CN106049257A - 设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构 - Google Patents

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王东升
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01D11/04Cable-stayed bridges

Abstract

一种设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:以桥面中心线为对称,沿纵向在主梁底面与桥塔下横梁之间安装成对的防屈曲支撑。防屈曲支撑的一端连接于主梁底面,而另一端连接于横梁顶面或侧面。还可沿横向在主梁底面与桥塔下横梁之间对称安装。纵横安装防屈曲支撑的方式可以联合使用。防屈曲支撑还可与液体阻尼器共用。在正常条件下,防屈曲支撑合适刚度可使大跨度桥梁接近塔梁墩固结或支承体系获得良好抗风荷载;在强震时,防屈曲支撑屈服耗能,塔梁接近漂浮或半漂浮的工作状态,降低地震荷载以及通过滞回耗能控制主梁位移反应。本发明可用于新建大跨度斜拉桥抗震设计或现有大跨度斜拉桥抗震加固,也可为悬索桥的建造提供借鉴。

Description

设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构
技术领域
本发明涉及道桥建设领域。
背景技术
大跨度斜拉桥从结构体系可分为:塔梁墩固结体系、支承体系(包括半漂浮体系)、漂浮及塔梁固结体系。就地震、风和温度荷载作用评价:塔梁墩固结体系:刚度较大,抗风好,温度荷载大,抗地震能力较弱;塔梁固结体系:刚度适中、抗风尚好、温度荷载可控,抗震能力仍有不足;漂浮及半漂浮体系:刚度较小、抗风差,温度荷载较小,抗震性能好。
在强地震区,抗震成为重要考虑时大跨度斜拉桥仍较多采用漂浮及半漂浮体系,因整体刚度较柔,在纵向强震作用下,主梁会产生较大的纵向位移,这将导致斜拉桥主桥和引桥主梁梁端之间相互碰撞,或导致梁体与桥台之间碰撞,且造成伸缩缝、支座等其他构件的破坏,过大的主梁位移也会产生很大的塔根弯矩和塔顶位移.因此,飘浮体系或半漂浮体系斜拉桥通常安装纵向耗能减震装置,以减小地震产生的主梁纵向位移,目前最普遍的是粘滞阻尼器,但存在技术复杂度高、可靠性弱、漏油及后期维护费用高的弱点。
发明内容
为克服上述现有技术中的缺陷,本发明提出以下技术方案:一种设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:以桥面中心线为对称中心,沿主梁纵向在主梁底面与桥塔下横梁之间安装成对的防屈曲支撑。成对安装的防屈曲支撑的一端通过连接件连接于主梁底面,而另一端通过连接件连接于横梁顶面或侧面。成对安装的防屈曲支撑的一端可通过铰链i与主梁底面连接,而另一端通过铰链ii与横梁顶面连接;成对安装的防屈曲支撑的一端可通过铰链i与主梁底面连接,而另一端通过铰链ii与横梁侧面连接。以桥面中心线为对称中心,还可沿主梁横向在主梁底面与桥塔下横梁之间对称安装成对的防屈曲支撑。这种情况下对称安装的成对的防屈曲支撑的一端通过连接件连接于主梁顶面,而另一端通过连接件连接于横梁的顶面或侧面。对称安装的成对的防屈曲支撑的一端可通过铰链i与主梁底面连接,而另一端通过铰链ii与横梁顶面连接。对称安装的成对的防屈曲支撑的一端可通过铰链i与主梁底面连接,而另一端通过铰链ii与横梁侧面连接。以上沿主梁纵向安装防屈曲支撑与沿主梁横向对称安装防屈曲支撑可以联合使用。防屈曲支撑可以与液体阻尼器联合使用。
防屈曲支撑具有初始弹性刚度较大,地震时因屈服而滞回耗能强的特点,可作为耗能“保险丝”使用,且构造简单,可靠性强和后期简单维护即可的优点。在正常使用条件下,防屈曲支撑合适刚度可使大跨度桥梁接近塔梁墩固结或支承体系,获得良好抗风和控制温度荷载;在强烈地震下,防屈曲支撑屈服耗能,塔梁接近漂浮或半漂浮的工作状态,降低地震荷载以及通过滞回耗能控制主梁位移反应。从而克服单纯飘浮体系或半漂浮体系的大跨度斜拉桥在纵向地震作用下主梁纵向位移过大的缺点,满足抗震规范要求。它能有效地提高斜拉桥结构的纵、横向及桥梁整体抗震能力,达到在大震中损伤较轻、满足应急运营或可修的设计要求。本发明可用于新建大跨度斜拉桥抗震设计或既有大跨度斜拉桥抗震加固,同时也为悬索桥的建造提供借鉴。
附图说明
图1为本发明设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构在主梁、桥塔间安装纵向防屈曲支撑的轴测图
图2为本发明设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构在主梁梁底与桥塔横梁顶面设有纵向防屈曲支撑的示意图
图3为本发明设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构在主梁梁底与桥塔横梁侧面设有纵向防屈曲支撑的示意图
图4为本发明设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构在主梁、桥塔横梁间设有横向防屈曲支撑的示意图
图中:1、主梁,2、横梁,3、桥塔,4、防屈曲支撑,5、铰链i,6、铰链ii。
具体实施方式
本发明的技术方案提出一种含防屈曲支撑的斜拉桥抗震结构新体系,其特征包括:通过在大跨度斜拉桥(包括漂浮体系和半漂浮体系两大类)纵桥向塔、梁之间安装防屈曲支撑,以代替应用较多的液体粘滞阻尼器,形成一个完整的纵向抗震桥梁结构新体系。斜拉桥纵向抗震结构在静力荷载下等同于传统的斜拉桥体系,受力性能接近“塔梁墩固结”或“支承”体系,调整适合刚度以获得良好的抗风性能,以及控制温度荷载。在强震作用下,通过防屈曲支撑的屈服使斜拉桥结构地震反应性态接近与“漂浮体系和半漂浮体系”,发挥防屈曲支撑的耗能减震功能也可控制主梁的位移等地震反应。横桥向主梁、桥塔间设有防屈曲支撑。可以有效地增强斜拉桥横向抗震能力,其与常设的档块、碰撞缓冲装置一起控制主梁的横向地震位移。这种新技术方案可用于新建大跨度斜拉桥的抗震设计和既有大跨度斜拉桥的抗震加固。这种防屈曲支撑用于提高斜拉桥纵、横向及整体的抗震性能,安装在纵桥、横桥向塔、梁之间,防屈曲支撑具有耗能和不失稳的力学特性。
根据支撑布置方式的不同分为两种类型,防屈曲支撑设在主梁梁底与桥塔横梁顶面或侧面,通常是成对布置(以桥面中心为对称轴),这样布置可以降低防屈曲支撑本身构造尺寸及防止偏心受力,本身受力也更加合理。
下面结合附图对本发明的技术方案做详细说明:主梁结构在图中的标示为1,横梁为2,桥塔为3,防屈曲支撑为4,铰链i为5,铰链ii为6。
图1为本发明设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构在主梁1、桥塔2间安装纵向防屈曲支撑4的轴测图。
图2示出的防屈曲支撑4布置一端位于主梁1的梁底,而另一端位于桥塔3的下横梁2的顶面。若桥塔下横梁2的顶面与主梁1的梁底之间的距离不足,则防屈曲支撑4可以布置在桥塔下横梁2的侧面,如图3所示,通常也是成对布置。因此,可以根据斜拉桥塔梁构造灵活选择防屈曲支撑4的布置形式。沿纵向布置的防屈曲支撑以桥塔下横梁为对称中心,对称布置。
图4是在横桥向斜拉桥的主梁1、桥塔3间设有防屈曲支撑4的示意图。防屈曲支撑4一端也可以布置在横梁2的侧面,一端位于主梁1的梁底。构造细节可以参考图2、图3。
成对布置的防屈曲支撑4的一端可通过铰链i-5栓接于主梁1的梁底,另一端可通过铰链i i-6栓接于桥塔横梁2的顶面。
成对布置的防屈曲支撑4的一端也以可通过铰链i-5栓接于主梁1的梁底,另一端可通过铰链ii-6栓接于桥塔横梁2的侧面。
防屈曲支撑4还可以与液体阻尼器联合使用。
横向防屈曲支撑可增强斜拉桥横向抗震能力,其与常设的档块、碰撞缓冲装置一起控制主梁的横向地震位移。横向防屈曲支撑与纵向防屈曲支撑可联合使用。
防屈曲支撑4与塔、梁的连接方式,因对象(新建斜拉桥和既有斜拉桥)不同而不同:
1、对于新建斜拉桥,是先在主梁梁底和桥塔横梁处预留预埋件,再通过高强螺栓将防屈曲支撑与预埋件连接,保证其在罕遇地震下不发生滑移。
2、对于既有斜拉桥,是先在既有主梁、桥塔处安装连接件,再通过高强螺栓将防屈曲支撑与连接件连接,保证其在罕遇地震下不发生滑移。

Claims (10)

1.一种设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:在主梁(1)底面两侧与桥塔(3)下部的横梁(2)之间沿所述主梁(1)纵向安装有成对的防屈曲支撑(4),并且沿斜拉桥纵向桥塔(3)的两侧对称布置。
2.根据权利要求1所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述成对安装的防屈曲支撑(4)的一端通过连接件连接于所述主梁(1),而另一端连接件连接于所述横梁(2)。
3.根据权利要求2所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述成对安装的防屈曲支撑(4)的一端通过铰链i(5)与所述主梁(1)底面连接,而所述防屈曲支撑(4)的另一端通过铰链ii(6)与所述横梁(2)的顶面连接。
4.根据权利要求2所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述成对安装的防屈曲支撑(4)的一端通过铰链i(5)与所述主梁(1)底面连接,而所述防屈曲支撑(4)的另一端通过铰链ii(6)与所述横梁(2)的侧面连接。
5.一种设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:在主梁(1)底面与桥塔(3)下横梁(2)之间沿所述主梁(1)横向对称安装有成对的防屈曲支撑(4)。
6.根据权利要求5所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述对称安装的成对的防屈曲支撑(4)的一端通过连接件连接于所述主梁(1),而另一端通过连接件连接于所述横梁(2)。
7.根据权利要求6所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述对称安装的成对的防屈曲支撑(4)的一端通过铰链i(5)与所述主梁(1)底面连接,而所述防屈曲支撑(4)的另一端通过铰链ii(6)与所述横梁(2)的顶面连接。
8.根据权利要求6所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述对称安装的成对的防屈曲支撑(4)的一端通过铰链i(5)与所述主梁(1)底面连接,而所述防屈曲支撑(4)的另一端通过铰链ii(6)与所述横梁(2)的侧面连接,并且沿斜拉桥纵向对称于桥塔两侧安装。
9.根据权利要求1、2、5、6中任一项所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述防屈曲支撑(4)横向、纵向联合使用。
10.根据权利要求1、2、5、6中任一项所述的设有防屈曲支撑的大跨度斜拉桥抗震结构,其特征在于:所述防屈曲支撑(4)与液体阻尼器联合使用。
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