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[国外桥梁] 自然之力——阿尔及利亚铁路高架桥的地震防护 [复制链接]

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weixinyu 发表于 2017-4-17 10:56:06 |显示全部楼层 |          |
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图1 4座高架桥的施工工艺将采用渐进式架桥法

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        阿尔及利亚国家铁路公司Agence Nationale d’Etudes et de Suivi de la Réalisation des Investissements Ferroviaires(ANESRIF)将为该国一条新铁路线上的4座高架桥安装抗震防护设备。该铁路线位于阿尔及尔市西部地震风险最高的地带,是一条连接Birtouta 和 Zeralda两地的双轨电气化铁路,主要由Yapi Merkezi 公司承建。6 T+ D) t+ [( A
       专业分包商Freyssinet公司的主要任务是提供一系列产品和服务,包括抗震设备检测、桥面板设计、桥面施工工艺改进、桥梁支座、伸缩缝、抗震防护设备、预应力架桥机的供应及架桥施工。该公司提出了一种兼具专业与经济优势的解决方案。该方案通过正常的施工,把抗震设备作为固定监测点。通过优化预应力系统,既减轻了桥墩和桥桩的体积,同时也减轻了桥面板的重量。此外,通过优化拖拉架设法,使施工工期也得以缩短。4 `# e' P" F+ ]9 A7 c( i" p& ?
       这4座铁路高架桥分别由9~17节跨径组成,长度从334m~660m不等。中跨长40m, 交叉截面为后张拉混凝土箱梁。& }# @, I2 U- t& [9 \! `
       其中,两座大桥的施工方法采用推拉系统,另外两座采用张拉千斤顶系统。0 x! W' R1 E5 x) f2 m
       后张拉法施工分为三个阶段,分别为施工前、施工时和连续阶段。通过渐进式架梁法,桥面板将会被架设在临时支座上。待架设完成之后,永久性支座和抗震设备才会被安装在桥上。0 B  t% e) J+ F4 y
       在正常工作中,为了减小地震能量和震后结构复位, BTZ铁路线的结构就设计并配备了横向和纵向的抗震设备作为监测点。这项设计是监测工程约束条件下的自然反应。
6 ]: L) a) t0 q3 J) g# H0 O% Z: E0 L       根据当地地震条例,阿尔及利亚公共工程抗震规范(RPOA 2008)规定,铁路在经历极限地震作用力下,仍然要能够保持运行。因此,结构的特性就必须保持在弹性场中。这也就意味着,地震能量不能被塑性铰消除,这将给桥梁支座、桥桩和基础增加很大的力。
5 r4 J4 c( \2 O. m- y       另外,这里的土质并不好,土层多为易碎的沙石、粉砂黏土和壳状黏土。因此,初始设计方案就必须面临要打大量的长桩。
3 J: }' ?8 b  ~7 r0 O' o' E        通过安装抗震设备优化初始化解决方案。给4个结构分别制作一个梁有限元模型,再在桥墩和桥面板之间加入非线性因素,代替减震设备。非线性时序分析将用来检测结构的抗震设计,和决定用以减轻结构和流体阻尼器的尺寸。该阻尼器通过影响结构和基础的四个系数之一,来减小桥梁所承受的地震作用力。
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图2 安装中的横向lsosism预应力阻尼弹簧


, U4 q" I: \/ u% L" o# ]       在这种方案中, 两种耗能减震器将得到应用—— Freyssinet流体阻尼器和Freyssinet预应力阻尼弹簧。该阻尼弹簧具有三大作用:1.在正常运作过程中作为固定监测点; 2.在地震时起到耗能减震的作用;3.地震后能够保持结构复位。  f9 t, y* O% ?, S: A8 Q
       该设备将对4种结构起到横向和纵向的防护。为保证铁路在正常运作时和地震中的平稳行驶,桥台上安装了纵向预应力阻尼弹簧,所有的中心桥墩也都安装了横向阻尼弹簧。横向和纵向阻尼器的增加,提高了整体的阻尼水平。中心桥墩的所有支座,都是自由滑动的盆式支座和端形桥墩。端型桥墩没有阻尼弹簧,依靠安装的弹性支撑来减小水平位移。
  d% h# E+ c: C       根据NF EN 15129规范,Freyssinet发展了lsosism抗震防护范围,提出了一系列针对该设备的安全因素和经过验证的试验,并制定了一套符合通用规范的标准设备目录。
; e7 W- l' W' Y- A; `       为了对该项目中的4座高架桥进行防护,考虑了两种不同的选项:一种是为了优化产量,通过目录选择一种标准型号的设备;另外一种是为了最小化每根桥墩所承受的力,选择定制个性化的设备。因此,考虑了桥墩的加固和桩的规模,最终选择了折中的方案。- c# p. E- f0 E) j/ g8 C
       整体的抗震防护系统是交互式的,也就意味着将使用少数种类的设备和结构部件。其中包括有一定冲程范围的预应力阻尼弹簧,一种有一定阻尼水平范围的纵向流体阻尼器,两种有一定阻尼水平范围的横向流体阻尼器,4种有不同冲程的盆式支座,一种有不同滑动板的层压弹性支座,两种熔丝组件以及两种伸缩缝。2 K( W# @+ x4 g& [1 g" T* f
       为了验证地震防护设备,根据NF EN 15129规范进行了一系列全面的测试。包括压力测试,发现设备可以承受125%的标准压力;低速测试为了确保在缓慢移动下满足性能要求,如在热胀条件下;在最高300mm每秒和±280mm冲程下的性能测试。- U/ r7 A" L# H: h  q& y- g
另外,通过重复的压力循环,将会测试设备的耗能减震能力,使用寿命中的密封器的强度和设备全部冲程,也同样会得到测试。
7 w$ G6 t, l, X$ p       这些测试都在Freyssinet公司独立的实验室完成,对于更高速度的测试,则是在意大利欧洲地震工程培训与研究中心完成。所有的测试均取得了圆满成功,验证了该产品系列的可靠性。
0 A4 N2 w6 c, A$ e3 U$ X       BTZ铁路线四大结构安装抗震设备,减轻了桥墩的承重力和桥墩的尺寸,从而减少了工程总造价。施工工法的优化也同时缩短了项目总工期。
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