现非常多不合理的现象,直接对抗震效果产生严重影响[3]。
  3 市政桥梁设计中隔震设计的实际应用措施
  3.1 减震滑动摩擦支座设计
  在当前针对市政桥梁进行设计时,不仅要保证该桥梁工程在实际应用过程中的质量和安全稳定性,而且还要提高其在应对一些地震等自然灾害时的能力。通过对减震滑动摩擦支座技术的实际应用情况可以看出,该技术在应用时,主要是根据工程建设过程中所处的施工环境对其进行深入研究,并且利用各种不同的支撑结构来达到最终良好的效果。比如在一些正常环境下,可以一些相对比较普通的固定钢支对其进行设计。但是如果是处于地震环境下的时候,需要将支座本身的剪力控制水平设计在承载力以上,同时需要通过一系列限制载荷的剪力销对其进行操作。也就是在实践中将其剪段处理,这样能够促使支座本身逐渐转变成为滑动支座,有利于从根本上促使工程结构自身的隔震效果得到提升。在具体应用过程中,设计技术人员需要将支座前后滑动的路径与双线性的复力模型控制在同一状态下,让这两者之间能够保持一致性,如图1所示[4]。
  通过对图1中所示内容进行分析可以看出,图中所呈现出的K与Kp分别表示支座在时下滑动前后的刚度。其中为了保证Kp值的准确性和有效性,需要根据该地区市政桥梁上部结构的具体构建方法,同时还需要对其自身的控制位移程度进行判断。除此之外,Qy主要是被用来表示支座限位力。在整个环节当中,值得注意的问题之一就是抗震滑动摩擦支座在设计以及具体使用过程中,只是单纯的可以被应用在一些桥梁工程横向减隔震的设计当中。也就是说,对于一些其他方面的工程项目而言,其整体利用的作用和价值并不是很理想。
  3.2 粘滞阻尼器设计
  粘滞阻尼器装置在设计以及具体使用过程中,其主要是由三个部分相互组合而成,包括活塞、缸体以及流体。其中,在针对活塞进行设置的时候,会相对应的阻尼孔,这样有利于实现缸体内部的往复运动。这样不仅能够从根本上促使流体逐渐呈现出上涨趋势,一直到灌满整个缸体为止。这里所指的流体其实就是硅油或者是其他一些具有黏性特征的流体,这样有利于实现阻尼器在实际应用时效果。除此之外,在具体设计过程中,还需要对粘滞阻尼器进行科学合理的控制,也就是在实践中要采取针对性的措施让其能够保证自己的阻尼力处于稳定范围之内[5]。由此可以看出,在实践中如果装置内部活塞的振动频率已经低于4Hz的时候,在结合实际情况之后,需要将与其相对应的刚度看作O。在这一基础上,可以按照下面的公式对阻尼力进行计算:F=Cvα。   在该公式当中,F主要是表示阻尼力,而C则表示的是阻尼系数。除此之外,v主要是表示速度,而α则表示速度指数。
  通过对该公式中的内容进行分析和研究之后可以看出,在实践中一旦相关设计人员在针对桥梁隔震进行设计时,将其看作是一种实践式的操作方式,那么就需要根据桥梁自身的结构、以及动力特性对其进行设计。这样不仅有利于从根本上促使阻尼器自身的作用和价值充分发挥出来,而且还能够体现出阻尼器在市政桥梁设计中的适用性特征。只有这样,才能促使阻尼器发挥出有效的隔震效果。
  3.3 铅芯橡胶支座设计
  在针对该装置进行设计和具体应用的时候,就是在一些普通的橡胶支座上进行操作,在这一基础上,架设圆柱形的铅芯片,实现对桥梁结构的隔震作用,如图2所示[6]。
  在针对这一类型的支座进行设计的时候,其根本作用是为了在地震灾害出现的时候,能够起到良好的控制效果。一旦地震灾害发生,铅材料就会相对应的发生屈服现象,这样就会导致其逐渐将固定支座转变成为滑动支座。针对这一现象,在具体操作过程中,要结合实际,市政桥梁结构自身的周期会逐渐延长,这样将其输入到上部结构当中,这样就会促使其在针对地震能量进行处理时的效果得到强化。除此之外,在针对铅锌橡胶支座进行设计以及对参数进行确定的时候,由于铅锌橡胶支座本身具有一定的屈服性特征,所以或多或少都会对结构自身的振动产生影响。因此,设计人员在针对这一现象进行处理时,其需要对相关参数大小进行有效调整,这样才能够最大限度保证结构自身能够达到满意的减震效果。
  4 結束语
  综上所述,市政桥梁对现代人的日常生活以及现代社会的规划建设发展而言,具有非常重要的影响和作用。特别是在科学技术不断进步的背景下,可以将先进的科学技术与市政桥梁设计进行结合。通过对抗震滑动摩擦支座、以及粘滞阻尼器一系列装置的实际利用,来达到隔震设计的根本目的。这样不仅有利于保证市政桥梁的质量和安全稳定性,而且还能够尽可能避免由于地震灾害而为市政桥梁带来的影响。
  参考文献
  [1]温小瑜.市政桥梁工程中的隔震设计技术分析[J].科技创新与应用,2017(34):109~110.
  [2]曾庆霞.刍议市政桥梁设计中的隔震设计[J].科技创新与应用,2016(27):255.
  [3]王 健.简析隔震设计在市政桥梁设计中的主要应用[J].民营科技,2016(02):162.
  [4]尤君鑫.探讨隔震设计在市政桥梁设计中的应用[A].科技研究——2015科技产业发展与建设成就研讨会论文集(下)[C].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、北京大学国家发展研究院,2015:1.
  [5]陈华斌.隔震设计在市政桥梁设计中的应用[J].珠江水运,2014(17):67~68.
  [6]赵 青.小议市政桥梁设计中隔震设计的重要性[J].科技创新与应用,2013(12):157.
  收稿日期:2018-4-22
  作者简介:周 峥(1975-),男,高级工程师,博士研究生,从事桥隧设计、结构设计工作。
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