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
. I/ c/ ~5 z4 q# ? a | 纯滑动摩擦支座(FB) . M, ^+ L, R& }" _( t8 z3 C
| 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。. ?' z& u1 k, R4 J0 ?: |" q, l
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摩擦摆式支座(FPS)
* Y/ e+ U1 G: t; J1 d7 O4 B6 A | 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。
# e) M8 u( u7 m8 o9 u# | |
双曲面球型减隔震支座(DCFP)
4 i. z3 d1 f, D: |# ]6 u" r Z | 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。+ l! C2 a `# C7 [+ z( C
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柔性支承隔震类
' f5 w y1 g- r; w3 @+ F: x | 板式橡胶支座(RB) 4 M8 L% {9 m% U" `3 E+ L) t
| 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。
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铅芯橡胶支座(LRB) + A6 E D1 j9 N. d0 \7 y
| 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。
9 ^7 k9 D6 b; f* N, s1 X* o |
高阻尼橡胶支座(HRB)
$ A. Z* N5 F# v2 ]6 T' A2 Q0 V( j | 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。
+ A+ o" Z6 t% U- K( B& c! Y |
滚动接触隔震类 , q% G' X9 ]* |6 X: u
| 滚轴支座
" E/ `2 o0 z# y9 t0 E' V; ^: f& n | 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。
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金属耗能减震类
) @% Y( n: W. V: S3 W4 c | 弧形钢板条耗能器 7 Z: M& Y% ?, S& ]1 \
| 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。
' `6 s) c; e+ y$ m- H- P# m |
锥形钢悬臂阻尼器
) R; n# I) M* ]" U5 {- e | 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。
" y6 `# n' C6 q$ x7 G3 r5 [, T |
YSD多向耗能支座
! _: { y& h- z" G& p | 提供金属耗能减震技术,在欧洲国家使用广泛。% I# P- }# s/ ?3 S! z
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粘滞阻尼耗能减震类
, f% r" h1 t' ~7 {/ C) F | 液体粘滞阻尼器(FVD) & a: F3 M% |! v' _) w. h) j
| 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。
+ j/ z1 @2 Z5 q. x! k7 } |
液体粘滞弹簧阻尼器
; h& O% M+ ^# \8 t" u' D8 W8 B. d | 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。
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Lock-up锁定技术类
1 m: H; L A$ B0 P6 P. ` ^3 m7 e | 限位阻尼器(Lock-up)
0 ?0 K+ r5 y! C/ F8 z | 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。" y4 c$ @4 V" u% P
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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。