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我是敢情好的博客
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2018-08-21 10:30:04 | 分类:道路桥梁 | 标签:道路桥梁

受台风“温比亚”影响,苏通大桥桥面遭遇10级台风,导致大桥斜拉索的阻尼器连接螺栓滑丝脱落。根据统计,共有5处发生脱落。作为最主要的受力构件之一的斜拉索被保护下来。真是一件幸事!很多人不理解,会说:好好的桥,遭遇一个台风就受不了,这是怎么回事儿?
我们知道,所有的结构物设计都有个极限。比如50年一遇小震;100年一遇的风;1000年一遇的洪水。如果是核电站,则是按10000年一遇地震设计。具体到苏通大桥来说,对于拉索这样的细长型桥梁构件,极其容易在强风下引起明显振动。比如:涡激共振、风雨共振、尾流驰振、抖振等。尽管我们研究的很多,情况仍然极其复杂。实际上,无论如何,人类都无法预知未来真实发生的极限。这一点是很无奈的,但是我们的结构工程师也是很聪明的,我们也有高明的方法来应对。工程师如何从未知的事情中,把握主动,设计安全的结构物呢?
我们先来看看什么叫未知?下图为前几天,即8月13日发生云南通海1时44分5.0级地震,53TGD台站记录反应谱。苏通大桥的设计师,你们要出名啦_1图中有3条带平台段的曲线,其中最下面一条,是我们做弹性分析时采用的曲线。实际发生的地震(NS、EW曲线)远远大于弹性计算用的曲线,按照一般人理解,这房子岂不是都倒塌光了。比如:用200kg的力推一个70kg的人,还不能把人推倒么?实际情况是,截至13日6:45,据通海县防震减灾局报告,地震已造成1人受伤,2间房屋局部倒塌,这么小的震害,又是为什么呢?
第一,我们要使用结构阻尼耗能的作用。我们知道,地震是一种能量释放,地面上所有结构物都会接收到这个能量。能量有来就有去,那么能量最好的去处是哪里呢?就靠阻尼。结构物自身就带阻尼!现代结构物中,额外大量采用阻尼器。尤其在桥梁结构中,大量阻尼器保障着我们桥梁的结构安全。这次苏通大桥就扎扎实实的用一个案例来证明了阻尼器的功效。阻尼器通过自身能力的消耗,将拉索的振动能量进行消耗。这种方法对各类振动都有效。苏通大桥的设计师,你们要出名啦_2第二,那么是不是有了阻尼器,结构就安全了呢?不是的!阻尼器,只有放在合适的位置,具备合适的强度,其强度不能大,也不能小,需要精确设计,使其在主要构件破坏之前,率先破坏。这需要很精巧的设计能力!这是很大的挑战!工程师想出了一个绝妙的原则:能力保护原则!简单的说:就是保险丝原则。电流通过电线,为了保护某些重要电器,我们设置保险丝。当电流大于一定强度之后,保险丝烧坏,跳闸停电。这样就保护了电器。
与电流类似:风振从小到大,使结构产生内力,力流通过结构构件,阻尼器消耗最大的能量,保护了拉索。风还在增大,增大,增大!在极限情况下,风对结构物的共振越来越强,我们不能奢望结构构件在最最最最大的风振下都能安全,这样的经济成本是无法承担的。这时只能舍弃一个构件,让他破坏,然后改变结构周期,避开风振的共振周期。从而降低风荷载,保护其他构件。那么怎样才能精巧的设计出这样的破坏模式呢?苏通大桥的设计师,你们要出名啦_3能力保护设计原则的实例
如上图左,是按照“内力平衡”计算的结果,我们看到斜拉索承担2,阻尼器承担1;为了在极限状态下阻尼器先坏,我们把斜拉索人为加强到3。这样子,实际工况下,极限状态下阻尼器总是会先坏,达到保护斜拉索目的。这种设计方法是结构设计师非常聪明的发明,值得结构工程师骄傲!
反过来,极限状态下,如果我们把阻尼器设计得比斜拉索还强,你敢想象这个后果么?你敢想象这个后果么?你敢想象这个后果么?
阻尼器在极限工况下失效,成功实现了设计意图,用实践证明了目前桥梁设计方法的先进性,值得点赞!我们建筑结构规范体系里,广泛应用了“能力保护设计原则”;希望有一天能正大光明的在规范里说出来。我们是职业工程师,我们的设计目标是保障桥梁、建筑物在极端情况下还能有一定的安全度,保障人民生命财产安全。这一次,苏通大桥的设计师,你们做到了!为你们点赞!接下来,你们可以去更换阻尼器了!
工程师们,大家都来转起!骄傲的告诉你身边的人,你的工作价值!


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