最近刚完成一个桥梁抗震的课题,结合个人的经验提点看法。具体设计上来说桥梁抗震应该加强两个方面的内容,一个是概念设计、一个是构造细节设计。需要注意的是,这两个东西其实和具体的抗震计算关系不大,大家也都清楚,抗震计算是最不靠谱的东西,地震的东西是算不清楚的,计算只是辅助手段,只是验证概念和细节的合理性。所以设计师需要的是对桥梁抗震设计基本概念和原理的深刻理解。从结构上来说,要清楚哪些结构有利于抗震,哪些结构抗震不利,其中包括桥型、上部结构、下部结构、墩台、基础的处理等等。构造细节措施则包括一些基本的抗震措施,比如支座的选择、挡块的设置等等,还包括构件细节的构造措施、比如墩的箍筋配置、节点配筋构造。下面介绍一点具体的内容:
1.减隔震是从结构上彻底改善桥梁的抗震性能的,但是不同的减隔震技术有其适用范围:我根据常用的减隔震原理的不同,将隔震技术划分为柔性支承隔震技术、滑动接触隔震技术等,滚动接触隔震技术,将减震技术分成金属耗能减震技术、粘滞阻尼耗能减震技术、摩擦耗能减震技术、粘弹性耗能减震技术等,依据以上介绍的各种减隔震技术可以制作出各种不同的减隔震装置。有的减隔震装置集中体现了某一项减隔震技术,而有的减隔震装置则组合使用了多种减隔震技术。在设计选型过程中,有时可以单独使用一种减隔震装置,有时将几种减隔震装置组合在一起使用。例如:
类别 | 装置名称 | 特点 |
滑动接触隔震类 2 `2 }+ j2 e, X6 s4 \9 ]# \
| 纯滑动摩擦支座(FB) 2 X# W& X" H' r2 C7 N
| 提供滑动接触隔震和摩擦耗能减震技术,但是无恢复刚度。对输入地震波频率不敏感,隔震范围较广泛。纯滑动体系可能会导致较大的结构位移,一般与具有恢复能力的构件联合使用。
3 G) z% w1 e& ^$ R# l |
摩擦摆式支座(FPS) ) G' M. \7 n/ [1 v* B# W! y
| 可以提供滑动接触隔震和摩擦耗能减震技术,可以提供恢复刚度,应用广泛。: Z% L& Q6 C% j$ }+ I+ c( x
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双曲面球型减隔震支座(DCFP)
/ i8 w, F$ J. Z. @ M | 基本概念同摩擦摆式支座,但比普通的FPS具有更大的滑动位移范围,同时有更多的设计参数可供结构体系优化设计使用。
" ]7 W1 y! ?/ E+ |$ a |
柔性支承隔震类
: V0 ?2 { {3 J& H3 c, Y n W | 板式橡胶支座(RB) $ Q+ a/ q9 ~1 o: N u. G
| 提供柔性支承隔震技术,但是几乎没有耗能能力,一般需要与其他耗能阻尼装置联合使用。
0 q& ?9 @; X& q2 i/ c4 I* [ |
铅芯橡胶支座(LRB) % ?1 C8 x% Q- H2 o" `' `
| 同时提供柔性支承隔震和金属耗能减震技术,结合了叠层橡胶支座和铅阻尼器的优点,在地震激励下具有较小的水平刚度和较大的阻尼特性。应用最为广泛。8 t% b4 L p% i8 r) E
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高阻尼橡胶支座(HRB) 0 z$ B0 ^9 Q+ P2 J1 r2 F5 C6 ^
| 能够提供柔性支承隔震技术和粘滞阻尼耗能技术,采用特殊配制的橡胶材料制作,其形状及构造与天然橡胶支座相同,但自身具有较好的耗能能力。1 H2 K7 T" s& B) k& C" |. \0 C
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滚动接触隔震类 ! d( n% v B4 C* K5 w2 Y& g
| 滚轴支座 & r) R9 n: u P8 e8 r9 ~% `
| 可以提供滚动接触隔震,隔震效果较为理想,新型滚轴支座扩大了减隔震支座的频率适用范围,摆脱了位移和加速度需求的双重制约。但由于此种支座滚动接触面较小,竖向承载能力有限。) w, D( h% p$ V, T. ~7 J: A
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金属耗能减震类 9 X- R1 U4 E( g3 e$ {- {
| 弧形钢板条耗能器
; V; D R- c7 |) l# p% e# F5 h | 可以提供金属耗能减震技术和恢复刚度,常与其它隔震支座组合使用。; P( a! [ y1 ^6 C, r9 y
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锥形钢悬臂阻尼器 $ `* A/ n+ V, i+ Q; u- O
| 可以提供金属耗能减震技术、恢复刚度和初始刚度。常与隔震支座组合使用。
5 B& G2 G" R. ?6 S( G2 k- r |
YSD多向耗能支座
$ p" O" O" W5 M( B( B; q# T | 提供金属耗能减震技术,在欧洲国家使用广泛。: I- l. e& i( c" t! X: ~1 g: O
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粘滞阻尼耗能减震类
$ E% W4 Q- @8 s ~# J5 J | 液体粘滞阻尼器(FVD)
/ e- d5 ]0 X* N# D9 G | 提供粘滞阻尼耗能减震技术,不对主体结构附加刚度。在缓慢变形下,产生抗力接近于零,不会影响到结构正常使用功能。- O( d8 q( z( r1 [" u
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液体粘滞弹簧阻尼器 % ~ ~1 N, m( I$ q5 T: C! L, l
| 提供粘滞阻尼耗能技术和恢复刚度,在粘滞阻尼器的基础上增加弹簧装置,使粘滞阻尼器具有一定的恢复刚度。* h$ _2 C8 U! I3 z, X$ T) k
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Lock-up锁定技术类
2 {+ K& E, R% ]9 y/ v2 k | 限位阻尼器(Lock-up) 4 i( |. f8 c# [8 o; I% H4 U" r7 o
| 类似速度开关的装置,当速度大于启动值时,装置启动,变成刚性连杆,锁住装置两端点之间的位移。不能直接提供减隔震技术,但可以使各桥墩之间地震力的分配更为合理。4 s% u3 `: I7 h* R5 X, _% g. d
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2.构造细节方面,我在桥墩的构造细节方面进行了研究。桥墩构造细节抗震有效性评估的研究范围包括:箍筋锚固构造有效性评估、箍筋阻止纵筋层间屈曲有效性评估、箍筋阻止纵筋长距离屈曲有效性评估、纵筋锚固构造有效性评估、箍筋约束混凝土有效性评估。我选择这五项构造细节的有效性进行研究,是因为这些构造细节对桥墩的承载能力和变形能力有重要影响。