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橋梁抗震路上的一院人(圖)
時間:2014-04-02 瀏覽次數:

由橋隧處承擔的院科研課題《高烈度地震區大跨橋梁抗震關鍵技術研究》取得重大進展,并成功將研究成果轉化為設計圖紙,供給正在緊張施工中的寶雞至蘭州客運專線,確保了全線控制性橋梁工程的順利實施,獲得了業主和施工單位好評。

  回想起一院人在橋梁抗震征程中走過的路,心中一股自豪感和使命感油然而生。

  我院作為鐵路勘察設計行業的“國家隊”,地處西北,由于地緣上的優勢,可以說半個世紀以來,主戰場主要是西北地區,而西北正是青藏地震區、新疆地震區的活躍地帶,因此從一開始我院橋梁的設計就和抗震設計結下了“不解之緣”。從中小跨徑橋梁的抗震設計到大跨橋梁的減隔震設計,一步步走來,付出了一份份辛勞和汗水,也收獲了一份份成功和喜悅。

廖蜀樵和他的鉛芯橡膠支座

  

說起鐵路橋梁的減隔震設計,就不得不提到我院設計的南疆鐵路布谷孜大橋。南疆鐵路布谷孜大橋位于新疆伽師縣,采用932m簡支梁橋的型式,是我國第一座采用鉛芯橡膠支座(VP500-L型)進行減隔震設計的橋梁,在鐵路橋梁的減隔震設計領域具有里程碑式的意義。2003年新疆伽師發生的6.8級地震,災區面積為21498平方公里,災區波及人數659392人,根據地震現場災害調查與損失評估工作,此次地震造成的直接經濟損失為13.7億元。這次地震是自199623日云南麗江地震以來,發生在我國的人員傷亡和房屋破壞最嚴重的一次地震。而位于震區的布谷孜大橋完好無損,作為救援通道及時源源不斷地將物資運送到災區,我院的橋梁設計也因此贏得了社會和業內的贊譽。該橋的減隔震設計是在我院已故橋梁抗震專家廖蜀樵帶領下完成的,提起廖蜀樵,我院的橋梁人親切地稱其為“老廖工”。老廖工是我院橋梁抗震設計的開創性人物之一,他治學嚴謹,就連目前的抗震專家周福林院士提起他也不由自主的豎起大拇指,老廖工對我院橋梁的抗震設計事業做出了不可磨滅的貢獻。

老廖工及其率領的團隊,一直從事橋梁的抗震設計研究,針對西北高烈度區橋梁抗震面臨的問題,對鉛芯橡膠支座進行了一系列的科研攻關,從設計理論到設計方法,從模型試驗到分析計算,經過大量的對比研究,成功的將鉛芯橡膠支座引入到了鐵路橋梁中,真正意義上實現了鐵路橋梁領域橋梁減隔震設計的突破。經過我院橋梁人不斷的發展和完善,目前采用鉛芯橡膠支座作為橋梁的減隔震設計措施已納入《鐵路工程抗震設計規范》,作為一套系統的設計方法供橋梁工程師參考和借鑒??梢哉f老廖工和他的團隊為我院的抗震設計打下了良好的基礎,時至今日,我院仍有一批熱愛橋梁抗震、鉆研橋梁抗震的青年工程師在為橋梁的抗震事業貢獻著自己的青春和汗水。

李承根和他的減震榫

  

隨著國家鐵路網的調整和規劃,客運專線等高速鐵路的建設在全國鋪開。高速鐵路行車要求很高的軌道平順性,因此對鐵路橋梁的剛度要求亦很高,而良好的抗震性能則要求結構具有較大的柔性,這其實是一個矛盾,這對矛盾在客運專線等高速鐵路橋梁中表現的尤為突出。高速鐵路橋梁的抗震設計相比普速鐵路難度更大、要求更高。

我院橋梁專家李承根及其率領的團隊以863項目為依托,憑借對橋梁結構力學行為多年的研究和知識積累,利用支座功能分離的概念,創造性的提出了在高烈度地震區簡支橋梁中支座只提供豎向支承功能,而由減震榫來提供水平剛度抵抗水平地震力的設計思路和方法,成功的解決了高速鐵路橋梁中最常用的32m、48m簡支梁橋的抗震問題,并將減震榫運用于鄭州至西安、西安至寶雞及寶雞至蘭州等客運專線鐵路上,取得了很好的經濟和社會效益。

在李承根的帶領之下,我院主編完成國家標準《鐵路工程抗震設計規范》(2009年版)。該規范在鐵路領域首次引入“三水準兩階段”的抗震新方法,增加了高速鐵路及客運專線的相關內容,給出了鐵路工程抗震設防類別劃分的原則,吸納了我院在橋梁支座抗震設計、減隔震技術研究及橋梁結構配筋抗震研究等方面的科研成果。

李承根在橋梁抗震研究方面有很深的造詣,任院副總期間,李承根作為院橋梁專業的帶頭人,不僅自己在橋梁抗震方面不停的探索研究,帶領研究團隊通過理論分析和模型試驗開發研究出了減震榫,積極的探索鉛芯阻尼器的研發,而且不斷的幫助提攜年輕工程師,鼓勵他們投身橋梁抗震事業,推動我院橋梁抗震事業的發展。接觸過李承根的年輕工程師都有種印象,不管多難的問題,不管多復雜的計算,在給李總匯報的過程中,總在他條分縷析的分析之間迎刃而解,復雜的結果在他清晰的概念和輔以簡單的計算器操作下就能定下“乾坤”。李承根教育年輕的工程師要重視抗震的概念設計,要從宏觀上進行把握,抗震設計不僅要“低頭走路”,更重要的是要“抬頭看天”。在這種濃厚的學術研究氣氛中,橋隧處橋梁專業的工程師們,對于抗震設計難度大的橋梁,組建抗震設計攻關小組,積極探索新思路、新方法,在近幾年的生產大會戰的緊張節奏下,出色地完成了科研攻關,并成功的將科研成果應用到設計中,保證了橋梁結構的安全、經濟。目前,李承根雖然已經退休,但仍關注橋梁領域抗震研究的新進展,并不時地親身投入項目的研究中,經常將自己多年的思考與心得通過講座等方式與年輕工程師分享交流,鼓勵年輕工程師勇攀橋梁抗震科研的技術高峰。

目前我院橋梁抗震研究的現狀及方向

可喜的是我院的橋梁人不負眾望,站在老一代橋梁人的肩上,迎難而上,不畏險阻,克服了橋梁抗震路上一個又一個難關。烏錫鐵路黃河特大橋針對大跨長聯的(5×108m和(7×108m兩聯連續梁橋,采用在橋墩與梁體之間布設液體粘滯阻尼器,增加結構的阻尼,讓活動墩與制動墩共同受力,成功的解決了大跨長聯連續梁橋制動墩地震力過大的問題。

為解決黃韓侯鐵路縱目溝特大橋105m的西北第一高墩抗震問題,設計者大膽改變常規橋墩型式,提出了圓弧墩柱+薄壁板這一新型結構,并命名為新型柱板式空心高墩,該種橋墩型式一旦遭遇強烈地震,薄壁板開裂,結構剛度迅速下降,周期延長,地震作用得到大幅度消減,成功的確保了結構的安全,且該橋墩的結構型式獲得了國家專利。

寶雞至蘭州客運專線社棠渭河特大橋中的兩聯大跨連續梁橋即(80+2×128+80m及(72+2×120+72m連續梁,位于地震動峰值加速度0.3g的高烈度地震區,具有跨度大、梁體重、烈度高、抗震設計難度大的顯著問題。該科研項目得到了部和院里的大力支持,自立項以來在院副總陳應陶的指導下,項目組成員在依靠自身為主體完成項目、加強與高校及企業強強聯合的思路下,不斷展開科技攻關,解決了大跨橋梁抗震計算方法、阻尼器的模擬、大噸位支座的剪斷力設計等一系列問題,通過對減隔震支座、液體粘滯阻尼器、鉛芯阻尼器等減隔震裝置及措施的研究和有限元模擬分析,提出采用雙曲面球型減隔震支座與液體粘滯阻尼器配合使用的新思路,利用雙曲面球型減隔震支座延長結構周期,減小結構的地震反應,同時采用液體粘滯阻尼器限制結構位移,成功的解決了社棠渭河特大橋兩聯大跨連續梁橋的抗震設防問題。

項目實施中,針對阻尼器的布置分別考慮了阻尼器縱向布置、縱向+橫向布置及斜向布置等多種布置方案,經優化分析,最后選定了阻尼器斜向布置的方案,不僅成功的同時解決了橋梁縱、橫向的限位問題,而且節省了投資,達到了十分理想的效果。項目組解決大跨橋梁抗震問題的思路和方法同時也獲得了2013年陜西省QC小組一等獎的榮譽,項目的研究成果也可為其余高烈度地震區的大跨橋梁抗震設計提供借鑒。項目組設計人員及時將研究成果轉化為生產力,將科研成果應用到設計中,不僅出色的完成了設計任務,也為明年部里和院里項目的順利結題打下了堅實的基礎……

近年來,橋隧處橋梁人緊跟院發展步伐,苦練內功,“外化于形,內化于心”,打造科技型企業,在“科技治企”的理念下,在院領導、總工辦和處里的關心和支持下,以工程實際項目為依托,通過申請鐵路總公司、股份公司和院科研項目支持,充分調動發揮職工主觀能動性,組建項目抗震科研攻關小組,解決了一個又一個難題,不僅出色的完成了設計工作,贏得了業主和業界的贊譽,同時也將橋梁抗震打造成了我院的核心技術,樹立起了鐵一院自己的品牌,增加了企業的競爭力和美譽度。在此過程中涌現出了一批在橋梁抗震研究和設計方面有特長的年輕工程師。企業的競爭,歸根結底是人才的競爭,一院橋梁人的對抗震研究的追求和探索正是對這種理念的最好詮釋。

“路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索”。新形勢下,一院橋梁人踏著老一輩橋梁人抗震研究的足跡,又將抗震研究的新目標指向了橋梁延性抗震設計方法、橋梁減隔震成套技術研究等領域,開始了多種有特色的減隔震支座、系列化的減震榫、防落梁裝置等的研制和開發,他們在橋梁抗震的道路上大步向前,孜孜不倦的探索、前進……

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