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[专题] 炼尽黄沙自是金——地震对桥梁抗震产品市场带来的发展 [复制链接]

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桥梁网 发表于 2011-12-21 09:41:06 |显示全部楼层 |          |
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炼尽黄沙自是金——地震对桥梁抗震产品市场带来的发展+ y* e# r$ Z1 Y# _  V

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文/本刊记者 张萍
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2 T; H* m1 w# e' z, P% b4 u

近几年来,全球极端天气异常猖狂,地震、洪水、泥石流等各种自然灾害频繁发生,随着人口密度的增加,震灾所带来的不利后果越发严重,形势极为严峻。对于桥梁而言,作为生命线工程,其破坏不仅仅局限于桥梁本身,对灾后援救工作也造成了极大的阻碍,致使救援人员和物资不能及时抵达受灾现场,严重影响了救灾效果,给国家、社会和人民的生命财产带来了巨大损失。

桥梁是交通生命线工程的重要组成部分,在大震面前,如何才能使百年寿命的桥梁真正做到“百年”?我国桥梁的抗震盲区是什么?在世界灾害频发的当今,桥梁产业链上、下游的众多桥梁企业所面对的机遇和挑战是什么?我国的桥梁抗震产品是否面临发展的瓶颈?桥梁企业如何把握抗震市场的供求脉搏,抢占抗震市场的战略高地?

大地震促进了桥梁抗震技术的进步

当大地震轰然来临之时,无数生命如尘埃般殒灭,无数道路和桥梁被瞬间撕裂,但历史上每一次破坏性地震都会促进桥梁抗震技术的进步,这主要体现在规范的进步上。

据庄卫林介绍,人类在1906年第一次记录了发生在美国旧金山大地震中的桥梁震害。在这之后,世界上又发生多次对桥梁抗震设计影响重大的破坏性地震,对这些地震的观测和震害的调查,对结构抗震理论的发展和结构抗震措施的完善起到了巨大的推动作用。日本学者佐野利器对1906年美国旧金山大地震的现场调查及其后的研究,导致了佐野利器和真岛健三郎间的“刚-柔”之争,这些研究和争论对于人们认识结构的地震响应特点有较大的推动作用;1923年关东大地震后,日本制定了世界上第一部桥梁抗震设计规范,使桥梁抗震第一次有了依据;美国1971年圣·费尔南多(San Fernando)地震,使人们认识到结构的延性对于其抗震性能的重要性,成为美国抗震工程学研究的转折点,桥梁抗震设计放弃了单一强度指标,逐渐形成了延性抗震体系,同时促进了对结构减、隔震的研究,以及随后的结构振动控制研究,并在1981年形成了AASHTO抗震规范和加州的Caltrans规范;1991年日本阪神地震后日本对其桥梁设计规范进行了较大的修改,对防落梁系统的位置、作用、系统的设计方法做了明确的规定,对减、隔震技术的大规模应用起到了较大的推动作用。在我国,1976年的唐山大震使桥梁遭到严重破坏,滦河大桥全桥震毁,中等以上破坏的拱桥达16座,震后唐山地区需重建和修复的桥梁占桥梁总数的56%,巨大的震害使我国真正开始重视桥梁的抗震问题,也大大推动了我国桥梁抗震的研究工作,并于80年代末对桥梁抗震规范进行了修订。

2008年汶川地震发生后,交通运输部科技司及西部交通建设科技项目管理中心相继启动公路抗震减灾系列科研项目,形成“汶川地震灾后重建公路抗震减灾关键技术研究”重大专项。震害调查工作和典型震害机理研究工作已基本完成,后续研究工作仍在深入开展。已完成的研究表明,对桥梁抗震而言,抗震概念设计比计算分析更为重要,抗震措施的合理采用往往起到事半功倍的效果。应将减隔震技术、防落梁技术、延性设计等作为一个系统来考虑。汶川地震对我国桥梁规范的发展也有较大的促进作用,颁布了《公路桥梁抗震设计细则》,并修订《公路工程抗震设计规范》。在这两部规范中采用了延性抗震和减、隔震设计的理念,吸纳了汶川地震的桥梁震害经验,较1989年版《公路工程抗震设计规范》有了质的变化,对我国桥梁抗震的发展起到了巨大的推动作用。

以减隔震技术为代表的

抗震新技术在

日本、美国、新西兰等国

应用较早

但国内发展相对滞后

其配套产品发展

也相对缓慢

抗震理念的进步促进了桥梁抗震产品发展

大地震在带来巨大生命财产损失的同时,也大大促进了桥梁抗震技术的进步,这一方面体现在抗震设计理念和技术的进步,另一方面则体现在抗震产品的研发和进步。

20世纪70年代以来,桥梁抗震设计理念得到了巨大的进步,抗震设计不再单纯依靠结构自身,产生了减、隔震技术、被动控制技术、半主动控制技术和主动控制技术等抗震新技术。圣·费尔南多(San Fernando)地震后,减、隔震技术在20世纪80年代已为美国公路桥梁抗震设计标准AASHTO规范所接纳,并作为一种基本的抗震手段得到应用。阪神地震后,日本大力推行减、隔震技术,并形成了减、隔震、主梁限位、防落梁一体化的设计理念。

抗震新技术应用大大促进了抗震产品的研发,出现了不同作用机理的多种抗震产品。主要包括:以铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座为代表的减、隔震产品;以阻尼器、防落梁装置、主梁限位装置为代表的耗能、限位产品;以TMD(调谐质量阻尼器)、TLD(调液阻尼器)为代表的被动控制产品;以磁流变阻尼器为代表的半主动控制产品等。其中以减、隔震产品和耗能、限位产品最为成熟,应用最为广泛。

抗震新技术的应用和抗震设计理念的进步,给桥梁抗震产品带来巨大的市场机遇。中国工程院院士、工程结构与工程抗震减灾专家周福霖说,日本已有3000多栋隔震房屋,但中国只有1000多栋。隔震减震房屋在日本已非常普遍,可在中国还有很大的发展空间。他认为,隔震、消能减震和控制都是“以柔克刚”抗震的好途径,是未来的发展方向,其效果远远好过加粗房屋构件的“硬抗”途径。

“地震是不可避免的,现在抗震的趋势就是使我们的工程技术能够适应大的地震。”周福霖强调,“桥梁是城市生命线工程,因此要比一般的建筑工程更注重防震。而在具体实施上,既要提高标准,又要推广新技术,同时要加强设计人员和业主的社会责任感。”

据庄卫林介绍,以减隔震技术为代表的抗震新技术在日本、美国、新西兰等国应用较早,但国内发展相对滞后,其配套产品发展也相对缓慢。目前采用减、隔震技术的桥梁并不多,未形成一个较为成熟的抗震产品市场。汶川地震桥梁震害的调查结果表明,桥墩受损的数量远小于日本阪神地震、美国北岭地震,即使是板式橡胶支座这样的简易减、隔震装置也起到了良好的保护桥墩的作用。此后,随着桥梁减、隔震技术的推广使用,包括隔震支座、高阻尼橡胶支座、阻尼器、防落梁装置等在内的桥梁抗震产品也迎来了井喷式的发展期。目前抗震产品市场正在趋于成熟,抗震产品的开发已成为桥梁产品生产厂家重要的经济增长点之一。“以前部分生产厂家,只是在帮日本等多地震国家加工生产,而国内桥梁应用这些产品并不多。但汶川地震后,很多生产厂家如雨后春笋般蓬勃发展了起来,高烈度地震区的公路建设中比较广泛地使用了这些产品。”庄卫林说。

随着我国基础设施建设的逐步推进,抗震新技术及相关产品必将受到更广泛的关注,其市场前景广阔。

随着桥梁减、隔震技术

的推广使用

桥梁抗震产品也迎来了

井喷式的发展期

目前抗震产品市场

正在趋于成熟

抗震产品的开发已成为

桥梁产品生产厂家

重要的

经济增长点之一


% [# v  c. S% d; B* r& {2 O

桥梁抗震产品研发中存在的问题

毋庸讳言,目前桥梁抗震产品也面临着一些问题。

首先,目前的抗震产品多为引进、消化后进行生产的,自主创新的产品不多,尤其是采用新原理、新构造的产品不多。以减、隔震产品为例,无论是铅芯橡胶支座还是高阻尼橡胶支座均为引进的国外技术。当然,随着对汶川地震桥梁震害研究的深入,这一现象正在改变。例如通过对汶川灾区公路桥梁的调查结果表明,灾区桥梁防震挡块的病害以开裂、局部破损或完全损毁为主,部分桥梁存在过大位移,甚至出现落梁的情况。技术人员研发了新的限位装置——三向限位弹塑性挡块应用于全线桥梁,在部分墩梁相对位移较大的桥梁中,还研发了防落梁缓冲链,上述两种产品无论是原理还是构造均为自主创新。

其次,市场还不够规范,存在一些不和谐的声音。“现在的厂家很重视研发,许多都是和科研院所联合在一起,形成了一个科研团队。因此,产品的实用性更强了。但随着生产厂家的日渐增多,无法避免地会出现恶性竞争,有一些产品的质量不太稳定,如何规范产品质量和市场行为,使产品更好地符合相应的技术要求,保证产品的耐久性,还需要全行业的共同努力。”庄卫林强调。

再次,目前抗震产品的价格较高,在一定程度上阻碍了抗震新产品的应用。我国西部地区属于地震的高发区,随着我国西部大开发的进行,毫无疑问,桥梁抗震产品的市场需求将会越来越广阔。而面对广阔的市场需求,庄卫林强调,对于桥梁抗震产品,在把它系列化之后,面临的首要任务,就是降低造价。“大量的地震发生在西部欠发达地区,面对有限的经济资源,如果在抗震产品方面花费很多的资金,也是不太现实的。”

第四,在开发新产品的同时,如何充分利用好现有产品,尤其是价格低廉、适合于大规模应用的产品,也是抗震产品发展中需解决的问题之一。据庄卫林介绍,从整个汶川地震桥梁的震害来看,传统的板式橡胶支座也起到了较好的隔震作用,随着地震的发生,梁体随之发生位移。但位移之后,能量也随之消耗,从而有效地保护了下部的结构。在经济方面,传统的橡胶支座在价格上很占优势,损坏后更换也容易,这也是需引起业内重新考虑的地方。

第五,桥梁抗震产品规范的“缺失”。随着地震的频繁发生,我国的桥梁抗震规范虽仍有可待提高的空间,但同时,也取得了不小的发展。而我国的桥梁抗震产品却因诸多原因,仍面临着规范和检测标准“缺失”的境地。

据庄卫林介绍,对于我国的桥梁抗震产品,许多仍处于研发阶段,其中,有一些产品已经运用到工程中,但在行业内还没有形成统一的标准,大多只是使用厂家的标准。因此,对这些产品并没有一个合理的评价。产品规范的缺失也在某种程度上制约了相关产品的发展。因为没有相应的标准,设计方只能提出一些指标参数的要求,由厂家来完成设计,使相应的抗震产品满足其要求,在这一过程中就要看厂家对于设计的理解能力了。

最后,抗震产品生产厂家与工程技术人员的互动机制有待进一步加强。工程技术人员抗震理念的转变需要一个过程,若生产厂家提供足够的技术支持,则可大大缩短理念转变的过程,而理念的转变又将促进产品的应用,从而形成一个良好的互动机制。例如减、隔震支座在我国推广应用缓慢就存在设计人员对产品不了解,从而不能放手应用的问题。四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院在雅泸高速公路和灾后重建公路的设计中,与OVM等厂家紧密合作,不仅开发了新产品,也顺利地推动了减、隔震技术在公路建设中的应用。

我国西部地区属于

地震的高发区

随着我国西部大开发

的进行

毫无疑问

桥梁抗震产品的市场

需求将会越来越广阔

预警先行 防患未然

2008年6月14日,在我国四川汶川大地震发生后仅一个月,日本东北地区也发生了强烈地震,其震级为里氏7.2级,由于震源浅,烈度也相当高。但是,此次地震在日本仅造成10余人遇难,并没有造成大范围的人员伤亡。究其原因,虽然在震级、震源、震区地形地质情况以及建筑物抗震性能、公众防震能力等方面与汶川地震有所差异,但日本政府所推行的“紧急地震速报系统”发挥了重要的作用。

因此,有不少专家建议,我国应加快推进地震预警技术的研发和应用,增加科技投入力度,尽快研发、完善地震预警技术,优先在地震多发地区试行地震预警,建立地震预警信息的发布、传播和应用机制,力争在第一时间把地震信息传递给社会公众和有关部门。同时,可以借鉴日本的成功经验,以经济发达、地震活动性较强的大中城市、大型水电枢纽、核设施、主干输油输气管网以及易发生次生灾害的重大工程为示范对象,开展城市与重大工程地震预警示范系统建设,逐步将自动紧急处置技术纳入安全运行控制系统,提高重要城市、重大基础设施与生命线工程应对地震突发事件的能力。

目前,美国、日本等发达国家非常重视震灾防御方面的研究与资金投入,并取得了较为显著的成效,值得我们借鉴和思考。因此,有不少专家呼吁,我国应加大力度,重视灾前预防和震时综合防御工作,集中力量解决地震灾害的主动防御和相关应急救援的技术问题。如发展活断层探测技术、地震区划技术、农居地震安全技术、山区地震地质灾害预测与防治技术、灾害快速评估技术等,以便更好地以人为本,取得地震灾害的防御实效。

唐朝诗人杜牧在《阿房宫赋》中写道:“秦人不暇自哀,而后人哀之;后人哀之而不鉴之,亦使后人而复哀后人也。”在汶川地震发生不到两年后,我国青海省玉树县又发生了7.1级地震,无情的灾难事实再次警告我们,加快推进防震减灾工作刻不容缓。尽管我国抗震减灾事业取得了长足发展,但总体而言抗震减灾的基础还十分薄弱,与经济社会发展的需求仍有很多不适应,与发达国家相比,也有较大差距。

往者不可谏,来者犹可追。在无情的自然灾害面前,桥梁工作者如何结合应对汶川地震、玉树地震的实践经验,着力加强防震减灾工作中的薄弱环节,深入探索我国防震减灾事业发展的新模式、新途径,研发出适应高烈度地震的桥梁抗震产品,促进我国的桥梁抗震产品市场更好地升级换代,从而制定出应对巨大灾害的长远规划和工作措施,全力推动我国防震减灾事业向更深层次、更高领域、更高水平迈进,是所有桥梁人需要认真思考的严峻课题。

桥梁工作者应结合

汶川地震

玉树地震的实践经验

研发出

适应高烈度地震的桥梁抗震产品

促进我国的桥梁抗震

产品市场

更好地升级换代


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lyq110 发表于 2015-12-7 15:31:53 |显示全部楼层
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