Samsetning jarðakkeristækni og brúa bætir skjálftaáhrifin til muna

Samsetning jarðakkeristækni og brýr bætir skjálftaáhrifin til muna:

Jarðskjálftar eru í fyrsta sæti allra náttúruhamfara vegna skyndilegs og eyðileggingarmáttar þeirra.

Þegar jarðskjálftahamfarirnar koma þýðir tjón brúarinnar á jarðskjálftasvæðinu truflun á björgunarlínunni, sem beinlínis hindrar framgang hamfarahjálparaðgerða, eykur manntjón og eignir og óbeint efnahagslegt tjón og veldur erfiðleikum til bata. og uppbyggingu eftir hamfarirnar.

Hvaða skemmdum mun jarðskjálfti valda á brúm?

Tími og staður jarðskjálfta eru ófyrirsjáanlegir og hafa einkenni skammvinns og kröftugrar orkulosunar. Brúar jarðskjálftahættur fela aðallega í sér eftirfarandi fjóra þætti:

(1) Hrun yfirbyggingar: Fyrirbæri fallandi bjálka sem stafar af bilun í burðartengjum eða bilun í undirbyggingum á sér oft stað í eyðileggjandi jarðskjálftum, sem flestir eiga sér stað í átt að brúnni (sem vísar til stefnu miðáss brú).

2) Skemmdir á burðartengjum: Brúarstoðir, þenslusamskeyti, klippilyklar, burðartengi osfrv., eru taldir vera veikir hlekkir í burðarvirki brúarinnar með tiltölulega veikburða jarðskjálftavirkni.

Bilunarform stuðningsins kemur aðallega fram sem tilfærsla stuðningsins, að draga úr akkerisboltanum, klippa, klippa virka stuðninginn og eyðileggingu á uppbyggingu stuðningsins sjálfs.

(3) Stuðnings- og bryggjuskemmdir: Ef bryggjusúlan er skemmd, mun geta brúarinnar til að standast jarðskjálfta veikjast og hrun verður.

Skjálftaskemmdir burðarstoðar eru algengari í jarðskjálftum, vegna taps á burðarþoli undirstöðu o.fl. af völdum hliðarskriðs, árekstursskemmda milli palls og yfirbyggingar og halla á burðarrás.

Ný brúarskjálftatækni sem veitir framúrskarandi skjálftavirkni

Meira en 1 milljón manna hefur látist í 1.800 jarðskjálftum af stærðinni 5 eða stærri sem mælst hafa á heimsvísu síðan 2000. Brýr eru viðkvæmasti hluti flutningakerfisins þegar jarðskjálftar verða, sem hindra neyðarviðbrögð, leitar- og björgunarleiðangra og aðstoða aukast. fjölda hugsanlegra dauðsfalla.

Þó að verkfræðingar hafi hannað mannvirki sem þola eyðileggjandi náttúruöfl eins og mikla fellibylja, hörmulega jarðskjálfta eins og Haítí jarðskjálftann 2010 (meira en 310,000 dauðsföll) eða Tohoku háskólann 2011 í Japan (meira en 20,{ {5}} dauðsföll) eru enn áskorun.

Til að draga úr áhrifum svo stórs jarðskjálfta hefur hópur vísindamanna við Tækniháskólann í Sydney (UTS) þróað forrit sem notar jarðakkeri sem aðal jarðskjálftaviðnámskerfið til að vernda brýr að lokum fyrir hörmulegum jarðskjálftum.

Þrátt fyrir innleiðingu ströngra hönnunarkóða um allan heim og tækniframfarir í jarðskjálftahönnun og verndun burðarvirkja þarf að gera meira til að draga úr dánartíðni og fjárhagslegu tjóni.

Sérstaklega mikilvægt er sú staðreynd að hröð þéttbýlismyndun hefur skapað hærri íbúafjölda á skjálftavirkum svæðum eins og Japan og Indónesíu, með 230 íbúa000 í landinu eftir jarðskjálfta árið 2004.

Dósent Fatahi og teymi hans hafa þróað háþróað þrívítt tölvulíkan sem getur líkt eftir og metið skjálftaþol festra brúa sem urðu fyrir stærsta hörmulega jarðskjálfta heims.

Rannsóknir þess leiddu í ljós að með því að sameina tækni á jörðu niðri og brýr, getur notkun margra hástyrks stálþráða sem festir eru í myndunina veitt framúrskarandi brúarskjálftavirkni. Það er vel þekkt að þegar um er að ræða sameiningu bryggjubita þá skemmir hreyfing yfirbyggingar brúarinnar verulega brúna og hrynur jafnvel eftir að plasthjörir myndast á sveigða svæðinu. Brýr sem ekki eru sameinaðar munu valda fallbitum.

Aðrar gerðir brúa, svo sem hallandi brýr, munu valda snúningi og aðskilnaði á yfirbyggingu brúarinnar, sem veldur því að yfirbygging brúarinnar losnar frá stoðunum og veldur nokkrum skemmdum á viðbyggingunni. Eins og gerðist í Chile jarðskjálftanum 2010. Auk þess mun tilfærslan á yfirbyggingu brúarinnar færa meiri skurðkraft og beygjukraft í undirbyggingu brúarinnar (þar á meðal stöplar, staurundirstöður og stoðir). Þetta leiðir til þess að auka þarf þversnið samsvarandi staðsetningar til að mæta þörfum stærri jarðskjálfta.

Eins og er, nota brúarverkfræðingar seigfljótandi dempara, kapalaðhald og kostnaðarsamar lögunarminni málmblöndur til að draga úr jarðskjálftatilfærslu yfirbygginga brúar. Þessi kerfi takmarka tilfærslu yfirbyggingarinnar með því að flytja umtalsverða áskrafta yfir á bryggjur eða stoðir, sem hefur í för með sér auknar kröfur um jarðskjálfta, rúmfræði og kostnað.

Hönnunarreglan fyrir nýja mannvirkið sem fjallað er um í þessari grein er að festa yfirbygginguna á áhrifaríkan hátt í harða jarðvegslaginu á bak við viðbygginguna í gegnum margar jarðfestingar og jarðskjálftakrafturinn verður sendur til jarðvegslagsins í gegnum stálstrengja jarðfestingarkerfið, sem getur í raun takmarkað fram og til baka renna yfirbyggingar brúarinnar

Í "Isolated Segmented Cantilever Bridge Protection", sem birt var í tímaritinu Soil Dynamics and Seismic Engineering, var sama brúin og sama jarðskjálftainntakið notað til að bera saman áhrif seigfljótandi demparatakmarkana og jarðarakkeristakmarkana.

Með því að koma á fót flóknu þrívíðu talnalíkani, fjallar þessi grein ítarlega um samspil byggingar og jarðvegs, myndun plasthjarma og ólínuleika efnis. Í ólínulegri tímasögugreiningu brúnarinnar voru notuð jarðskjálftamerki frá Northridge jarðskjálftanum 1994, San Fernando skjálftanum 1971, Kobe skjálftanum 1995 og Chi-Chi skjálftanum 1999. Þessi skjálftamerki hafa valdið miklum skemmdum á mannvirkinu.

Jarðfestingarlíkanið tekur mið af frjálsri lengd og akkerislengd akkerisins. Hlutinn með frjálsri lengd er hermdur eftir kapaleiningu og akkerislengd hlutinn er hermdur með því að nota flóknari tengingar til að sýna samspil ólínulegrar fúgu við jarðveg. Rennivirkni fúgunarhluta og bergmyndunar er hermt með því að nota ólínulegan plastfjöður. Niðurstöðurnar sem notaðar eru til að meta eru meðal annars lengdartilfærsla yfirbyggingar og beygjukraftur bryggjanna.

Niðurstöðurnar sýna að eftir notkun jarðakkeristækninnar myndaði yfirbygging brúarinnar 105 mm og 95 mm lengdarfærslu í Northridge jarðskjálftanum og Kobe jarðskjálftanum, í sömu röð. Aftur á móti, undir sama jarðskjálfta, var lengdartilfærsla brúa með seigfljótandi dempara 2019 mm og 1600 mm, í sömu röð. Að auki, undir Kobe jarðskjálftamerkinu, notaði seigjudempunarkerfið 90 prósent af beygjuviðnámi brúarinnar, en jarðakkeriskerfið notaði aðeins 10 prósent.

Til viðbótar við byggingarkosti jarðakkerisins tóku rannsakendur einnig eftir því að seigfljótandi demparinn átti á hættu að leka sílikoninnihaldi, sem gæti valdið því að seigfljótandi demparinn bilaði alveg. Þess vegna þarf að athuga íhlutinn reglulega.

Til þess að prófa áhrif jarðakkeris á eðlilega frammistöðu brúarinnar voru einnig greind áhrif vegna rýrnunar, skriðs og forspennu. Byggingaráfangagreiningin tekur til þriggja áfanga: upphafs byggingaráfanga, einu ári eftir verklok og 30 árum eftir verklok.

Í byggingarfasagreiningunni kom í ljós að jarðakkeri hefur nægilega stífleika til að bæla niður skjálftaáhrif yfirbyggingar brúarinnar, en viðhalda eigin sveigjanleika, og það verður engin þvingunarvandamál. Vegna lágs upphafsbyggingarkostnaðar við landfestingar eru aðhaldskerfi fyrir jarðakkeri mjög hagkvæm. Jarðfestingartækni er aðgengileg og ódýr miðað við kerfi sem krefjast sérhæfðrar framleiðslu, eins og seigfljótandi dempara. Þar að auki, vegna tilvistar festingarkerfisins, minnkar þversniðsstærð undirbyggingarinnar verulega, kostnaðurinn minnkar verulega og skjálftaþörfin minnkar. Á sama hátt, öfugt við seigfljótandi dempara, eru jarðfestingarkerfi viðhaldsfrí og þurfa ekki tíðar og stöðugar athuganir til að viðhalda skilvirkni þeirra. Þessir kostir benda til þess að líta beri á festingarkerfi á jörðu niðri sem áhrifaríkt tæki fyrir brúarverkfræðinga um allan heim, sérstaklega í löndum þar sem alvarlegir jarðskjálftar verða fyrir áhrifum.

UTS teymið er nú að framkvæma nýja rannsókn til að meta árangur þess að nota jarðfestingar í skábrýr til að hefta yfirbyggingu brúarinnar. Rannsóknarteymið komst að því að með því að setja jarðakkerið í horn í yfirbyggingu brúarinnar er hægt að vinna á móti snúningshorni sem stafar af höggi yfirbyggingar brúarinnar með augnablikinu sem jörðin myndar. Þessar niðurstöður munu styrkja enn frekar stöðu festingarkerfa á jörðu niðri sem öflugt tæki sem hægt er að nota til að auka verulega skjálftahegðun brúa sem eru viðkvæmar fyrir jarðskjálftaskemmdum.