摘 要:在我國(guó)的橋梁抗震技術(shù)中,減隔震技術(shù)得到了廣泛關(guān)注與應(yīng)用。文章以減隔震技術(shù)原理為研究切入點(diǎn),開(kāi)展了針對(duì)性技術(shù)研究。其研究?jī)?nèi)容包括了減隔震技術(shù)應(yīng)用條件,當(dāng)前我國(guó)這一技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況以及減隔震技術(shù)裝置在設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容,為這一技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的推廣提供幫助。
關(guān)鍵詞:減隔震技術(shù);橋梁結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);實(shí)踐應(yīng)用
隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)的不斷推進(jìn),各類公路鐵路橋梁建設(shè)成為了地方交通工程建設(shè)的重要內(nèi)容。為了確實(shí)提高橋梁建設(shè)質(zhì)量與壽命,技術(shù)人員在設(shè)計(jì)施工中采用了大量的技術(shù)措施與手段,開(kāi)展了專業(yè)性技術(shù)研究創(chuàng)新工作。在這一研究中,減隔震技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高橋梁抗震性能,進(jìn)而確保橋梁橋體在嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害下,其整體結(jié)構(gòu)依然得到保障。在橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中,這一技術(shù)得到了設(shè)計(jì)者的認(rèn)可,并得到了較為廣泛的應(yīng)用。因此,我們結(jié)合減隔震技術(shù)特點(diǎn),對(duì)其在實(shí)踐設(shè)計(jì)中的應(yīng)用開(kāi)展專項(xiàng)研究,為這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮提供有效理論支持。
1 減隔震技術(shù)類型及技術(shù)原理
1.1 減隔震技術(shù)的主要類型
在橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中,這一技術(shù)可以分為減震與隔震兩個(gè)技術(shù)原理。(1)減震技術(shù)原理。減震技術(shù)主要是利用阻尼與耗能構(gòu)件,在橋梁抗震主要部位改變其結(jié)構(gòu)動(dòng)力性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗震性能的提升。同時(shí)研究者還發(fā)現(xiàn),耗能構(gòu)件在抗震過(guò)程中還可以利用自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),吸收強(qiáng)力震動(dòng)帶來(lái)的破壞性能量,進(jìn)而為橋梁結(jié)構(gòu)受到的震動(dòng)破壞提供緩沖,確保其整體的穩(wěn)定性與完整性。(2)隔震技術(shù)原理。隔震技術(shù)則是通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì),提高橋體抗震性能。其在設(shè)計(jì)中采用了較為明顯的震動(dòng)周期結(jié)構(gòu),使橋梁在震動(dòng)發(fā)生時(shí)可以確保整體結(jié)構(gòu)適應(yīng)地震能量輸入,為震動(dòng)情況下的橋梁提供緩沖保證其整體結(jié)構(gòu)不受到嚴(yán)重破壞。
1.2 減隔震技術(shù)在使用中的原理分析
減隔震技術(shù)抗震性能是通過(guò)其裝置性能實(shí)現(xiàn)的,因此在實(shí)際的使用中技術(shù)人員將其研究重點(diǎn)放在間隔震裝置原理中,確保其抗震性能的發(fā)揮。在實(shí)驗(yàn)漢中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn),減隔震裝置的主要技術(shù)原理就是將地震作用力進(jìn)行分散處理,降低其對(duì)橋體的破壞作用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,其主要的設(shè)計(jì)工作包括以下兩點(diǎn)。(1)抗震裝置延性設(shè)計(jì)。抗震延性設(shè)計(jì)是指在橋體的重要位置,設(shè)計(jì)抗震性塑性鉸結(jié)構(gòu),并對(duì)橋體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)化的構(gòu)造設(shè)計(jì),提高橋體的整體延性。(2)橋體結(jié)構(gòu)控制技術(shù)設(shè)計(jì)。橋體結(jié)構(gòu)控制技術(shù)是橋梁設(shè)計(jì)的重要組成內(nèi)容。根據(jù)橋體實(shí)際情況等因素,設(shè)計(jì)者會(huì)采用不同的技術(shù)措施開(kāi)展設(shè)計(jì)。
2 減隔震技術(shù)在設(shè)計(jì)中的使用條件
雖然減隔震技術(shù)對(duì)于提高殼體抗震性有著良好的促進(jìn)作用,但是在實(shí)際應(yīng)用中這一技術(shù)也受到一定的條件制約。因此在設(shè)計(jì)開(kāi)始前,技術(shù)必須根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)方案,工程所在區(qū)域的實(shí)際情況等因素進(jìn)行全面的技術(shù)分析,已確定是否使用減隔震技術(shù)。應(yīng)該我們多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分析,減隔震技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用應(yīng)符合以下條件。(1)施工周期短的橋梁工程。由于減隔震技術(shù)缺陷,是其難以適應(yīng)施工周期較長(zhǎng)的橋梁工程。因此在設(shè)計(jì)中,技術(shù)人員需要對(duì)工程規(guī)模進(jìn)行有效評(píng)估,確保工程周期符合減隔震技術(shù)的使用條件。(2)高頻波地震區(qū)域。在實(shí)驗(yàn)中研究者發(fā)現(xiàn),減隔震技術(shù)在使用中對(duì)于抵御高頻波地震,且破壞能量高度集中的地震作用最為有效與明顯。因此在設(shè)計(jì)中,技術(shù)人員需要與地質(zhì)勘查人員進(jìn)行溝通與分析,根據(jù)施工地區(qū)地震情況,確定是否使用減隔震技術(shù)。(3)橋梁結(jié)構(gòu)整齊。橋梁結(jié)構(gòu)是否規(guī)范,是設(shè)計(jì)中能否采用減隔震技術(shù)的重要因素。因此設(shè)計(jì)人員需要對(duì)橋梁初期設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究,確保結(jié)構(gòu)規(guī)范度符合減隔震技術(shù)使用條件。同時(shí)技術(shù)人員還需要對(duì)橋梁墩部高度進(jìn)行分析,避免因高度過(guò)高或過(guò)低,影響減隔震技術(shù)的使用。(4)橋體角度方向與運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合技術(shù)要求。在橋梁設(shè)計(jì)與施工開(kāi)始前,技術(shù)人員需要對(duì)設(shè)計(jì)方案與施工實(shí)際情況開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。研究?jī)?nèi)容包括了橋體的角度方向,地面運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)等,進(jìn)行詳細(xì)的觀察與技術(shù)數(shù)據(jù)分析。只有在實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合技術(shù)要求與設(shè)計(jì)要求的情況下,才能在設(shè)計(jì)與施工中使用減隔震技術(shù)。
3 當(dāng)前我國(guó)減隔震技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
減隔震技術(shù)已經(jīng)在國(guó)際橋梁施工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,但是由于我國(guó)引進(jìn)這一技術(shù)時(shí)間較晚,因此技術(shù)尚未完善。(1)減隔震技術(shù)規(guī)范依然有待完善。由于我國(guó)在減隔震技術(shù)研究方面與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面的不足,因此在技術(shù)領(lǐng)域尚未形成完善的技術(shù)規(guī)范。特別是在減隔震技術(shù)設(shè)計(jì)與施工結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與構(gòu)造方面,其技術(shù)規(guī)范不善缺陷依然較大。這種技術(shù)規(guī)范問(wèn)題的出現(xiàn),對(duì)于減隔震技術(shù)實(shí)用效果有著極為嚴(yán)重的影響。(2)配套技術(shù)研究依然落后。減隔震技術(shù)的使用不僅是單獨(dú)的建筑技術(shù),還需要材料技術(shù)、地質(zhì)勘查技術(shù)的配合。但是在我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)中,其配套技術(shù)研究依然較為落后,影響了這一技術(shù)的推廣使用。如在減隔震技術(shù)應(yīng)用中對(duì)于橡膠產(chǎn)品質(zhì)量要求較高。但是我國(guó)當(dāng)前大部分建筑類橡膠產(chǎn)品質(zhì)量較低,難以達(dá)到減隔震裝置使用要求。因此在設(shè)計(jì)研究中,設(shè)計(jì)者必須利用設(shè)計(jì)方案與工藝方案確定橡膠產(chǎn)品質(zhì)量。(3)技術(shù)人員水平依然有待提高。由于我國(guó)這一技術(shù)應(yīng)用較晚,因此其設(shè)計(jì)與施工技術(shù)人員缺乏相關(guān)的技術(shù)資料與實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)。如在設(shè)計(jì)過(guò)程中,大部分技術(shù)人員在選擇減隔震裝置與安裝技術(shù)過(guò)程中,經(jīng)常出現(xiàn)判斷性錯(cuò)誤,造成減隔震技術(shù)使用效果下降問(wèn)題的出現(xiàn)。
4 減隔震裝置實(shí)際應(yīng)用分析
在當(dāng)前的減隔震技術(shù)應(yīng)用中,減隔震裝置應(yīng)用發(fā)揮著重要作用。因此在技術(shù)研究中,減隔震裝置應(yīng)用研究占據(jù)著重要位置。因此我們結(jié)合當(dāng)前各類減隔震技術(shù)裝置的實(shí)際應(yīng)用,開(kāi)展了專業(yè)技術(shù)研究。(1)鉛芯橡皮支座裝置。這一裝置主要是將一至多個(gè)98%以上高純度的鉛芯,安插到高質(zhì)量橡膠中制成的減隔震裝置。其主要工作原理是通過(guò)技術(shù)裝置截面積以及鉛芯直徑配置,完成減隔震阻尼過(guò)程。這一裝置在減隔震實(shí)際應(yīng)用中,具有與軸承配合靈活性大,使用耐久性強(qiáng)的特征。(2)粘滯阻尼減隔震裝置。這一裝置是利用活塞裝置,通過(guò)活塞的前后運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生壓力差,推動(dòng)裝置中的粘滯流體進(jìn)入節(jié)流孔。在這一過(guò)程中,減隔震裝置會(huì)產(chǎn)生阻尼力和耗能,進(jìn)而降低地震對(duì)橋梁的破壞力。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,這一裝置具有以下特征。一是橋墩受力較小。由于粘滯性阻尼裝置在使用中具有較強(qiáng)的受力性特點(diǎn),因此在地震中其對(duì)橋體,特別是橋墩的應(yīng)力較小。因而在地震過(guò)程中,粘滯阻尼器對(duì)于橋墩的破壞性較小。二是不影響橋梁正常使用。由于粘滯阻尼裝置應(yīng)力較小,因此其對(duì)橋梁日常使用不會(huì)造成影響。這也是這一裝置受到技術(shù)設(shè)計(jì)人員歡迎的主要原因。(3)高阻尼橡膠支座裝置。高阻尼橡膠是指在石墨、塑料纖維以及其他添加劑,形成阻尼性較高減隔震阻尼裝置。這一裝置在雖然在使用中具有耗能性高的特點(diǎn),但是也存在減震過(guò)程中發(fā)熱的問(wèn)題。(4)滑動(dòng)摩擦型阻尼支座。這一裝置是利用聚四氯乙烯材料與不銹鋼材料摩擦系數(shù)小的原理,在地震過(guò)程中通過(guò)摩擦力與慣性差,形成橋體的滑移運(yùn)動(dòng)對(duì)橋體進(jìn)行保護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中,這一裝置經(jīng)常被應(yīng)用在中型減隔震裝置設(shè)計(jì)中。(5)金屬阻尼減震裝置。這類裝置利用屈服點(diǎn)低或彈性較低的金屬材料,制成的阻尼裝置。這類裝置在我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)使用較少。
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作者簡(jiǎn)介:陳翔,男,籍貫:湖北武漢。