橋梁抗震三管齊下
2012-08-13 來源：中國橋梁網(wǎng)綜合
中國橋梁網(wǎng) 范立礎(chǔ)，橋梁結(jié)構(gòu)工程與橋梁抗震專家。出生于上海市，原籍浙江鎮(zhèn)?？h人。1955年畢業(yè)于同濟大學(xué)。曾任同濟大學(xué)原結(jié)構(gòu)工程學(xué)院院長(1987-1997)?，F(xiàn)任土木工程防災(zāi)國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會常務(wù)副主任（1997-）。近五十年來，在橋梁結(jié)構(gòu)理論方面獲得多項研究成果，應(yīng)用于實踐。唐山地震后，在國內(nèi)開創(chuàng)了大跨度橋梁抗震設(shè)計及非線性地震反應(yīng)分析方法的研究，在土木工程防災(zāi)國家重點實驗室建立了橋梁抗震學(xué)科，對橋梁減震、延性及特異橋梁抗震設(shè)計作出卓有成效的研究，成果已應(yīng)用于三十多座橋梁，如上海楊浦大橋、長江江陰公路大橋、上海雙層高架、立交橋等。其成果曾獲省部級特等獎（1999，排名11）一項和省部級一等獎（1999、1986、2001，排名1、4及7）三項等各類獎項共十一項。1990年以來國內(nèi)外發(fā)表論文180余篇，中文專著10本，英文專著1本。在國家七五、八五、九五，主持或參加了重大科研項目，成果被評為國際先進水平，現(xiàn)正負(fù)責(zé)編寫我國首部《城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》。
近五十年來，范立礎(chǔ)在橋梁結(jié)構(gòu)理論方面獲得多項研究成果。特別是在唐山地震后，在國內(nèi)開創(chuàng)了大跨度橋梁抗震設(shè)計及非線性地震反應(yīng)分析方法的研究，在土木工程防災(zāi)國家重點實驗室建立了橋梁抗震學(xué)科，形成了一支高水平、穩(wěn)定的學(xué)科研究隊伍。創(chuàng)造性地提出了三水準(zhǔn)設(shè)防三階段設(shè)計的橋梁抗震設(shè)計理論，并主持編制大型應(yīng)用軟件，對橋梁減震、延性及特異橋梁抗震設(shè)計作出卓有成效的研究，成果已應(yīng)用于三十多座橋梁，如上海楊浦大橋、長江江陰公路大橋、上海雙層高架、立交橋等。
1976年的唐山大地震，敲響了建筑防震的警鐘。范立礎(chǔ)表示，當(dāng)時他們?nèi)ヌ粕綖?zāi)區(qū)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)房屋構(gòu)件根本不防震，才會導(dǎo)致如此重大的損失?；貋碇蠓读⒌A(chǔ)就接手了研究橋梁抗震技術(shù)這一課題。
在橋梁壽命期內(nèi)，破壞性地震發(fā)生概率非常小，要求結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件都能抵御極端地震而不發(fā)生損傷，既不經(jīng)濟又不現(xiàn)實。范立礎(chǔ)院士經(jīng)過深入研究，提出了基于壽命期與性能的大跨橋梁抗震設(shè)計方法，用盡可能少的投入，實現(xiàn)橋梁大震不倒、中震可修、小震不壞，突破了如何經(jīng)濟合理地保證大橋抗震安全性的關(guān)鍵技術(shù)難題。
如今，“大跨高墩橋梁抗震設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)”已在國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》中得到體現(xiàn)，并成功應(yīng)用于多座世界頂級大橋的抗震設(shè)計中。據(jù)統(tǒng)計，我國正在建設(shè)的400米以上大跨度橋梁有23座，其中16座采用了范立礎(chǔ)團隊的成果。他因此被譽為“彩虹的脊梁”。
重大工程強制裝強震儀
2008年5月12日，突如其來的汶川大地震奪去了數(shù)萬同胞的生命，不少橋梁瞬時垮塌。范立礎(chǔ)團隊的技術(shù)成果應(yīng)用于四川雅瀘高速公路的30余座橋梁都完好無損。作為一位橋梁抗震專家，范立礎(chǔ)多次參加相關(guān)研討、講座，為災(zāi)后重建工作獻言獻策，并向公眾普及科學(xué)知識。
范立礎(chǔ)認(rèn)為，國內(nèi)強震記錄臺站偏少，在重大工程建筑物上安裝強震儀、風(fēng)速儀，記錄和觀察地震期間的相關(guān)數(shù)據(jù)，非常有必要。但由于強震儀價格不下10萬元，比較昂貴，范立礎(chǔ)就建議在地震區(qū)的新建高層建筑中強制安裝，費用由開發(fā)商承擔(dān)。
引入“工程法醫(yī)”制度
針對地震后不少人以房屋是否倒塌來判斷其建筑質(zhì)量優(yōu)劣的狀況，范立礎(chǔ)呼吁，我國要引入“工程法醫(yī)”制度，通過多種檢測手段綜合確定建筑毀損的原因。他說，地震中建筑倒塌的原因不僅涉及地震本身的因素，還要從建筑設(shè)計、出圖紙、施工等多個環(huán)節(jié)進行嚴(yán)密細(xì)致的評估。范立礎(chǔ)希望，“工程法醫(yī)”對災(zāi)區(qū)建筑進行全面細(xì)致的“體檢”，為形成適用于我國的強震區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)，并對建筑設(shè)計、施工單位實行問責(zé)制。
“以柔克剛”減震、隔震
“大地震持續(xù)時間短，破壞力 強，要做到大橋毫發(fā)無損就要在經(jīng) 濟上付出極其高昂的代價，因此國 際上的共識是：‘不倒’、‘可修’最重 要———只要大橋不倒，就能為后續(xù) 救援提供許多便利。”范立礎(chǔ)說，正是在這一理念指引下，課題組發(fā)展出了一套“以柔克剛”的減、隔震技術(shù)：他們發(fā)明了一系列雙曲面全鋼 減震支座，就像為大橋橋墩裝上了一個可以360 度滑動的關(guān)節(jié)，當(dāng)?shù)?震波沖擊大橋時，這個關(guān)節(jié)就會滑 動，卸掉大部分沖擊力，避免大橋因 “硬碰硬”而粉身碎骨；他們又將阻 尼器安上了大橋，相當(dāng)于給大橋墊 了個軟墊子，“這就像打太極拳，硬 擋容易受傷，但只要稍稍避讓，就能 保護自己”。
汶川地震中，四川雅瀘路高速 公路上30 余座橋梁完好無損，這得 益于這些橋梁在建設(shè)過程中，采用 了課題組研發(fā)的成本低廉的彈塑性 抗震擋塊。從而間接驗證了該項目 的相關(guān)理論和方法。
同時，項目開發(fā)研制出的大噸位雙曲面全鋼減隔震支座，最大豎 向承載能力達8000 噸，突破了我國 大型橋梁減隔震技術(shù)的應(yīng)用瓶頸。 2008 年6 月通車的蘇通長江大橋 其5 公里的引橋因為采用了這一技 術(shù)，直接節(jié)約工程造價約3.9 億元。
