UBC研究团队:我们总是保守地设计桥梁,却仍然挡不住一次地震

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文章原题:《Safety codes can lead to over-built bridges, higher building costs》,原载于ScienceDaily.com,原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170125091707.htm

编译:长河

学生张鹏(音译)正在试验柱上绘制裂缝图

日前,英属哥伦比亚大学的材料&结构实验室(University of British Columbia Okanagan’s Applied Laboratory for Advanced Materials and Structures)通过一项研究,得出了“桥梁被设计成具有承受地震荷载的能力,但这样做却使设计过于保守(overbuilt,用类似“过度医疗”的概念,称其为“过度建造”?),并造成不必要的施工浪费”。

UBC的课题组是根据加拿大公路桥规范(Canadian Highway Bridge Design Code),针对不同桥型的规范设计要求之后,才得出上述结论的。

UBC的教授Shahria Alam说:“在设计阶段,工程师要在“如果地震发生”这个条件下,通过计算材料应变是否超限,来确定桥梁抗震性能以及预测结构损伤,他们的计算必须还要考虑到可能发生的余震”。

“我们认为结构设计中使用这么多钢筋是非常不必要的”,Alan说,“规范要求使用的材料数量太大,还有墩梁截面也太大了”。

在UBC土木工程学院教书的Alam认为,用于建设桥梁的材料太多,而且许多年之后,人们会想到把更多的材料用到桥上,以希望其能提高强度。然而,他的研究和桥墩结构实验给出了不同的结论。

根据加拿大桥梁设计规范,荷载、耐久性和抗震设计——如何把地震动在结构中进行分散,进而减少地震影响,最终保证结构保持可用——是桥梁设计的基本部分。

“在我们建造结构的时候,公共安全是最重要的考量,因此是它们不能在地震中倒塌”,“我们要说我们建造结构不只是为了保护生命,我们也是保护结构本身”。作为这项研究的一部分,Alam和他的团队也对形状记忆金属加固、后张桥墩等进行了实验研究。

“我们提出了基于目标残差漂移准则的桥梁抗震性能设计方法(target residual drift-based criteria for performance-based seismic design of bridges),让桥梁具有自定的能力(self-centering capability)”,Alam说道,“根据设计规范建造一座桥梁是非常昂贵的,更何况没有条件去拆除并重建一座。因此,按照我们提出的指南,建设新的结构体系,工程师们甚至可以建造一座在地震中几乎不会有损伤的桥梁。”

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长河说:

通过这篇文章,我感觉到,好的学者也是要有一些媒体精神的,比如呢——标题党!看这篇文章,是不是有一种Alam教授要把桥梁抗震设计中的两大核心问题——降低成本、提高抗震性能,一下子都解决了呢?

事实真的如此吗?话题提到这儿,我并不是抗震方向的,Alam教授究竟做得怎么样,期待抗震方向的研友多多赐教~

下面是论文详细信息:

A. H. M. Muntasir Billah, A.M.ASCE; and M. Shahria Alam, M.ASCE. Performance-Based Seismic Design of Shape Memory Alloy–Reinforced Concrete Bridge Piers. II: Methodology and Design Example. Journal of Structural Engineering, January 2017