CN105297616A - 一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，包括设置在地基下部的承台和设置在所述承台上方的箱形钢桥墩本体，所述箱形钢桥墩本体内设置有连接钢柱，所述连接钢柱固定安装在所述承台上，所述连接钢柱的外侧面上设置有多个软钢阻尼器，所述软钢阻尼器具有多块可弹性变形的软钢板。通过在箱形钢桥墩本体内设置软钢阻尼器，软钢板作为软钢阻尼器的耗能板，由于塑性相对较好，可产生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保护箱型钢桥墩不发生破坏，抗震性能较好。同时，由于软钢板是可拆卸的，在强地震后，可将被损坏的软钢板取下替换为完好的软钢板，实现震后快速修复。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢桥墩的抗震构造，尤其是一种地震后震损可原位快速修复的箱形钢桥墩。
背景技术
城市发展的智能化和可持续性对建筑工业化和工程结构的抗震结构提出了新的要求和挑战，其中，实现结构震害快速修复和建筑功能快速恢复是“可恢复功能城市”的基本要求和重要研究方向。可恢复性能结构一般指结构遭遇地震后不需要修复或适度修复即可恢复其性能的建筑结构，可恢复性能结构的研发和推广应用，不仅可显著减少直接震害损失，而且可显著缩短震后修复周期，为最终实现可恢复功能城市提供基本技术支持。
钢结构由于钢材具有良好的韧性、延性和高强度等优点，在地震多发的国家中应用广泛。尤其在地震多发的美国、日本等先进国家，利用钢材的延性，在城市高架桥建设中应用了钢结构的桥墩，但并不是钢材有良好的延性，钢结构桥墩就具有良好的抗震性能。在1995年日本阪神大地震中，不但混凝土结构的桥墩遭到了严重损坏，钢结构桥墩也发生了严重屈曲和倒塌。为此，钢结构桥墩的抗震性能得到学者的关注，抗震思路也从只考虑桥墩的极限承载力转向桥墩的延性及地震能量吸收等方向。常用的加固方法有钢桥墩填充混凝土、加劲肋补强和增加低屈服强度能量吸收节段等，这些加固方法均体现出提高桥墩的延性而不显著增加其强度的设计思想。
对于采用增加能量吸收节段加固的桥墩在遭遇地震时，震后损害检修变得简单，通常只需检查和修复能量吸收节段，而无需检查桥梁的基础和柱脚的锚固构件。在我国，用钢结构桥墩建设城市高架桥的事例渐多,但是关于钢结构桥墩的抗震性能方面的研究还很少。有鉴于此，本发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗震性能较好且震后可快速修复的震损可原位快速修复的箱形钢桥墩。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，包括设置在地基下部的承台和设置在所述承台上方的箱形钢桥墩本体，所述箱形钢桥墩本体内设置有连接钢柱，以所述箱形钢桥墩本体朝向所述连接钢柱的方向为内，以所述连接钢柱朝向所述箱形钢桥墩本体的方向为外，所述连接钢柱固定安装在所述承台上，所述连接钢柱的外侧面上设置有多个软钢阻尼器，所述软钢阻尼器具有多块可弹性变形的软钢板，所述软钢板竖向设置在所述箱形钢桥墩本体内，所述软钢板的一侧与所述连接钢柱的外侧面可拆卸连接，另一侧与所述箱形钢桥墩本体的内侧面可拆卸连接。
所述连接钢柱的底部设置有第一端板，所述第一端板通过多个螺栓固定安装在所述承台上，所述连接钢柱包括相互连接呈方形的四块侧钢板，相邻的两块所述侧钢板焊接在一起，所述侧钢板和所述第一端板的相应位置相互焊接在一起。
所述连接钢柱的外侧面上设置有多块第二端板，第二端板的数量与所述软钢板的数量相同，所述软钢板的一侧固定在对应的所述第二端板上，所述第二端板通过多个螺栓与所述连接钢柱可拆卸连接。
所述箱形钢桥墩本体的内侧面上设置有多块与所述软钢板连接的钢板连接板，所述钢板连接板与对应的所述软钢板相互平行且与所述箱形钢桥墩本体的内侧面相垂直，所述软钢板的另一侧通过多个螺栓与对应的所述钢板连接板可拆卸连接。
所述软钢板上开设有多个其长度方向与水平面平行的长槽，各个长槽的形状和大小相同，各个长槽之间的间距相等。
所述箱形钢桥墩本体的底部通过第三端板与所述承台连接，所述第三端板的一侧边位于所述箱形钢桥墩本体的外侧，另一侧边位于所述箱形钢桥墩本体的内侧。
所述箱形钢桥墩本体的外侧设置有多个三角形加劲肋，且所述三角形加劲肋的两侧面分别与所述箱形钢桥墩本体的外侧面、所述第三端板暴露在所述箱形钢桥墩本体外侧的表面相垂直。
所述箱形钢桥墩本体上设置有安装检修口和爬梯。
采用上述技术方案，通过在箱形钢桥墩本体内设置软钢阻尼器，软钢阻尼器受到外力作用时可发生塑性变形，吸收外力带来的运动能量，以达到抵抗外力的作用，当发生小地震时，箱形钢桥墩本体具有一定的延性，软钢阻尼器可发生塑性变形，此时箱形钢桥墩本体和软钢阻尼器均处于弹性状态，不会对箱形钢桥墩本体产生破坏作用，当发生强地震时，软钢板作为软钢阻尼器的耗能板，由于塑性相对较好，可产生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，能够很好地保护箱形钢桥墩本体不发生破坏，抗震性能较好。同时，由于软钢阻尼器的软钢板是可拆卸的，在强地震后，可将被损坏的软钢板取下换成完好的软钢板，实现震后快速修复。
作为本发明的一种改进，所述连接钢柱通过第一端板固定安装在所述承台上，所述连接钢柱包括四块侧钢板，相邻的两块所述侧钢板焊接在一起，所述侧钢板和所述第一端板的相应位置相互焊接在一起，所述第一端板通过多个螺栓固定安装在所述承台上。通过上述改进，可以实现连接钢柱与承台之间的固接。
作为本发明的一种改进，所述连接钢柱的外侧面上设置有多块第二端板，所述第二端板通过多个螺栓与所述连接钢柱可拆卸连接，所述箱形钢桥墩本体的内侧面上设置有多块与所述软钢板连接的钢板连接板，所述钢板连接板与对应的所述软钢板相互平行且与所述箱形钢桥墩本体的内侧面相垂直，所述软钢板的一侧固定在对应的所述第二端板上，所述软钢板的另一侧通过多个螺栓与对应的所述钢板连接板可拆卸连接。通过上述改进，当需要更换软钢板时，只需将第二端板和连接钢柱之间的螺栓、软钢板与钢板连接板之间的螺栓拧开，便可实现软钢板的拆卸。
作为本发明的一种改进，所述软钢板上开设有多个其长度方向与水平面平行的长槽，各个长槽的形状和大小相同，各个长槽之间的间距相等。通过上述改进，软钢板可在满足结构刚度需求的前提下实现良好的耗能能力。
作为本发明的一种改进，所述箱形钢桥墩本体的底部通过第三端板与所述承台连接，通过上述改进，第三端板可以传递竖向荷载作用下产生的轴力，而在水平荷载作用下不为箱形钢桥墩本体提供抗弯承载力。
作为本发明的一种改进，所述箱形钢桥墩本体的外侧设置有多个三角形加劲肋，且所述三角形加劲肋的两侧面分别与所述箱形钢桥墩本体的外侧面、所述第三端板暴露在所述箱形钢桥墩本体外侧的表面相垂直。通过上述改进，可提高箱形钢桥墩的平面外刚度，增加箱形钢桥墩抵抗局部失稳的能力。
作为本发明的一种改进，所述箱形钢桥墩本体上设置有安装检修口和爬梯。通过上述改进，施工人员可爬上爬梯，通过安装检修口进入箱形钢桥墩本体的内部进行软钢板的替换。
附图说明
图1为本发明一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩的结构示意图；
图2为本发明一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩的内部结构示意图；
图3为本发明一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩的俯视结构示意图；
图4为图3中A部位的放大示意图。
图中：
地基10承台1
箱形钢桥墩本体2钢板连接板21
第三端板22三角形加劲肋23
安装检修口24爬梯25
连接钢柱3第一端板31
侧钢板32第二端板33
软钢阻尼器4软钢板41
长槽411摩擦型高强度螺栓5
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，如图1-图4所示，包括设置在地基10下部的承台1和设置在承台1上方的箱形钢桥墩本体2，箱形钢桥墩本体2内设置有连接钢柱3，在本实施例中，以箱形钢桥墩本体2朝向连接钢柱3的方向为内，以连接钢柱3朝向箱形钢桥墩本体2的方向为外，连接钢柱3固定安装在承台1上，连接钢柱3的外侧面上设置有多个软钢阻尼器4，软钢阻尼器4具有多块可弹性变形的软钢板41，软钢板41竖向设置在箱形钢桥墩本体2内，软钢板41的一侧与连接钢柱3的外侧面可拆卸连接，另一侧与箱形钢桥墩本体2的内侧面可拆卸连接。
本发明的具体安装方法及工作原理如下：
在本实施例中，连接钢柱3的形状与箱形钢桥墩本体2的形状相匹配，设置为方形柱，连接钢柱3的底部靠近各侧边缘的位置上设置有第一端板31，第一端板31为中间镂空的方形板，第一端板31的一侧边位于连接钢柱3的外侧，另一侧边位于连接钢柱3的内侧，第一端板31通过多个摩擦型高强度螺栓5固定安装在承台1上，连接钢柱3包括相互连接呈方形的四块侧钢板32，相邻的两块侧钢板32焊接在一起，侧钢板32和第一端板31的相应位置相互焊接在一起。
连接钢柱3的四个侧面分别与箱形钢桥墩本体2的四个侧面相对应，连接钢柱3的每个侧面和与之相对应的箱形钢桥墩本体2的侧面之间连接有软钢阻尼器4，即软钢阻尼器4有四个，每个软钢阻尼器4的软钢板41的数量根据实际需要计算获得。
软钢阻尼器4上的软钢板41是可拆卸安装的，软钢板41的可拆卸安装方式可以是常规的方式，在本实施例中，连接钢柱3的外侧面上设置有多块第二端板33，第二端板33的数量与软钢板41的数量相同，第二端板33通过多个摩擦型高强度螺栓5与连接钢柱3可拆卸连接，具体连接结构为：第二端板33均匀分布连接在连接钢柱3的每块侧钢板32上，每块第二端板33通过多个摩擦型高强度螺栓5与对应的侧钢板32可拆卸连接，每块第二端板33上安装的摩擦型高强度螺栓5分成两列，沿着第二端板33的长度方向分布。
箱形钢桥墩本体2的内侧面上设置有多块与软钢板41连接的钢板连接板21，钢板连接板21的数量与软钢板41的数量相同，钢板连接板21与对应的软钢板41相互平行且与箱形钢桥墩本体2的内侧面相垂直，软钢板41的一侧固定在对应的第二端板33上，软钢板41的另一侧通过多个摩擦型高强度螺栓5与对应的钢板连接板21可拆卸连接。当需要更换软钢板41时，只需将第二端板33和连接钢柱3之间的摩擦型高强度螺栓5、软钢板41与钢板连接板21之间的摩擦型高强度螺栓5拧开，便可实现软钢板41的拆卸。
软钢板41上开设有多个其长度方向与水平面平行的长槽411，各个长槽411的形状和大小相同，各个长槽411之间的间距相等，长槽411具体的大小或间距数值可以根据实际需要计算获得。这样，可使得软钢板41在满足结构刚度需求的前提下实现良好的耗能能力。
采用上述结构后，本发明一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其软钢板41在正常情况下构成了结构柱体的组成部分，在竖向荷载作用下，轴力通过箱形钢桥墩本体2传递至地基，软钢阻尼器4不参与受力；在水平荷载作用下，通过箱形钢桥墩本体2产生的侧向倾斜，由箱形钢桥墩本体2带动软钢阻尼器4的软钢板41产生竖向平面内的剪切变形，提供了箱形钢桥墩本体2的抗弯承载力，通过软钢板41屈服产生塑性变形，吸收并耗散大部分的地震能量，保护箱形钢桥墩本体2不受损坏。
当发生小地震时，由于箱形钢桥墩本体2具有一定的延性，箱形钢桥墩本体2和软钢阻尼器4共同作用，箱形钢桥墩本体2和软钢阻尼器4均处于弹性状态，不会对箱形钢桥墩本体2产生破坏作用；当发生强地震时，软钢板41作为软钢阻尼器4的耗能板，由于塑性相对较好，可产生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保护箱形钢桥墩本体2不发生破坏，抗震性能较好。同时，由于软钢板41是可拆卸的，在强地震后，可将被损坏的软钢板41取下换成完好的软钢板41，实现震后快速修复。
进一步，如图2所示，箱形钢桥墩本体2的底部通过第三端板22与承台1连接，第三端板22为中间镂空的方形板，且第三端板22的镂空部分的长度大于第一端板31的长度，镂空部分的宽度也大于第一端板31的宽度，第三端板22的一侧边位于箱形钢桥墩本体2的外侧，另一侧边位于箱形钢桥墩本体2的内侧。通过上述改进，第三端板22可以传递竖向荷载作用下产生的轴力，而在水平荷载作用下不为箱形钢桥墩本体2提供抗弯承载力。
进一步，如图2所示，在本实施例中，箱形钢桥墩本体2外侧设置有多个三角形加劲肋23，且三角形加劲肋23的两侧面分别与箱形钢桥墩本体2的外侧面、第三端板22暴露在箱形钢桥墩本体2外侧的表面相垂直。这样有助于提高箱形钢桥墩的平面外刚度，增加箱形钢桥墩抵抗局部失稳的能力。
进一步，如图1所示，在本实施例中，箱形钢桥墩本体2上设置有安装检修口24和爬梯25。通过上述改进，施工人员可爬上爬梯25，通过安装检修口24进入箱形钢桥墩本体2的内部进行软钢板41的替换。
上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，如将上述实施例中的箱形钢桥墩本体由方形变更为圆形等，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，包括设置在地基下部的承台和设置在所述承台上方的箱形钢桥墩本体，其特征在于：所述箱形钢桥墩本体内设置有连接钢柱，以所述箱形钢桥墩本体朝向所述连接钢柱的方向为内，以所述连接钢柱朝向所述箱形钢桥墩本体的方向为外，所述连接钢柱固定安装在所述承台上，所述连接钢柱的外侧面上设置有多个软钢阻尼器，所述软钢阻尼器具有多块可弹性变形的软钢板，所述软钢板竖向设置在所述箱形钢桥墩本体内，所述软钢板的一侧与所述连接钢柱的外侧面可拆卸连接，另一侧与所述箱形钢桥墩本体的内侧面可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其特征在于：所述连接钢柱的底部设置有第一端板，所述第一端板通过多个螺栓固定安装在所述承台上，所述连接钢柱包括相互连接呈方形的四块侧钢板，相邻的两块所述侧钢板焊接在一起，所述侧钢板和所述第一端板的相应位置相互焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其特征在于：所述连接钢柱的外侧面上设置有多块第二端板，第二端板的数量与所述软钢板的数量相同，所述软钢板的一侧固定在对应的所述第二端板上，所述第二端板通过多个螺栓与所述连接钢柱可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其特征在于：所述箱形钢桥墩本体的内侧面上设置有多块与所述软钢板连接的钢板连接板，所述钢板连接板与对应的所述软钢板相互平行且与所述箱形钢桥墩本体的内侧面相垂直，所述软钢板的另一侧通过多个螺栓与对应的所述钢板连接板可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其特征在于：所述软钢板上开设有多个其长度方向与水平面平行的长槽，各个长槽的形状和大小相同，各个长槽之间的间距相等。
6.根据权利要求1所述的一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其特征在于：所述箱形钢桥墩本体的底部通过第三端板与所述承台连接，所述第三端板的一侧边位于所述箱形钢桥墩本体的外侧，另一侧边位于所述箱形钢桥墩本体的内侧。
7.根据权利要求6所述的一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其特征在于：所述箱形钢桥墩本体的外侧设置有多个三角形加劲肋，且所述三角形加劲肋的两侧面分别与所述箱形钢桥墩本体的外侧面、所述第三端板暴露在所述箱形钢桥墩本体外侧的表面相垂直。
8.根据权利要求1所述的一种震损可原位快速修复的箱形钢桥墩，其特征在于：所述箱形钢桥墩本体上设置有安装检修口和爬梯。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160203 |
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