Antžeminio inkaro technologijos ir tiltų derinys labai pagerina seisminį efektą

Antžeminio inkaro technologijos ir tiltų derinys labai pagerina seisminį efektą:

Žemės drebėjimai užima pirmąją vietą tarp visų stichinių nelaimių dėl savo staigumo ir griaunamosios galios.

Kilus žemės drebėjimo nelaimei, tilto apgadinimas žemės drebėjimo zonoje reiškia gelbėjimo linijos nutrūkimą, o tai tiesiogiai trukdo vykdyti pagalbos nelaimių atveju operacijas, padidina žmonių ir turto bei netiesioginių ekonominių nuostolių skaičių, apsunkina atsigavimą. ir rekonstrukcija po nelaimės.

Kokią žalą tiltams padarys žemės drebėjimas?

Žemės drebėjimo laikas ir vieta yra nenuspėjami, jiems būdingos trumpalaikės ir stipraus energijos išsiskyrimo savybės. Tilto žemės drebėjimo pavojai daugiausia apima šiuos keturis aspektus:

(1) Antstato susidūrimas: sijų kritimo reiškinys, atsirandantis dėl atraminių jungčių gedimo arba substruktūrų gedimo, dažnai įvyksta per destruktyvius žemės drebėjimus, kurių dauguma vyksta tilto kryptimi (tai yra centrinės tilto ašies kryptis). tiltas).

2) Atraminių jungčių pažeidimai: tilto atramos, kompensacinės jungtys, šlyties raktai, atraminės jungtys ir kt. laikomos silpnomis tilto konstrukcijų sistemos jungtimis, turinčiomis santykinai silpnus seisminius rodiklius.

Atramos gedimo forma daugiausia pasireiškia kaip atramos pasislinkimas, inkaro varžto ištraukimas, kirpimas, aktyviosios atramos kirpimas ir pačios atramos konstrukcijos sunaikinimas.

(3) Atramos ir prieplaukos pažeidimai: jei prieplaukos kolona yra pažeista, tilto gebėjimas atlaikyti žemės drebėjimus susilpnėja ir įvyks griūtis.

Seisminiai atramos pažeidimai dažniau pasitaiko žemės drebėjimų metu, dėl pamato laikomosios galios praradimo ir pan., atsiradusių dėl atramos slydimo, platformos ir antstato susidūrimo pažeidimų, atramos pasvirimo.

Nauja tilto seisminė technologija, užtikrinanti puikų seisminį našumą

Daugiau nei 1 milijonas žmonių žuvo per 1 800 5 balų ar didesnių žemės drebėjimų, užregistruotų nuo 2000 m. visame pasaulyje. Tiltai yra labiausiai pažeidžiama transporto tinklo dalis, kai įvyksta žemės drebėjimai, o tai trukdo reagavimui į ekstremalias situacijas, paieškos ir gelbėjimo misijoms bei pagalbos teikimui. galimų mirčių skaičius.

Nors inžinieriai sukūrė konstrukcijas, kurios gali atlaikyti griaunančias gamtos jėgas, tokias kaip ekstremalūs taifūnai, katastrofiškus žemės drebėjimus, tokius kaip 2010 m. Haičio žemės drebėjimas (daugiau nei 310,{2}} žuvusiųjų) arba 2011 m. Tohoku universiteto žemės drebėjimas Japonijoje (daugiau nei 20,{). {5}} mirčių) išlieka iššūkiu.

Siekdama sušvelninti tokio didelio žemės drebėjimo padarinius, Sidnėjaus technologijos universiteto (UTS) mokslininkų komanda sukūrė programą, kuri naudoja antžeminius inkarus kaip pagrindinę seisminio atsparumo sistemą, kad galiausiai apsaugotų tiltus nuo katastrofiškų žemės drebėjimų.

Nepaisant griežtų projektavimo kodeksų įgyvendinimo visame pasaulyje ir technologinės pažangos seisminio projektavimo ir konstrukcijų apsaugos srityje, reikia daugiau nuveikti siekiant sumažinti mirtingumą ir finansinius nuostolius.

Ypač svarbu tai, kad dėl spartaus urbanizavimo padidėjo gyventojų koncentracija seismiškai aktyviose vietovėse, tokiose kaip Japonija ir Indonezija, o po 2004 m. žemės drebėjimo šalyje gyveno 230 000 gyventojų.

Docentas Fatahi ir jo komanda sukūrė pažangų trimatį kompiuterinį modelį, kuris gali imituoti ir įvertinti didžiausią pasaulyje katastrofišką žemės drebėjimą patyrusių inkarinių tiltų seisminį atsparumą.

Jo tyrimai parodė, kad derinant antžeminio inkaro technologiją su tiltais, naudojant kelias didelio stiprumo plienines sruogas, pritvirtintas prie formacijos, galima užtikrinti puikų seisminį tilto veikimą. Gerai žinoma, kad atramos sijų sutvirtinimo atveju tilto antstato judėjimas rimtai pažeidžia tiltą ir net griūva susidarius plastikiniams vyriams lenktoje vietoje. Dėl nesutvirtintų tiltų sijos kris.

Kiti tiltų tipai, pvz., pasvirieji tiltai, sukels tilto antstato sukimąsi ir atsiskyrimą, todėl tilto antstatas atitrūks nuo atramų ir šiek tiek sugadins atramą. Kaip atsitiko per 2010 m. Čilės žemės drebėjimą. Be to, tilto antstato poslinkis padidins šlyties jėgą ir lenkimo momentą tilto pagrindui (įskaitant atramas, polinius pamatus ir atramas). Dėl to reikia padidinti atitinkamos vietos skerspjūvį, kad būtų patenkinti didesnių žemės drebėjimų poreikiai.

Šiuo metu tiltų inžinieriai naudoja klampius slopintuvus, kabelių suvaržymus ir brangius formos atminties lydinius, kad sumažintų tilto antstatų seisminį poslinkį. Šios sistemos riboja antstato poslinkį, perkeldamos dideles ašines jėgas prie atramų ar atramų, todėl padidėja seisminiai reikalavimai, geometrija ir sąnaudos.

Šiame straipsnyje aptariamos naujos konstrukcijos projektavimo principas yra efektyviai pritvirtinti antstatą kietame grunto sluoksnyje už atramos per kelis įžeminimo inkarus, o seisminė jėga bus perduota į dirvožemio sluoksnį per plieninių gijų įžeminimo inkarų sistemą, kuri gali veiksmingai apriboti tilto antstato slydimą pirmyn ir atgal

Žurnale „Soil Dynamics and Seismic Engineering“ paskelbtame žurnale „Isolated Segmented Contilever Bridge Protection“ buvo naudojamas tas pats tiltas ir ta pati seisminė įvestis, kad būtų galima palyginti klampių slopintuvų ir antžeminio inkaro apribojimų poveikį.

Sukūrus sudėtingą trimatį skaitmeninį modelį, šiame darbe išsamiai nagrinėjama struktūros ir dirvožemio sąveika, plastinių vyrių susidarymas ir medžiagos netiesiškumas. Tilto netiesinėje laiko istorijos analizėje buvo naudojami seisminiai signalai iš 1994 m. Northridge žemės drebėjimo, 1971 m. San Fernando žemės drebėjimo, 1995 m. Kobės žemės drebėjimo ir 1999 m. Chi-Chi žemės drebėjimo. Šie seisminiai signalai padarė didelę žalą konstrukcijai.

Antžeminio inkaro modelyje atsižvelgiama į laisvą inkaro ilgį ir inkaro ilgį. Laisvo ilgio dalis imituojama kabelio bloku, o inkaro ilgio dalis – naudojant sudėtingesnes jungtis, kad būtų parodyta netiesinio injektavimo sąveika su gruntu. Injektavimo korpuso ir uolienų formavimosi slydimas imituojamas naudojant netiesinę plastikinę spyruoklę. Rezultatai, naudojami vertinant, apima išilginį antstato poslinkį ir atramų lenkimo momentą.

Rezultatai rodo, kad panaudojus antžeminio inkaro technologiją, tilto antstatas sukėlė atitinkamai 105 mm ir 95 mm išilginį poslinkį Northridge žemės drebėjimo ir Kobės žemės drebėjimo metu. Priešingai, po to paties žemės drebėjimo tiltų išilginis poslinkis naudojant klampius slopintuvus buvo atitinkamai 2019 mm ir 1600 mm. Be to, pagal Kobės seisminį signalą klampumo slopinimo schema panaudojo 90 procentų tilto atsparumo lenkimui, o antžeminio inkaro schema – tik 10 procentų.

Be struktūrinių antžeminio inkaro pranašumų, mokslininkai taip pat pastebėjo, kad klampus slopintuvas gali nutekėti silikono turiniui, dėl kurio klampus slopintuvas gali visiškai sugesti. Todėl komponentą reikia reguliariai tikrinti.

Siekiant patikrinti antžeminio inkaro poveikį normaliam tilto veikimui, taip pat buvo analizuojamas susitraukimo, šliaužimo ir išankstinio įtempimo poveikis. Statybos etapo analizė apima tris etapus: pradinį statybos etapą, vienerius metus po užbaigimo ir 30 metų po užbaigimo.

Atliekant statybos etapo analizę buvo nustatyta, kad antžeminis inkaras turi pakankamai standumo, kad slopintų seisminį tilto antstato poveikį, kartu išsaugodamas savo lankstumą, ir nebus jokių suvaržymų pažeidimų. Dėl žemų pradinių antžeminių inkarų statybos sąnaudų, įžeminimo inkarų suvaržymo sistemos yra labai ekonomiškos. Antžeminio inkaro technologija yra lengvai prieinama ir nebrangi, palyginti su sistemomis, kurioms reikalinga specializuota gamyba, pvz., klampios sklendės. Be to, dėl inkaravimo sistemos buvimo labai sumažėja pagrindo skerspjūvio dydis, žymiai sumažėja sąnaudos ir sumažėja seisminis poreikis. Panašiai, priešingai nei klampios sklendės, antžeminių inkarų sistemos nereikalauja priežiūros ir jų veiksmingumui palaikyti nereikia dažnai ir nuolat tikrinti. Šie privalumai rodo, kad antžeminės inkaravimo sistemos turėtų būti vertinamos kaip veiksminga priemonė tiltų inžinieriams visame pasaulyje, ypač šalyse, nukentėjusiose nuo stiprių žemės drebėjimų.

UTS komanda šiuo metu atlieka naują tyrimą, siekdama įvertinti antžeminių inkarų panaudojimo įstrižiniuose tiltuose veiksmingumą, siekiant suvaržyti tilto antstatą. Tyrėjų grupė nustatė, kad pastatant antžeminį inkarą kampu tilto antstato konstrukcijoje, pasukimo kampą, kurį sukelia tilto antstato smūgis, galima neutralizuoti žemės sukuriamu momentu. Šios išvados dar labiau sustiprins antžeminių inkaravimo sistemų, kaip galingos priemonės, kurią galima panaudoti siekiant žymiai pagerinti tiltų, kurie yra pažeidžiami žemės drebėjimų, seisminį elgesį, padėtį.