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    日本隔震桥梁的起源与发展

    2021-06-07    作者:admin  阅读:164次

    日本隔震规划由来已久,其间遭受了几次大地震的洗礼,经过数代学者的探索,开展至今。特别是1995年阪神大地震之后,日本桥梁隔减震技能得到了广泛的运用,积累了丰富阅历,技能日趋老练。

      阪神大地震

      01.

      隔震概念的来源

      隔震的概念由来已久,古代日本在建造寺庙时就沿袭中国传统方法,一层沙一层粘土交互衬托下部基础,比如现存京都的三十三间堂,耸峙不倒已750余年。

      京都的三十三间堂

      自上世纪60年代开端,新西兰、日本、美国等国家就开端了对隔震技能的系统研讨。

      70年代起,新西兰学者W.H.Robinson等首先研制了铅芯橡胶支座,极大地推动了隔震技能的工程运用。

      但是隔震的概念真实运用到桥梁中是在1980年以后。跟着隔震建筑的运用逐步推广逐步开端得到运用,日本的国土交通省,一批顶尖的研讨人员开展了由上至下研制隔减震桥梁的各种尝试。

      经过多年研讨,总算在1991年发表了他们的研讨成果,也便是第一个公路桥梁隔震规划攻略草案。同年日本第一个隔震桥梁——宫川桥竣工,这也宣告了日本桥梁隔震的诞生。

      日本第一座隔震桥宫川桥

      02.

      日本隔震桥梁的开展

      前期的公路桥梁一般都采用钢制的橡胶支座或移动支座。

      在桥轴方向,考虑到桥梁上部结构因温差产生的收缩,一般橡胶支座安置在中心桥柱,其他桥柱和桥台就需求安置滑动支座,以满足上部结构收缩。因此这样的桥梁就需求中心桥柱很强,其他桥柱较弱,因为地震时只要中心桥柱抵抗水平地震力。

      抗震桥与隔震桥的差异

      在隔震桥梁呈现之前就有许多桥梁运用橡胶支座,主要是把地震水平力涣散到各个桥柱上,以增强桥梁整体抗震功能。

      水平力涣散桥不是严厉意义上的隔震桥,其抗震才能的进步主要是靠水平力涣散,但其客观上起到了必定延伸周期的效果,也增加了结构变形才能。

      在1995年兵库县南部地震中,传统式样的抗震桥梁遭受了沉重冲击,钢制支座损害严峻,乃至导致落桥。

      而运用了橡胶支座的桥梁却根本没有严峻的损害,橡胶支座竟无一损坏。从此,日本鼓起建造隔减震桥的潮流,1995年之后建造的新桥梁大部分是隔减震桥,对旧桥进行加固改造时,也经常将桥梁支座更换为隔震支座,采用隔减震的方法增加桥梁的抗震功能。

      03.

      桥梁隔震支座

      橡胶隔震支座从原来单一的纯天然橡胶支座,开展出了加铅芯的LRB和人工合成高分子粘弹性资料的高阻尼橡胶(HDR),乃至高阻尼橡胶中参加铅芯的弹簧束缚型铅芯橡胶支座SPR-S。

      铅芯橡胶支座LRB

      铅芯橡胶支座LRB利用橡胶的弹性变形和铅的塑性耗能别离起到延伸的效果。

      因为铅芯所占比例可以调理,所以在规划上有必定的灵活性。而且LRB的特性安稳,大变形情况下的超弹性硬化现象比较小,但因为铅芯必须被有用束缚,不然就会变成只要橡胶在变形,因此可参加的铅芯是有限度的。

      但是因为LRB需求大量运用铅,其未来对环境的影响还不清晰,所以后来研制了对环境负担比较小的高阻尼橡胶HDR。

      HDR隔震支座

      HDR运用的是人工合成高分子资料,又称之为粘弹性资料,除了用于HDR隔震支座还可用于HDR阻尼器,也有人称之为粘弹性阻尼器或橡胶阻尼器等。

      SPR-S隔震支座

      结合了LRB和HDR两者长处的SPR-S,其耗能才能更是有飞跃性的提高。

      04.

      面对的问题

      尽管在阪神地震等大地震中,隔震支座无一损坏,但是在2011年东日本大地震和2016年熊本地震的时分,均发生了橡胶支座损坏的现象。其间,不扫除规划不当和橡胶支座功能不均一等要素,但其间主要原因被认为是与橡胶支座的老化有关。

      2011东日本大地震损坏严峻

      尽管隔震支座的老化原因还有待进一步研讨,但总体上与其室外运用环境有关,如长期遭到雨水冲刷、紫外线辐射等,还与在桥端阅历反复弹性及转动变形等要素有关。

      因此,隔震支座的后期保护极为重要,一是要对隔震支座进行定时检查保护;二是在规划制作时就要考虑在呈现老化或在地震中受损后可以及时更换。