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摘要:市政桥梁工程建设中,要从桥梁结构稳定性和安全性等角度入手,全面提高桥梁性能。市政桥梁结构中运用减隔震设计,可以确保桥梁结构在外力作用下不会造成严重的变形或者损伤,减隔震设计和实施可以提升桥梁的抗震性,这也是桥梁工程技术完善和发展的必然方向。文章通过对减隔震技术措施的分析,从不同的减隔震装置层面进行论述,旨在为桥梁工程建设提供积极的思路,能够基于桥梁环境和使用需求采用更具优势的减隔震技术。
关键词:市政桥梁;减隔震设计;减隔震装置;震动力
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:(2021)-9-328
市政桥梁的减隔震设计,是桥梁工程的重要内容。在减隔震技术实施过程中,在科学合理的减隔震数值测算基础上进行设计,可以做好桥梁结构的实施准备。桥梁结构还可以采用高阻尼装置技术、铅芯橡胶装置技术以及摩擦摆式装置技术,可以对震动力進行抵消和缓解,从而使最终作用于桥梁结构上的震动力显著降低,保证市政桥梁的使用安全和稳固,推动市政桥梁工程领域的健康发展。
一、市政桥梁减隔震设计作用
市政桥梁是市政工程的重要构成,在国家交通领域发挥着积极的作用。市政桥梁建设中,需要重视减隔震设计和应用,提高市政桥梁的抗震水平,保证桥梁交通安全有序。桥梁减隔震可以在桥梁承受较大的外力时,起到缓解应力的效果。桥梁结构一般为下端中空设计,采用支柱或者钢索来稳固桥身,在市政桥梁的使用过程中,行人和车辆等都会对桥身产生作用力,而地震等灾害对桥梁产生的影响更为巨大,这些所用力会造成桥梁晃动和震颤,严重时会造成桥梁损坏甚至坍塌[1]。基于桥梁减隔震设计,可以采用减隔震装置来降低这些作用力的效果,桥梁承受的力量被减隔震装置分散和抵消后,桥梁整体结构趋于更大的稳定性。市政桥梁减隔震设计,在现代桥梁工程中具有积极的实践价值。
二、市政桥梁减隔震技术措施
(一)减隔震设计技术
市政桥梁减隔震设计中,需要考虑到桥梁应用中会受到的各种作用力,因此在设计桥梁结构时,就要重视桥梁基础的坚固性和稳定性。在桥梁减隔震设计中,应当重视对桥梁基础的夯实,桥梁支撑结构的地基深度要经过严格和科学的测算。桥梁结构具有一定的抗疲劳范围,桥梁所承受的作用力始终处于该范围时,桥梁稳定性较高,而一旦桥梁结构在长期的外力作用下出现了疲劳损伤,就容易出现桥梁结构裂隙甚至断裂情况。在减隔震设计中要遵循抗震原则,对于不同震动对桥梁结构的影响进行分析和验证,通过建立桥梁减隔震模型来形成相关的结论,如结构抗震试验中的线性对应关系等,并通过减隔震效果的干预来确定最佳的减隔震设计方案[2]。减隔震技术应用也对市政桥梁区域等条件有着一定的要求,不同桥梁区域的地质抗震性能都会对减隔震措施的应用产生影响,在设计过程中要避免盲目的减隔震实施,做到科学合理的布局,使市政桥梁减隔震性能标准满足桥梁使用要求。
(二)减隔震装置技术
1.高阻尼装置技术
高阻尼减震装置技术,是基于对震动应力作用桥梁结构时间的延迟原理,降低震动对市政桥梁影响的技术。高阻尼减隔震装置,可以有效延长震动周期和频率,也就是对震动速率进行放缓,这样可以使震动产生的动能被大量消耗,最终作用于桥梁结构上的剩余震动较小,不会对桥梁结构主体造成损害。高阻尼减隔震装置,主要是由具有较好抗震性和缓释性的高阻尼橡胶材料,以及能够具有较高强度的钢板材料结合而成。高阻尼材料制作的减隔震支撑座,用于市政桥梁结构上,可以起到较好的减隔震效果。高阻尼橡胶具有较高的弹性,弹性数值越大,减隔震性能越强。高阻尼装置可以在桥梁结构受到外力作用时,按照作用力的方向产生反向的应力,也就是在水平震动的情况下,高阻尼支撑座会产生水平回向力,回向力会对抗震动力,最终形成能量抵消。在垂直震动的情况下,高阻尼支撑座会产生垂直回向力,回向力会对抗震动力,最终形成能量抵消的同时,会对桥梁结构形成一个支撑作用,帮助桥梁提高负载性能。尤其在地震这样的巨大冲击力下,高阻尼装置具有较强的应用优势,地震产生的巨大震动能量,可以被高阻尼橡胶有效的吸收和缓解,降低市政桥梁的负担[3]。高阻尼橡胶不同于普通橡胶,高阻尼橡胶经过化工处理后具有更强的震动间隔性能。目前的高阻尼减隔震支撑座中,橡胶和钢板在硫化物的处理下,性能也出现了改变,橡胶的弹性更强、钢板的强度也显著提高,二者叠加产生的抗震性较高。高阻尼支撑座可以在受到外力作用时,发生更大的形变,将动能转化为弹性势能,高阻尼减隔震的支撑座的性能与橡胶圈面积、位移量设计和钢板强度都有直接关系。
2.铅芯橡胶装置技术
桥梁减隔震装置技术中,铅芯橡胶是非常常用的一种手段。铅芯橡胶装置与高阻尼装置的最大区别,就是橡胶的来源。铅芯橡胶装置使用的橡胶材料是未经过处理的天然橡胶,这种支撑装置造价成本较低,更能够满足市政桥梁的经济性需求。铅芯橡胶减隔震装置中,橡胶结构中加入了抗力更强的铅芯。铅芯可以较好地提升天然橡胶的阻尼,在减隔震支撑座遇到外力作用时,能够产生较好的外力消除和缓解效果。铅芯的耐疲劳性质也较好,在铅芯橡胶装置使用过程中,可以承受长期的应力作用,并且不易出现性能的改变或者损害,对于桥梁减隔震应用目的而言,具有较好的实践性。铅芯橡胶装置的作用原理与高阻尼橡胶装置相似,不同的一点是在震动力传导至铅芯橡胶装置后,反向作用力是由铅芯产生的,铅芯会基于较好的屈服剪力来降低震动力对桥梁结构产生的影响,配合天然橡胶的弹性优势,可以实现对震动能量的吸收和消除。
3.摩擦摆式装置技术
摩擦摆式装置是一种新型的桥梁减隔震技术,摩擦摆式装置结构较之橡胶支座装置更为复杂,这种减隔震装置采用了上下两层的支撑板,其中设计一个双球面结构,双球面可以与支座板进行配合,当有外力作用时,支撑座内部的双球面就会产生来回运动,这种运动会消耗支座受到的震动力能量,从而实现减隔震效果。摩擦摆式装置是利用了物理学中的摩擦和钟摆原理制作而成。双球面结构在上下支撑板之间运动时,会产生摩擦力,摩擦力会降低运动速度,同时消耗掉震动带来的动能。钟摆原理则是起到震动作用力周期的延长效果,震动周期延长就意味着震动速率的降低,从而给桥梁结构带来的震动影响也会被减弱。这种减隔震装置技术还有利于桥梁结构在外力作用后的恢复,桥梁作为一个结构体,如果震动造成的影响难以恢复,就会对桥梁结构性能带损害。利用摩擦摆式装置作为减隔震支座,桥梁结构会跟随减隔震装置对外力进行响应,也就是帮助桥梁结构恢复到最初的位置。摩擦摆式装置在震动力的抵消作用中,主要是用于水平方面的震动力,也及时通过水平运动产生的摩擦力来形成回向力,但是这种减隔震装置对于垂直方向的震动力无法起到效果。在市政桥梁结构的应用中,需要注意减隔震装置技术的使用特点,从而能够基于合理的支座布置来提高桥梁减隔震能力。
结束语:
市政桥梁在现代社会交通领域发挥着重要作用,但由于自然或者人为产生的震动力,会使桥梁结构受到影响,甚至造成桥梁性能的改变,给交通参与者带来安全隐患。在市政桥梁建设中,需要考虑到减隔震的设计和实施。目前的桥梁减隔震技术主要是通过科学合理的设计和装置来实现。通过有效的减隔震措施,可以显著提高桥梁结构的抗震性能,避免桥梁在持续或者巨大的震动力中受到破坏,这对于市政桥梁建设发展而言就有积极的意义。
参考文献
[1]李永红. 市政桥梁设计中减隔震设计要点分析[J]. 现代物业(中旬刊), 2020,498(07):52-53.
[2]张宏杰. 市政桥梁项目减隔震设计要点探微[J]. 科技创新与应用, 2020, 307(15):102-103.
[3]沈昊, 李扬. 市政桥梁设计中减隔震设计要点分析[J]. 城镇建设, 2020, 000(001):110-111.
常州市市政工程设计研究院有限公司 江苏 常州 213003
关键词:市政桥梁;减隔震设计;减隔震装置;震动力
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:(2021)-9-328
市政桥梁的减隔震设计,是桥梁工程的重要内容。在减隔震技术实施过程中,在科学合理的减隔震数值测算基础上进行设计,可以做好桥梁结构的实施准备。桥梁结构还可以采用高阻尼装置技术、铅芯橡胶装置技术以及摩擦摆式装置技术,可以对震动力進行抵消和缓解,从而使最终作用于桥梁结构上的震动力显著降低,保证市政桥梁的使用安全和稳固,推动市政桥梁工程领域的健康发展。
一、市政桥梁减隔震设计作用
市政桥梁是市政工程的重要构成,在国家交通领域发挥着积极的作用。市政桥梁建设中,需要重视减隔震设计和应用,提高市政桥梁的抗震水平,保证桥梁交通安全有序。桥梁减隔震可以在桥梁承受较大的外力时,起到缓解应力的效果。桥梁结构一般为下端中空设计,采用支柱或者钢索来稳固桥身,在市政桥梁的使用过程中,行人和车辆等都会对桥身产生作用力,而地震等灾害对桥梁产生的影响更为巨大,这些所用力会造成桥梁晃动和震颤,严重时会造成桥梁损坏甚至坍塌[1]。基于桥梁减隔震设计,可以采用减隔震装置来降低这些作用力的效果,桥梁承受的力量被减隔震装置分散和抵消后,桥梁整体结构趋于更大的稳定性。市政桥梁减隔震设计,在现代桥梁工程中具有积极的实践价值。
二、市政桥梁减隔震技术措施
(一)减隔震设计技术
市政桥梁减隔震设计中,需要考虑到桥梁应用中会受到的各种作用力,因此在设计桥梁结构时,就要重视桥梁基础的坚固性和稳定性。在桥梁减隔震设计中,应当重视对桥梁基础的夯实,桥梁支撑结构的地基深度要经过严格和科学的测算。桥梁结构具有一定的抗疲劳范围,桥梁所承受的作用力始终处于该范围时,桥梁稳定性较高,而一旦桥梁结构在长期的外力作用下出现了疲劳损伤,就容易出现桥梁结构裂隙甚至断裂情况。在减隔震设计中要遵循抗震原则,对于不同震动对桥梁结构的影响进行分析和验证,通过建立桥梁减隔震模型来形成相关的结论,如结构抗震试验中的线性对应关系等,并通过减隔震效果的干预来确定最佳的减隔震设计方案[2]。减隔震技术应用也对市政桥梁区域等条件有着一定的要求,不同桥梁区域的地质抗震性能都会对减隔震措施的应用产生影响,在设计过程中要避免盲目的减隔震实施,做到科学合理的布局,使市政桥梁减隔震性能标准满足桥梁使用要求。
(二)减隔震装置技术
1.高阻尼装置技术
高阻尼减震装置技术,是基于对震动应力作用桥梁结构时间的延迟原理,降低震动对市政桥梁影响的技术。高阻尼减隔震装置,可以有效延长震动周期和频率,也就是对震动速率进行放缓,这样可以使震动产生的动能被大量消耗,最终作用于桥梁结构上的剩余震动较小,不会对桥梁结构主体造成损害。高阻尼减隔震装置,主要是由具有较好抗震性和缓释性的高阻尼橡胶材料,以及能够具有较高强度的钢板材料结合而成。高阻尼材料制作的减隔震支撑座,用于市政桥梁结构上,可以起到较好的减隔震效果。高阻尼橡胶具有较高的弹性,弹性数值越大,减隔震性能越强。高阻尼装置可以在桥梁结构受到外力作用时,按照作用力的方向产生反向的应力,也就是在水平震动的情况下,高阻尼支撑座会产生水平回向力,回向力会对抗震动力,最终形成能量抵消。在垂直震动的情况下,高阻尼支撑座会产生垂直回向力,回向力会对抗震动力,最终形成能量抵消的同时,会对桥梁结构形成一个支撑作用,帮助桥梁提高负载性能。尤其在地震这样的巨大冲击力下,高阻尼装置具有较强的应用优势,地震产生的巨大震动能量,可以被高阻尼橡胶有效的吸收和缓解,降低市政桥梁的负担[3]。高阻尼橡胶不同于普通橡胶,高阻尼橡胶经过化工处理后具有更强的震动间隔性能。目前的高阻尼减隔震支撑座中,橡胶和钢板在硫化物的处理下,性能也出现了改变,橡胶的弹性更强、钢板的强度也显著提高,二者叠加产生的抗震性较高。高阻尼支撑座可以在受到外力作用时,发生更大的形变,将动能转化为弹性势能,高阻尼减隔震的支撑座的性能与橡胶圈面积、位移量设计和钢板强度都有直接关系。
2.铅芯橡胶装置技术
桥梁减隔震装置技术中,铅芯橡胶是非常常用的一种手段。铅芯橡胶装置与高阻尼装置的最大区别,就是橡胶的来源。铅芯橡胶装置使用的橡胶材料是未经过处理的天然橡胶,这种支撑装置造价成本较低,更能够满足市政桥梁的经济性需求。铅芯橡胶减隔震装置中,橡胶结构中加入了抗力更强的铅芯。铅芯可以较好地提升天然橡胶的阻尼,在减隔震支撑座遇到外力作用时,能够产生较好的外力消除和缓解效果。铅芯的耐疲劳性质也较好,在铅芯橡胶装置使用过程中,可以承受长期的应力作用,并且不易出现性能的改变或者损害,对于桥梁减隔震应用目的而言,具有较好的实践性。铅芯橡胶装置的作用原理与高阻尼橡胶装置相似,不同的一点是在震动力传导至铅芯橡胶装置后,反向作用力是由铅芯产生的,铅芯会基于较好的屈服剪力来降低震动力对桥梁结构产生的影响,配合天然橡胶的弹性优势,可以实现对震动能量的吸收和消除。
3.摩擦摆式装置技术
摩擦摆式装置是一种新型的桥梁减隔震技术,摩擦摆式装置结构较之橡胶支座装置更为复杂,这种减隔震装置采用了上下两层的支撑板,其中设计一个双球面结构,双球面可以与支座板进行配合,当有外力作用时,支撑座内部的双球面就会产生来回运动,这种运动会消耗支座受到的震动力能量,从而实现减隔震效果。摩擦摆式装置是利用了物理学中的摩擦和钟摆原理制作而成。双球面结构在上下支撑板之间运动时,会产生摩擦力,摩擦力会降低运动速度,同时消耗掉震动带来的动能。钟摆原理则是起到震动作用力周期的延长效果,震动周期延长就意味着震动速率的降低,从而给桥梁结构带来的震动影响也会被减弱。这种减隔震装置技术还有利于桥梁结构在外力作用后的恢复,桥梁作为一个结构体,如果震动造成的影响难以恢复,就会对桥梁结构性能带损害。利用摩擦摆式装置作为减隔震支座,桥梁结构会跟随减隔震装置对外力进行响应,也就是帮助桥梁结构恢复到最初的位置。摩擦摆式装置在震动力的抵消作用中,主要是用于水平方面的震动力,也及时通过水平运动产生的摩擦力来形成回向力,但是这种减隔震装置对于垂直方向的震动力无法起到效果。在市政桥梁结构的应用中,需要注意减隔震装置技术的使用特点,从而能够基于合理的支座布置来提高桥梁减隔震能力。
结束语:
市政桥梁在现代社会交通领域发挥着重要作用,但由于自然或者人为产生的震动力,会使桥梁结构受到影响,甚至造成桥梁性能的改变,给交通参与者带来安全隐患。在市政桥梁建设中,需要考虑到减隔震的设计和实施。目前的桥梁减隔震技术主要是通过科学合理的设计和装置来实现。通过有效的减隔震措施,可以显著提高桥梁结构的抗震性能,避免桥梁在持续或者巨大的震动力中受到破坏,这对于市政桥梁建设发展而言就有积极的意义。
参考文献
[1]李永红. 市政桥梁设计中减隔震设计要点分析[J]. 现代物业(中旬刊), 2020,498(07):52-53.
[2]张宏杰. 市政桥梁项目减隔震设计要点探微[J]. 科技创新与应用, 2020, 307(15):102-103.
[3]沈昊, 李扬. 市政桥梁设计中减隔震设计要点分析[J]. 城镇建设, 2020, 000(001):110-111.
常州市市政工程设计研究院有限公司 江苏 常州 213003