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探究铁路桥梁减隔震设计参数与适用方法

2020-09-16 145 上传者：管理员

摘要：以汶川地震所带来影响为切入点，结合铁路桥梁所表现出特征与诉求，对减隔震设计所适用方法和参数进行了分析，内容涉及能量设计、动力设计等方面，希望能够给人以启发，使日后所建设工程拥有更为理想的抗震能力。

关键词：
公路水路运输
减隔震
动力设计
设计参数
设计方法
铁路桥梁
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在社会经济持续发展的当下，铁路桥梁逐渐成为建设主体，并给日常生活带来极大影响。信息时代的到来，使得原有设计方案不再具备普适性，这就要求有关人员以桥梁技术为切入点，结合减隔震设计所面临不足，拟定切实可行的方案，在确保工程安全的前提下，对其寿命进行延长，使铁路桥梁被赋予效能得到应有发挥，本文所研究课题的社会价值不言而喻。

1、实际案例分析

近几年，地震灾害频繁，铁路桥梁所受影响较为突出，无论是经济损失，还是群众伤亡，均面临十分严峻的形式。本文以汶川地震给某铁路桥梁所带来影响为依据，对减隔震设计加以分析，供相关人员参考。

某铁路桥梁位于汶川某地，7.2级地震产生地震波的峰值加速度极大，所形成破坏力及冲击力有目共睹。灾后，当地铁路局对出现开裂、支座破损等问题的铁路桥梁进行了统计，数量高达300余座，即便对部分桥梁进行了处理，铁路运行质效所受到影响仍十分直观[1]。有关人员以减隔震结构为核心，对某工程进行深入分析，所得出结论如下:铁路桥梁遭到破坏的部分，均以混凝土为主要材料，这主要是因为混凝土结构未对防水及抗震系统加以设置，受地震所产生荷载的影响，少数承重构件被压溃，结构崩塌的情况难以避免。另外，导致上述问题出现的原因还包括:桥梁结构普遍不具备良好延性，地震灾害的出现，使坍塌几率大幅增加;有关人员对现场数据的了解及掌握有限，拟定设计方案时，未对抗震能力引起重视，致使坍塌问题出现。

现有研究及所得结论表明，汶川地震所产生荷载，致使少数铁路桥梁出现严重损坏，而上述问题形成的原因，主要是设计人员未对减隔震引起重视，并且未对多方因素加以考虑，便对设计参数加以应用。基于此，在对相关工作进行落实时，设计铁路桥梁的人员，应将更多精力与时间花费在减隔震设计方面，确保自身可及时处理所发现问题，综合运用现有技术，对减隔震设计所处水平进行提高，工程结构自然可得到优化。

2、减隔震设计情况

虽然铁路桥梁对土地利用率的提升有积极影响，但较大荷载的存在，无形中增加了可能使铁路桥梁受到影响的外界因素的数量，以不均匀沉降为代表的诸多问题随之出现，要想使铁路桥梁拥有更为理想的寿命，避免外界因素所带来影响的扩大，最有效的方法便是对减隔震设计加以分析，明确施工侧重点，确保有关人员可实时跟进工程建设情况，通过对其安全动态进行监测的方式，使人民安全得到有力保障。

在实际施工时，下列问题的出现频率较高:

1)基本设计所适用计算方法以弹性理论为主，将优化桥梁强度视为设计目标得以实现的先决条件，如若出现地震灾害，利用上述方法所设计工程，极易被冲击力所影响，面临严重破损的威胁。

2)未对支座动力引起重视，所选用减隔震方法有较为明显的不足存在，且未对不同部位对应减震能力加以分析，由此而引发的问题，便是参数科学性与可靠性无法得到保证。

3)未将车辆安全纳入考虑范畴，忽略了地震所产生冲击力，致使结构出现明显位移的情况。上文所提及内容，均与减隔震设计能否取得理想成效存在密切联系，有关人员应尤为注意。

3、设计参数与方法

3.1设计参数

信息时代的来临，使对参数进行获取的传统方法，面临着被淘汰的命运，智能化及自动化成为主要趋势。对减隔震而言，设计参数发挥着重要作用，从工程建设的角度看，设计参数代表着基本数据，对其加以应用，既可使减隔震设计拥有更为理想的质效，还能够为后续工作的贯彻落实做铺垫，铁路桥梁所表现出抗震能力，自然较过去更为突出。

在前期准备阶段，有关人员应对选取及分析模拟参数引起重视，综合考虑多方因素，核查所选定参数是否合理，通过对信息进行反复提取的方式，达到增强精准度的效果，参数被赋予效能，通常可因此而得到应有发挥。研究表明，参数分析主体，通常为动力参数、支座参数与结构参数，上述参数均由减隔震设计加以反映并得到利用。某铁路进行减隔震设计所应用计算模型如下:

其中，Kx为计算变量，即设计参数，有关人员可经由ANSYS或类似软件，对设计进行优化。事实证明，利用混合函数对数据信息进行整合，并经由多次循环与迭代设计相结合的方式，确保现有不足可得到有效弥补，对后续分析工作的开展有积极影响。

以为例，对管理工作进行落实时，有关人员应将重心放在约束设计、变量分析等方面，其中，q为惩罚因子，对函数是否受约束起决定作用;M0为函数初始数值，强调以现有计算方法为依托，对潜在问题加以解决，通过全方位开展管理工作的方式，为其形式的创新指明方向[2]。除此之外，要想使参数得到优化，以下内容也应引起重视:将屈服刚度、屈服强度纳入管理范畴，结合强度在屈服前后所表现出特征，确定可使问题得到彻底解决的优化措施。

3.2设计方法

由汶川地震给桥梁所带来震害可知，在减隔震设计领域，我国仍有较为明显的不足存在，铁路桥梁受地震影响十分直观，对减隔震设计所适用方法进行探究，其意义有目共睹。

3.2.1能量设计

现已投入运行的铁路桥梁，均有基本能量存在，抗震能力自然会受到一定程度的影响。一般来说，建材对铁路桥梁结构所表现出强度的影响，通常较为直观，因此，在对设计工作加以落实时，有关人员应以减隔震需要达到的强度为依据，综合考虑多方因素，不断调整并优化设计方案，只有这样才能使铁路桥梁拥有理想的抗震水平。

3.2.2动力设计

以铁路桥梁为主体所开展减隔震设计及相关工作，均要借助结构动力所适用设计方法，即:以信息技术为依托，对地震给结构所带来破坏进行模拟，再通过细算的方式，对位移速度加以明确，得出最终结论[3]。在落实上述工作时，有关人员应明确不同因素给桥梁结构所带来影响，借助动力模型完成深入分析，为管理机制的拟定做铺垫，随后，以模拟结果为参考，对参数进行编制与调整，确保所制定方案拥有理想效果。除此之外，有关人员还应对车辆模型进行制作与分析，用来佐证设计工作和现行规定的契合度，避免一旦有地震灾害出现，在铁路桥梁行驶的车辆，面临不必要的安全威胁。

3.2.3延性设计

调查结果表明，世界各国均有地震灾害导致铁路桥梁被损毁的情况出现，行人与车辆安全性，通常难以得到保障，导致地震所造成影响难以得到控制的原因，主要是工程延性不足[4]。由此可见，从事设计工作的人员，对铁路桥梁进行设计时，通常要花费更多时间，用来对延性设计加以完善，以弹性理论所涉及信息为依据，以延性特点为参考，通过持续强化延性效果的方式，使抗震水平得到显著提高。除此之外，在条件允许的情况下，有关人员还可对模拟实验进行引入，旨在增强弹性分析所得结论的精确度，以基本构件为对象，通过延性计算的方式，将地震破坏力维持在可控范围，系统结构自然会表现出更符合预期的防震能力与效果。

3.2.4强度设计

增加桥梁强度是减隔震设计的主要方法，有关人员应对地震所带来冲击力进行深入分析，明确可使结构得到优化的策略，结合固有强度，对设计标准加以明确，以强度临界值为切入点，完成减隔震设计及相关工作[5]。事实证明，这样做通常可取得事半功倍的效果。

3.2.5注意事项

地震所产生荷载主要作用于工程结构，不仅会导致铁路桥梁破损，还会给人员安全带来威胁，对减隔震性能有增强效果的方法，均以人员安全为核心，强调对地震灾害所带来影响加以控制，并将伤亡损失降到最低。要想使减隔震设计呈现出理想效果，有关人员应对以下内容引起重视:首先，对基本设计所适用计算方法加以明确，以弹性理论为依托，通过全面分析防震结构的方式，为桥梁强度提供有力保障，确保即便有大型地震发生，所产生冲击力仍然不会给铁路桥梁带来无法弥补的影响;其次，将支座动力纳入重点分析范畴，对常见设计问题及所遵循原则加以明确，有针对性的弥补现存不足;最后，以不同部分所承担冲击力的比重为依据，完成参数分析工作，确保参数选择所面临问题，均可得到有效解决[6]。

4、结语

通过分析上文所叙述内容可以看出，在落实设计减隔震的工作时，有关人员应以科学理念为依据，对设计方案进行调整，通过优化参数的方式，确保减隔震设计达到理想水平。对参数优化设计及相关工作而言，要想取得预期成效，主要是对支座参数加以明确，以动力参数为参考，对不同环节进行协调，事实证明，这样做对参数普适性与可行性的提升有积极作用。

参考文献：

[1]刘正楠,陈兴冲,张永亮,等.考虑行波效应的无砟轨道铁路桥梁纵桥向地震响应[J].振动与冲击,2020,39(4):142-149.

[2]白全安.新型减隔震装置在高速铁路桥梁中的应用研究[J].铁道工程学报,2019,36(10):66-71.

[3]帕提曼·买买提明,纳曼·麦麦提,努尔斯曼古丽·尧力瓦斯,等.对铁路桥梁减隔震设计方法及设计参数的探讨[J].绿色环保建材,2019(2):111,113.

[4]杨华平,钱永久,樊启武,等.近断层区域减隔震铁路桥梁地震动强度指标选取研究[J].地震工程与工程振动,2017,37(6):31-42.

[5]郑晓龙,金怡新,吕娜.E型钢阻尼支座的设计与减震性能分析[J].铁道工程学报,2015(2):13-15.

[6]李一鸣,虞庐松,南鹏.高烈度地震区曲线连续梁桥的减隔震方案研究[J].铁道建筑,2017(9):55-58.

姚瑞平.铁路桥梁减隔震设计方法及设计参数分析[J].山西建筑,2020,46(18):157-159.