CN104452566A - 设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架及其安装方法 - Google Patents

设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架，包括：桥梁基础，预制盖梁和设置于桥梁基础上用于支撑预制盖梁左右两侧的两个预制桥墩；还包括，横向设置于两个预制桥墩之间的可替换系梁；预制桥墩内部纵向设置有无粘结预应力筋，且无粘结预应力筋的两端伸出于预制桥墩上端和下端，分别与预制盖梁和桥梁基础固定；预制桥墩与预制盖梁接缝位置采用剪力键连接；预制桥墩与预制盖梁接缝位置还设置有两端分别与预制桥墩和预制盖梁固定的耗能纵筋；采用上述技术方案的本发明，可实现预制快速拼装，且通过各处衔接位置、可替换系梁和无粘结预应力筋的设计实现整体结构稳定，并且具有摇摆-自复位的结构特性。

Description

设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架及其安装方法
技术领域
本发明涉及新型桥梁结构体系，特别涉及摇摆自复位新型桥梁排架结构体系。
背景技术
城市交通拥堵问题日益严重，加快城市高架桥梁建设，发挥其立体交通优势是解决城市交通问题的必由之路；
现有的大型桥梁排架都采用传统现浇的方法实现，这种桥梁建设周期长，对城市交通和环境影响较重；
将墩柱、盖梁、主梁等主要受力构件实现工厂预制，现场拼装成为预制-拼装桥梁，可大大加快施工进度，并降低对城市交通和环境问题的影响，是非常有应用前景的，但是这种桥梁的整个排架体系的抗震强度和稳定性一直是没有解决的问题。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出一种采用预制-拼装组装最后形成摇摆-自复位结构体系的设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架。
为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：
设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架，包括：桥梁基础，预制盖梁和设置于桥梁基础上用于支撑预制盖梁左右两侧的两个预制桥墩；还包括，横向设置于两个预制桥墩之间的可替换系梁；
预制桥墩内部纵向设置有无粘结预应力筋，且无粘结预应力筋的两端伸出于预制桥墩上端和下端，分别与预制盖梁和桥梁基础固定；
预制桥墩与预制盖梁接缝位置采用剪力键连接；预制桥墩与预制盖梁接缝位置还设置有两端分别与预制桥墩和预制盖梁固定的耗能纵筋；
可替换系梁与预制桥墩连接位置通过钢耗能件作为过渡连接件，且钢耗能件两端都通过预埋螺栓组件分别与可替换系梁和预制桥墩固定。
设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架的安装方法，包括如下步骤：
步骤一，桥梁基础现场施工，并在预制桥墩安装位置设置耗能纵筋，同时将无粘结预应力筋在桥梁基础中锚固；
步骤二，预制桥墩施工，桥梁基础上的耗能纵筋插入预制桥墩底部预留的孔道中，并通过灌注高强度水泥砂浆保证耗能纵筋的有效粘结；无粘结预应力筋穿过预制桥墩，预制桥墩上部预先配置耗能纵筋，预制桥墩中部设置可替换系梁部位，预先埋置横向相对设置的锚杆；
步骤三，预制盖梁施工，预制盖梁中预留穿过无粘结预应力筋以及耗能纵筋的孔道，耗能纵筋插入孔道后灌注高强度水泥砂浆；无粘结预应力筋穿过预制盖梁后，在预制盖梁上部施加预应力并锚固；
步骤四，安装延性可替换系梁，可替换系梁两侧预埋锚杆，可替换系梁与两侧预制桥墩通过钢耗能件过渡连接，钢耗能件与可替换系梁、预制桥墩均通过预埋螺栓组件连接。
采用上述技术方案：
1.预制桥墩、预制盖梁、可替换系梁等均为预制构件，仅需现场拼装形成桥梁排架结构，可大大加快施工进度，减少因现场施工对城市交通和环境的影响。
2.排架体系设计实现了“功能分离”的理念，正常使用状态下排架的竖向承载力由预制桥墩、预制盖梁承担；正常使用状态下排架纵桥向抗剪承载力和侧向刚度通过接缝处的剪力键、耗能纵筋提供。
3.可替换系梁通过两侧的钢耗能件与预制桥墩连接，在可替换系梁中预埋锚杆，通过螺栓连结将钢耗能件与预制桥墩、钢耗能件与可替换系梁连接；正常使用状态下可替换系梁可提供排架横桥向的抗侧刚度和强度。
4.可替换系梁设计为大震下排架横桥向抗震的“保险丝”，由于排架横桥向强度、刚度主要由可替换系梁提供，大震下可替换系梁将首先屈服并通过两侧的钢耗能件耗能；损伤破坏后的钢耗能件可拆除并重新安装，迅速恢复排架抗震能力。
5.预制桥墩与预制盖梁、预制桥墩与基础接缝处设置为摇摆-自复位结构形式，大震下接缝处形成摇摆机制，大大减轻排架承受的地震力，从而使得桥墩自身免于地震损伤。
6.在预制桥墩与基础、预制桥墩与预制盖梁连接的接缝处配置一定量的耗能纵筋，施工时在预制桥墩、预制盖梁中预留孔道，将耗能纵筋插入并灌注高强度水泥砂浆，以保证纵筋的可靠连接；耗能纵筋在正常使用状态下可为排架体系提供一定的侧向强度和刚度，并在地震下起到耗能的作用。
7.无粘结预应力筋穿过预制桥墩、预制盖梁，并在基础中、预制盖梁上部锚固；无粘结预应力筋的作用在于提供排架体系的自复位能力，由于预应力筋屈服强度高且与周围混凝土无粘结，地震荷载下不屈服，预应力筋提供的回复力将保证排架体系的自复位能力，大大减少排架震后的残余位移。
与传统现浇桥梁排架相比，本发明具有3个突出优点，其一是预制结构可大大加快施工进度，减少施工过程对城市交通和环境带来的不利影响；其二，由于无粘结预应力筋提供的弹性恢复力，桥墩的震后残余位移和混凝土开裂破坏减小，使结构的地震损伤大大降低；其三，桥墩与基础、盖梁间摇摆反应的发生将改变桥墩受力模式和变形机制，降低桥墩承受的地震力，使传统的延性抗震设计面临的短柱抗剪、桥墩延性不足等问题得到改善。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
本发明共5幅附图,其中：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为桥梁基础施工后结构示意图。
图3为预制桥墩施工后结构示意图。
图4为预制盖梁施工后结构示意图。
图5为延性可替换系梁施工后结构示意图。
图中：1、预制桥墩，2、预制盖梁，3、桥梁基础，4、无粘结预应力筋，5、可替换系梁，6、钢耗能件，7、耗能纵筋，8、剪力键。
具体实施方式
如图1所示的设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架，包括：桥梁基础3，预制盖梁2和设置于桥梁基础3上用于支撑预制盖梁2左右两侧的两个预制桥墩1；还包括，横向设置于两个预制桥墩1之间的可替换系梁5；
预制桥墩1内部纵向设置有无粘结预应力筋4，且无粘结预应力筋4的两端伸出于预制桥墩1上端和下端，分别与预制盖梁2和桥梁基础3固定；
预制桥墩1与预制盖梁2接缝位置采用剪力键8连接；预制桥墩1与预制盖梁2接缝位置还设置有两端分别与预制桥墩1和预制盖梁2固定的耗能纵筋7；
可替换系梁5与预制桥墩1连接位置通过钢耗能件6作为过渡连接件，且钢耗能件6两端都通过预埋螺栓组件9分别与可替换系梁5和预制桥墩1固定。
设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架的安装方法，包括如下步骤：
步骤一，如图2所示，桥梁基础3现场施工，并在预制桥墩1安装位置设置耗能纵筋7，同时将无粘结预应力筋4在桥梁基础3中锚固；
步骤二，如图3所示，预制桥墩1施工，桥梁基础3上的耗能纵筋7插入预制桥墩1底部预留的孔道中，并通过灌注高强度水泥砂浆保证耗能纵筋7的有效粘结；无粘结预应力筋4穿过预制桥墩1，预制桥墩1上部预先配置耗能纵筋7，预制桥墩1中部设置可替换系梁5部位，预先埋置横向相对设置的锚杆；
步骤三，如图4所示，预制盖梁2施工，预制盖梁2中预留穿过无粘结预应力筋4以及耗能纵筋7的孔道，耗能纵筋7插入孔道后灌注高强度水泥砂浆；无粘结预应力筋4穿过预制盖梁2后，在预制盖梁2上部施加预应力并锚固；
步骤四，如图5所示，安装延性可替换系梁5，可替换系梁5两侧预埋锚杆，可替换系梁5与两侧预制桥墩通过钢耗能件6过渡连接，钢耗能件6与可替换系梁5、预制桥墩1均通过预埋螺栓组件9连接。
采用上述技术方案：
1.预制桥墩、预制盖梁、可替换系梁等均为预制构件，仅需现场拼装形成桥梁排架结构，可大大加快施工进度，减少因现场施工对对城市交通和环境的影响。
2.排架体系设计实现了“功能分离”的理念，正常使用状态下排架的竖向承载力由预制桥墩、预制盖梁承担；正常使用状态下排架纵桥向抗剪承载力和侧向刚度通过接缝处的剪力键、耗能纵筋提供。
3.可替换系梁通过两侧的钢耗能件与预制桥墩连接，在可替换系梁中预埋锚杆，通过螺栓连结将钢耗能件与预制桥墩、钢耗能件与可替换系梁连结；正常使用状态下可替换系梁可提供排架横桥向的抗侧刚度和强度。
4.可替换系梁设计为大震下排架横桥向抗震的“保险丝”，由于排架横桥向强度、刚度主要由可替换系梁提供，大震下可替换系梁将首先屈服并通过两侧的钢耗能件耗能；损伤破坏后的钢耗能件可拆除并重新安装，迅速恢复排架抗震能力。
5.预制桥墩与预制盖梁、预制桥墩与基础接缝处设置为摇摆-自复位结构形式，大震下接缝处形成摇摆机制，大大减轻排架承受的地震力，从而使得桥墩自身免于地震损伤。
6.在预制桥墩与基础、预制桥墩与预制盖梁连接的接缝处配置一定量的耗能纵筋，施工时在预制桥墩、预制盖梁中预留孔道，将耗能纵筋插入并灌注高强度水泥砂浆，以保证纵筋的可靠连接；耗能纵筋在正常使用状态下可为排架体系提供一定的侧向强度和刚度，并在地震下起到耗能的作用。
7.无粘结预应力筋穿过预制桥墩、预制盖梁，并在基础中、预制盖梁上部锚固；无粘结预应力筋的作用在于提供排架体系的自复位能力，由于预应力筋屈服强度高且与周围混凝土无粘结，地震荷载下不屈服，预应力筋提供的恢复力将保证排架体系的自复位能力，大大减少排架震后的残余位移。
综上，本发明利用预制-拼装结构体系，并放松桥墩与基础、盖梁间的约束，使桥墩在强震下发生摇摆，并通过竖向无粘结预应力筋使结构复位，形成摇摆-自复位桥梁排架体系；与传统现浇桥梁排架相比，本发明具有3个突出优点，其一是预制结构可大大加快施工进度，减少施工过程对城市交通和环境带来的不利影响；其二，由于无粘结预应力筋提供的弹性恢复力，桥墩的震后残余位移和混凝土开裂破坏减小，使结构的地震损伤大大降低；其三，摇摆反应的发生将改变桥墩受力模式和变形机制，降低桥墩承受的地震力，使传统的延性抗震设计面临的短柱抗剪、桥墩延性不足等问题得到改善。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上诉揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架，包括：桥梁基础(3)，预制盖梁(2)和设置于桥梁基础(3)上用于支撑预制盖梁(2)左右两侧的两个预制桥墩(1)；其特征在于：还包括，横向设置于两个预制桥墩(1)之间的可替换系梁(5)；
所述预制桥墩(1)内部纵向设置有无粘结预应力筋(4)，且无粘结预应力筋(4)的两端伸出于预制桥墩(1)上端和下端，分别与预制盖梁(2)和桥梁基础(3)固定；
预制桥墩(1)与预制盖梁(2)接缝位置采用剪力键(8)连接；预制桥墩(1)与预制盖梁(2)接缝位置还设置有两端分别与预制桥墩(1)和预制盖梁(2)固定的耗能纵筋(7)；
所述可替换系梁(5)与预制桥墩(1)连接位置通过钢耗能件(6)作为过渡连接件，且钢耗能件(6)两端都通过预埋螺栓组件(9)分别与可替换系梁(5)和预制桥墩(1)固定。
2.设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架的安装方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，桥梁基础(3)现场施工，并在预制桥墩(1)安装位置设置耗能纵筋(7)，同时将无粘结预应力筋(4)在桥梁基础(3)中锚固；
步骤二，预制桥墩(1)施工，桥梁基础(3)上的耗能纵筋(7)插入预制桥墩(1)底部预留的孔道中，并通过灌注高强度水泥砂浆保证耗能纵筋(7)的有效粘结；无粘结预应力筋(4)穿过预制桥墩(1)，预制桥墩(1)上部预先配置耗能纵筋(7)，预制桥墩(1)中部设置可替换系梁(5)部位，预先埋置横向相对设置的锚杆；
步骤三，预制盖梁(2)施工，预制盖梁(2)中预留穿过无粘结预应力筋(4)以及耗能纵筋(7)的孔道，耗能纵筋(7)插入孔道后灌注高强度水泥砂浆；无粘结预应力筋(4)穿过预制盖梁(2)后，在预制盖梁(2)上部施加预应力并锚固；
步骤四，安装延性可替换系梁(5)，可替换系梁(5)两侧预埋锚杆，可替换系梁(5)与两侧预制桥墩通过钢耗能件(6)过渡连接，钢耗能件(6)与可替换系梁(5)、预制桥墩(1)均通过预埋螺栓组件(9)连接。
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