地震災(zāi)害對鐵路橋梁及影響及其抗震設(shè)計(jì)與減隔震控制研究-閱讀頁
2025-02-02 15:59本頁面
【正文】 剛度較高墩大，地震波傳來時(shí)，矮墩的地震響應(yīng)（剪力）比高墩大很多，因此要重視一聯(lián)中矮墩的設(shè)計(jì)，必要時(shí)采取隔震技術(shù)，以減小矮墩的地震響應(yīng)。（4） 應(yīng)重視橋梁剛度突變處的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)重視系梁的設(shè)計(jì)及施工，系梁在抗震中還是起到很大作用。5 地震動(dòng)峰值加速度較高地區(qū)的鐵路橋梁的減隔震技術(shù)的應(yīng)用研究，中國鐵道學(xué)會(huì)于2008年8月27～28日在成都召開了“地震災(zāi)害對鐵路的影響及對策學(xué)術(shù)研討會(huì)”，與會(huì)專家普遍認(rèn)為：鐵路橋梁應(yīng)加強(qiáng)“減隔震技術(shù)”的應(yīng)用，用“減隔震”的設(shè)計(jì)理念代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“抗震”設(shè)計(jì)理念。 減隔震技術(shù)的機(jī)理減小鐵路橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的有效途徑主要有如下兩條：◆ 延性設(shè)計(jì)方法，通過在構(gòu)件的合適位置設(shè)定塑性鉸和仔細(xì)設(shè)計(jì)構(gòu)件的細(xì)部構(gòu)造，可以達(dá)到在地震作用下結(jié)構(gòu)的整體性和防止結(jié)構(gòu)倒塌的發(fā)生。◆ 結(jié)構(gòu)控制方法，包括被動(dòng)控制技術(shù)、主動(dòng)控制技術(shù)、混合控制技術(shù)等，近幾十年來發(fā)展起來的減隔震技術(shù)是運(yùn)用結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制的原理在土木工程結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)減小結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的有效方法。在實(shí)際工程應(yīng)用中，大跨度柔性結(jié)構(gòu)往往采用提供適當(dāng)阻尼的方法，如采用具有減震耗能的粘滯液體阻尼器、彈塑性軟鋼阻尼支座、LUB速度鎖定支座、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）、調(diào)諧液體阻尼器（TLD）等裝置來實(shí)現(xiàn)減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)的目的；而對于普通的小跨度梁式結(jié)構(gòu)，則是采用增加系統(tǒng)的柔性的方法，如采用疊層橡膠支座、鉛芯橡膠支座等裝置實(shí)現(xiàn)隔震，從而減小結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的目的。 減震支座應(yīng)具有如下的功能（1）減震支座除了滿足普通支座的功能外，在列車制動(dòng)力、風(fēng)荷載和中、小地震作用下，橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的水平剛度以滿足鐵路橋梁的使用要求；（2）在大震作用下，隨著橋梁結(jié)構(gòu)水平位移的增加，耗能（阻尼）裝置進(jìn)入耗能狀態(tài)，大量耗散輸入給橋梁結(jié)構(gòu)的地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。 減震支座的類型減震支座類型較多，目前，適合在鐵路橋梁上使用的減震支座的類型主要有如下幾種：（1）彈塑性軟鋼阻尼支座在大震作用下，利用金屬材料（軟鋼）的塑性變形，耗散輸入橋梁結(jié)構(gòu)中的能量，從而達(dá)到減震的目的。 圖51 E型鋼阻尼支座圖52 C型鋼阻尼支座（2）LUB速度鎖定支座在變化速度較快的地震作用、列車制動(dòng)力、風(fēng)荷載作用下，LUB速度鎖定支座能將上部結(jié)構(gòu)傳給橋墩的地震作用合理地分配到多個(gè)橋墩，改變了連續(xù)梁橋僅由一個(gè)固定橋墩承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的慣性力的不合理狀況。圖53 LUB速度鎖定支座（3）粘滯液體阻尼器粘滯液體阻尼器有如下的特點(diǎn)：★ 高速度下，可消耗大量能量，但不給橋梁結(jié)構(gòu)附加任何剛度?！? 有阻尼系數(shù)調(diào)整幅度大、工程應(yīng)用廣泛、產(chǎn)品穩(wěn)定性好、施工維修方便等技術(shù)優(yōu)勢。圖54 粘滯液體阻尼器 隔震支座（裝置）的應(yīng)用狀況隔震技術(shù)是利用隔震層隔斷地震作用由橋墩向梁體的傳播，通過延長結(jié)構(gòu)周期，增加耗能能力來實(shí)現(xiàn)的，從而達(dá)到減小地震對橋梁主體結(jié)構(gòu)破壞的目的。 隔震支座的類型隔震支座類型較多，目前，適合在鐵路橋梁上使用的隔震支座的類型主要有如下幾種：（1）鉛芯橡膠支座%的鉛芯而制成的。鉛芯橡膠支座如圖55所示。摩擦擺式支座如圖56所示。圖511 我國新疆的南疆鐵路布谷孜鐵路橋（6）我國南京夾江大橋安裝了E型鋼阻尼支座（圖512）圖512 南京夾江大橋應(yīng)用的彈塑性E型鋼阻尼支座（7）我國泉州晉江大橋采用了鉛芯橡膠支座（圖513）圖513 泉州晉江大橋采用的鉛芯橡膠支座（8）我國武漢天興洲公鐵兩用大橋在塔梁交接處采用了粘滯液體阻尼器（圖514）圖514 武漢天興洲公鐵兩用大橋（9）臺(tái)灣高速鐵路在很多標(biāo)段上采用了LUD速度鎖定器（圖515）圖515 臺(tái)灣高鐵C291標(biāo)6 結(jié)論本文通過汶川大地震的多座典型橋梁的震害，分析了此次大地震對公路橋梁破壞重而對鐵路橋梁破壞較輕的機(jī)理，根據(jù)鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從鐵路橋梁的抗震概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算設(shè)計(jì)、抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)等三個(gè)方面著手，提出了鐵路橋梁各設(shè)計(jì)階段應(yīng)有主輔之分的抗震設(shè)計(jì)思想，指出了橋梁抗震仿真計(jì)算的精確化和采用減隔震控制技術(shù)是未來橋梁抗震設(shè)計(jì)的趨勢，結(jié)論如下：（1）汶川大地震造成公路橋梁震害重，鐵路橋梁震害輕，應(yīng)加強(qiáng)公路橋的抗震設(shè)計(jì)，確保震后生命線工程的暢通；鑒于此次汶川大地震時(shí)橋梁的震害具有明顯的方向性，在橋位選擇時(shí)注意斷裂的走向，在構(gòu)造措施上加強(qiáng)薄弱位置；山區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮地震次生災(zāi)害（山體滑坡和崩塌）對沿溪沿河的橋梁的影響。在工可研究階段的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)以概念設(shè)計(jì)為主，計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)為輔；初設(shè)階段的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)以計(jì)算設(shè)計(jì)為主，構(gòu)造設(shè)計(jì)為輔；施工圖設(shè)計(jì)階段的抗震設(shè)計(jì)則主要以構(gòu)造設(shè)計(jì)為主，計(jì)算設(shè)計(jì)為輔。橋位場地的選擇，應(yīng)依據(jù)橋址處的地質(zhì)和地形條件，應(yīng)避免地震時(shí)次生災(zāi)害對橋梁的破壞，基礎(chǔ)應(yīng)建在巖石或堅(jiān)硬的沖積土層上。重視抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)。（4）結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算嚴(yán)格來說是近似仿真計(jì)算，橋梁結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算設(shè)計(jì)與抗震概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)相比較，后二者更顯重要。對重要橋梁開展地震安全性評(píng)價(jià)，對于大跨度橋梁和重要橋梁，應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。（7）改變傳統(tǒng)的“抗震設(shè)計(jì)”理念，樹立“減隔震設(shè)計(jì)”的思想，這對重要橋梁和特殊橋梁更有意義?！?〕謝禮立等，《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則》（CECS160:2004，試用)，中國計(jì)劃出版社，2004年， 8～9
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