CN106223186B - 一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，包括桥梁支座、缆索、阻尼器与缆索组。沿桥面长度方向且相邻的桥台与桥墩之间设有一根所述缆索，沿桥面长度方向且相邻的两桥墩之间设置有一组缆索组，所述缆索组包括两根所述缆索。每根线缆上设置有所述阻尼器。本发明结构简单新颖，通过对缆索施加预拉力，有效约束桥墩顶部变形，增大桥梁的刚度，在地震作用下，阻尼器可吸收地震能量，起到耗能减震作用，桥墩顶部的地震位移反应得到有效的控制，解决了桥梁支座因为墩顶过大位移而出现滑移破坏现象，有效控制了梁体和桥墩的相对位移，避免梁体的地震落梁破坏，同时减小桥墩底部和基础过大的地震受力，改善了桥梁整体抗震性能。

Description

一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构

技术领域

本发明属于桥梁结构领域，尤其是一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构。

背景技术

中国是一个强震多发的国家，强烈的地震不但毁坏了大量的工程建筑，还会形成次生灾害，造成大量的人员伤亡和巨额的经济损失。桥梁工程是陆路交通的关键所在，桥梁工程的地震损坏不仅造成陆路交通的中断，增加地震救援的难度，其灾后的修复和重建工作也造成较大的经济损失。为了不断提高桥梁的抗震性能，减轻桥梁地震损伤程度，我国广大科技工作者不断地有针对性的开展桥梁抗震及减隔震研究工作。

以往的地震灾害调查资料显示，桥梁的地震破坏主要集中在地震发生后的桥墩的破坏和梁体的落梁破坏，桥墩的破坏主要表现为墩顶过大的地震变形，导致了支座的滑移破坏，桥墩墩身出现弯曲破坏及弯剪破坏，这些破坏都与桥墩墩顶过大的地震位移反应有关；墩顶的过大的地震位移反应也导致了梁体和桥墩出现过大的相对位移，使得上部梁体出现移位破坏，当梁体的位移超过其支承的位移极限时，就会出现上部结构梁体落梁的地震灾害现象。可见，桥墩墩顶过大的地震变形位移不仅造成桥墩自身的破坏，同时也会使得支座出现滑移破坏，主梁梁体发生移位，甚至出现主梁落梁的破坏现象。512汶川地震的震后灾害调查显示，大量的桥梁出现不同程度的桥梁移位地震破坏，一些桥梁甚至出现落梁的地震破坏。

因此，如何提高桥梁结构的抗震性能，避免桥梁发生地震破坏成为桥梁抗震研究工作者的研究目标。分析表明，桥梁地震中出现落梁破坏，产生的根源在于桥墩变形过大，墩梁之间出现了较大的相对位移，超出了主梁的支承长度，桥墩之所以会出现较大的变形，在于桥墩墩顶缺乏有效的约束和锚固措施，因此，为了控制桥墩墩顶的地震位移反应，专利CN101942797B公开了一种在桥墩顶部之间、桥墩与桥台顶部之间布设水平缆索约束的桥梁结构，然而，桥梁在地震作用下的地震反应以一阶纵向变形为主，即当地震发生时，上部结构梁体和桥墩顶部将沿一个方向发生同步的变形，而墩身下部及基础的变形很小，因此，专利CN101942797B的布索对桥墩顶部变形的约束和锚固作用效果不明显，地震发生时，桥墩顶部向一个方向发生同步位移，水平缆索也将随之发生水平位移，将起不到应有的约束和锚固作用。桥墩墩顶仍然会发生过大的变形，上部结构梁体仍然存在落梁的风险。因此，现有技术还不够理想，不足以解决桥梁在地震作用下的破坏问题，需要深入研究和进一步完善。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，包括桥梁支座3、缆索5-1、阻尼器5-2与缆索组5-3；桥梁本体的上部结构2的两端分别固定安装有所述桥梁支座3，所述桥梁本体的上部结构2通过两端的桥梁支座3连接桥梁本体的相邻的桥台1与桥墩4或者相邻的两桥墩4；沿桥面11长度方向且相邻的桥台1与桥墩4之间设有一根所述缆索5-1，沿桥面11长度方向且相邻的两桥墩4之间设置有一组缆索组5-3，所述缆索组5-3包括两根所述缆索5-1；每根缆索5-1上设置有所述阻尼器5-2。

进一步的，所述阻尼器5-2设置在缆索5-1的上端，并且靠近所述桥墩4的桥梁支座3。

进一步的，所述桥面11的长度方向上仅设有一行桥墩4，所述桥墩4通过所述桥梁支座3固定于所述桥面11宽度方向的中间位置。

进一步的，还包括盖梁6，所述盖梁设置于所述桥梁支座3与桥墩4顶端之间，所述盖梁6的长度与所述桥面11的宽度相等。

进一步的，沿桥面11长度方向且相邻的桥台1与桥墩4之间设有一根缆索5-1，所述缆索5-1一端通过锚固结构固定在所述桥台1的底端，所述缆索5-1的另一端通过锚固结构固定在与其相邻的桥墩4的顶端。

进一步的，沿桥面11长度方向且相邻的两桥墩4之间设置有一组缆索组5-3，每根缆索5-1的一端分别通过锚固结构固定在桥墩4的顶端，每根缆索5-1另一端分别通过锚固结构固定在对应的桥墩4的中部位置，所述两根缆索5-1呈交叉状分布并且该两根缆索5-1彼此不相交。

进一步的，沿桥面11长度方向且相邻的桥台1与盖梁6之间设有多根缆索5-1，缆索5-1的数量与设置在每个盖梁6上的桥墩4的数量相等；每根缆索5-1一端通过锚固结构固定在所述桥台1的底端，每根缆索5-1的另一端通过锚固结构固定在与其相邻的桥墩4上部的盖梁6上。

进一步的，沿桥面11长度方向且相邻的两盖梁6之间设置有多组缆索组5-3，所述缆索组5-3的数量与设置在每个盖梁6上的桥墩4的数量相等，每组缆索组5-3连接沿桥面长度方向上相邻的两桥墩4；所述缆索组5-3包括两根缆索5-1，所述缆索5-1的一端通过锚固结构固定在盖梁6上，所述缆索5-1另一端通过锚固结构固定在对应的桥墩4的中间偏下的位置，所述两根缆索5-1呈交叉状分布并且该两根缆索5-1彼此不相交。

进一步的，所述锚固结构包括锚杆螺帽7、缆索锚固帽8、锚杆9与钢板10；所述缆索的终端固定锁死在所述钢板10上，所述钢板10通过设置其上下两端的锚杆9固定在桥墩4或盖梁6上。

进一步的，所述缆索5-1的终端穿过所述钢板10的通孔，并且通过缆索锚固帽8与钢板10固定锁死；所述锚杆9一端通过锚杆螺帽7与钢板10固定，所述锚杆9的另一端插入并固定在桥墩4或盖梁6的内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1.本发明的阻尼器可以显著减小桥墩墩顶的变形，并且减小桥墩和基础的受力，只需增加缆索连接阻尼器装置，抗震加固施工进度快，抗震加固效果显著；2.本发明可对已有桥梁进行抗震加固改造，无需另外采用构件对桥墩进行加固，避免施工过程中桥墩出现过大的变形，避免了桥梁高墩的失稳破坏，显著提高桥梁施工安全稳定性。

附图说明

图1为本发明的实施例1的示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的实施例2的示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为缆索连接阻尼器装置在墩顶的锚固示意图。

附图标记说明：1，桥台；2，上部结构；3，桥梁支座；4，桥墩；5-1，缆索；5-2，阻尼器；5-3，缆索组；6，盖梁；7，锚杆螺帽；8，缆索锚固螺帽；9，锚杆；10，钢板；11，桥面。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

第一实施例：

如图1、图2和图5所示的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，包括桥台1，上部结构2，支座3，桥墩4，所述桥墩4为不设盖梁的独柱墩。

桥梁本体的上部结构2的两端分别固定安装有所述桥梁支座3，所述桥梁本体的上部结构2通过两端的桥梁支座3连接桥梁本体的相邻的桥台1与桥墩4或者相邻的两桥墩4。沿桥面11长度方向且相邻的桥台1与桥墩4之间设有一根所述缆索5-1，沿桥面11长度方向且相邻的两桥墩4之间设置有一组缆索组5-3，所述缆索组5-3包括两根所述缆索5-1；每根缆索5-1上设置有所述阻尼器5-2。所述阻尼器5-2设置在缆索5-1的上端，并且靠近所述桥墩4的桥梁支座3。通过附加缆索连接阻尼器装置，有效约束桥墩顶部变形，在地震作用下，阻尼器可吸收地震能量，起到耗能减震作用，减小桥墩的地震位移反应，避免梁体的地震落梁破坏现象的发生。

沿桥面11长度方向且相邻的桥台1与桥墩4之间设有一根缆索5-1，所述缆索5-1一端通过锚固结构固定在所述桥台1的底端，所述缆索5-1的另一端通过锚固结构固定在与其相邻的桥墩4的顶端。

沿桥面11长度方向且相邻的两桥墩4之间设置有一组缆索组5-3，每根缆索5-1的一端分别通过锚固结构固定在桥墩4的顶端，每根缆索5-1另一端分别通过锚固结构固定在对应的桥墩4的中部位置，所述两根缆索5-1呈交叉状分布并且该两根缆索5-1彼此不相交。桥墩墩顶与左右相邻桥墩都布置缆索组5-3，因此无论桥墩墩顶向哪个方向变形，都会受到该装置的有效约束，每个桥墩墩顶左右连接的两个阻尼器可同时发挥减震耗能的作用，当采用多组缆索连接阻尼器装置时，减震耗能效果更加显著。

所述锚固结构包括锚杆螺帽7、缆索锚固帽8、锚杆9与钢板10。所述缆索的终端固定锁死在所述钢板10上，所述钢板10通过设置其上下两端的锚杆9固定在桥墩4或盖梁6上。所述缆索5-1的终端穿过所述钢板10的通孔，并且通过缆索锚固帽8与钢板10固定锁死；所述锚杆9一端通过锚杆螺帽7与钢板10固定，所述锚杆9的另一端插入并固定在桥墩4或盖梁6的内部。由于缆索始端锚固于相邻桥墩的墩身下部，锚固点的地震反应较小，可真正起到对桥墩顶部变形的约束，显著减小了桥墩顶部的变形和位移，由于充分利用缆索受拉构件，减小了桥墩和基础过大的地震受力效应。

缆索5-1，阻尼器5-2，缆索5-1和阻尼器5-2连接构成一组装置，本实施例中共采用了一组缆索组5-3与两根缆索5-1连接阻尼器装置，每个桥墩4分别有一组缆索组，分别连接桥墩顶部和桥台中部，桥墩顶部和相邻桥墩中部，相邻桥墩之间布置的缆索连接阻尼器装置不得侵入通航净空界限(图中虚线所示范围)，并尽量锚固在靠近桥墩的底部。

第二实施例：

如图3-4与图5所示，桥梁本体的上部结构2的两端分别固定安装有所述桥梁支座3，所述桥梁本体的上部结构2通过两端的桥梁支座3连接桥梁本体的相邻的桥台1与桥墩4或者相邻的两桥墩4。沿桥面11长度方向且相邻的桥台1与桥墩4之间设有一根所述缆索5-1，沿桥面11长度方向且相邻的两桥墩4之间设置有一组缆索组5-3，所述缆索组5-3包括两根所述缆索5-1，每根缆索5-1上设置有所述阻尼器5-2。所述阻尼器5-2设置在缆索5-1的上端，并且靠近所述桥墩4的桥梁支座3。通过附加缆索连接阻尼器装置，有效约束桥墩顶部变形，在地震作用下，阻尼器可吸收地震能量，起到耗能减震作用，减小桥墩的地震位移反应，避免梁体的地震落梁破坏现象的发生。

沿桥面11长度方向且相邻的桥台1与盖梁6之间设有多根缆索5-1，缆索5-1的数量与设置在每个盖梁6上的桥墩4的数量相等。每根缆索5-1一端通过锚固结构固定在所述桥台1的底端，每根缆索5-1的另一端通过锚固结构固定在与其相邻的桥墩4的盖梁6上。沿桥面11长度方向且相邻的两盖梁6之间设置有多组缆索组5-3，所述缆索组5-3的数量与设置在每个盖梁6上的桥墩4的数量相等，每组缆索组5-3连接沿桥面长度方向上相邻的两桥墩4。所述缆索组5-3包括两根缆索5-1，所述缆索5-1的一端通过锚固结构固定在盖梁6上，所述缆索5-1另一端通过锚固结构固定在对应的桥墩4的中间偏上的位置，所述两根缆索5-1呈交叉状分布并且该两根缆索5-1彼此不相交。

所述锚固结构包括锚杆螺帽7、缆索锚固帽8、锚杆9与钢板10；所述缆索的终端固定锁死在所述钢板10上，所述钢板10通过设置其上下两端的锚杆9固定在桥墩4或盖梁6上。所述缆索5-1的终端穿过所述钢板10的通孔，并且通过缆索锚固帽8与钢板10固定锁死。所述锚杆9一端通过锚杆螺帽7与钢板10固定，所述锚杆9的另一端插入并固定在桥墩4或盖梁6的内部。

本实施例中缆索连接阻尼器装置锚固于墩顶的盖梁上，本实施例中共采用了4根缆索5-1与2组缆索组5-3连接阻尼器装置，每座桥墩采用2组装置连接.盖梁6的每边均连接了2组装置，相邻桥墩之间的连接装置不得侵入通航净空界限(图中虚线所示范围)，并尽量锚固在靠近桥墩的底部。

本发明是在传统常规钢筋混凝土桥梁基础上，通过附加缆索连接阻尼器装置，通过缆索锚固在桥台和相邻桥墩的底部，约束桥墩顶部变形。地震发生时，通过墩顶连接的阻尼器耗散地震能量，减小墩顶地震位移反应，缆索约束增加桥墩刚度，减小桥梁地震反应，该结构主要应用于对抗震性能要求较高的桥梁工程中，避免桥梁在地震中发生落梁及支座剪坏的震害现象，同时保护桥梁墩柱，减小墩柱及桥梁基础的地震内力反应，是一种具有优良抗震性能的桥梁抗震结构，在正常使用荷载和偶然地震荷载作用下均具有良好的结构受力性能。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，包括桥梁支座(3)、缆索(5-1)、阻尼器(5-2)与缆索组(5-3)；桥梁本体的上部结构(2)的两端分别固定安装有所述桥梁支座(3)，所述桥梁本体的上部结构(2)通过两端的桥梁支座(3)连接桥梁本体的相邻的桥台(1)与桥墩(4)或者相邻的两桥墩(4)；沿桥面(7)长度方向且相邻的两桥墩(4)之间设置有一组缆索组(5-3)，所述缆索组(5-3)包括两根所述缆索(5-1)；每根缆索(5-1)上设置有所述阻尼器(5-2)；沿桥面(7)长度方向且相邻的桥台(1)与桥墩(4)之间设有一根缆索(5-1)，所述缆索(5-1)一端通过锚固结构固定在所述桥台(1)的底端，所述缆索(5-1)的另一端通过锚固结构固定在与其相邻的桥墩(4)的顶端。

2.根据权利要求1所述的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，所述阻尼器(5-2)设置在缆索(5-1)的上端，并且靠近所述桥墩(4)的桥梁支座(3)。

3.根据权利要求1所述的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，所述桥面(7)的长度方向上仅设有一行桥墩(4)，所述桥墩(4)通过所述桥梁支座(3)固定于所述桥面(7)宽度方向的中间位置。

4.根据权利要求1所述的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，还包括盖梁(6)，所述盖梁设置于所述桥梁支座(3)与桥墩(4)顶端之间，所述盖梁(6)的长度与所述桥面(7)的宽度相等，所述盖梁(6)在其长度方向上至少连接两个桥墩。

5.根据权利要求1所述的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，沿桥面(7)长度方向且相邻的两桥墩(4)之间设置有一组缆索组(5-3)，每根缆索(5-1)的一端分别通过锚固结构固定在桥墩(4)的顶端，每根缆索(5-1)另一端分别通过锚固结构固定在对应的桥墩(4)的中部位置，所述两根缆索(5-1)呈交叉状分布并且该两根缆索(5-1)彼此不相交。

6.一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，包括桥梁支座(3)、缆索(5-1)、阻尼器(5-2)与缆索组(5-3)；桥梁本体的上部结构(2)的两端分别固定安装有所述桥梁支座(3)，所述桥梁本体的上部结构(2)通过两端的桥梁支座(3)连接桥梁本体的相邻的桥台(1)与桥墩(4)或者相邻的两桥墩(4)；沿桥面(7)长度方向且相邻的两桥墩(4)之间设置有缆索组(5-3)，所述缆索组(5-3)包括两根所述缆索(5-1)；每根缆索(5-1)上设置有所述阻尼器(5-2)；还包括盖梁(6)，所述盖梁设置于所述桥梁支座(3)与桥墩(4)顶端之间，所述盖梁(6)的长度与所述桥面(7)的宽度相等，所述盖梁(6)在其长度方向上至少连接两个桥墩；沿桥面(7)长度方向且相邻的桥台(1)与盖梁(6)之间设有多根缆索(5-1)，缆索(5-1)的数量与设置在每个盖梁(6)上的桥墩(4)的数量相等；每根缆索(5-1)一端通过锚固结构固定在所述桥台(1)的底端，每根缆索(5-1)的另一端通过锚固结构固定在与其相邻的桥墩(4)的盖梁(6)上。

7.根据权利要求6所述的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，沿桥面(7)长度方向且相邻的两盖梁(6)之间设置有多组缆索组(5-3)，所述缆索组(5-3)的数量与设置在每个盖梁(6)上的桥墩(4)的数量相等，每组缆索组(5-3)连接沿桥面长度方向上相邻的两桥墩(4)；所述缆索组(5-3)包括两根缆索(5-1)，所述缆索(5-1)的一端通过锚固结构固定在盖梁(6)上，所述缆索(5-1)另一端通过锚固结构固定在对应的桥墩(4)的中间偏上的位置，所述两根缆索(5-1)呈交叉状分布并且该两根缆索(5-1)彼此不相交。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构，其特征在于，所述锚固结构包括锚杆螺帽(7)、缆索锚固帽(8)、锚杆(9)与钢板(10)；所述缆索的终端固定锁死在所述钢板(10)上，所述钢板(10)通过设置其上下两端的锚杆(9)固定在桥墩(4)或盖梁(6)上。

9.根据权利要求8述的一种附加缆索连接阻尼器装置的桥梁抗震结构其特征在于，所述缆索(5-1)的终端穿过所述钢板(10)的通孔，并且通过缆索锚固帽(8)与钢板(10)固定锁死；所述锚杆(9)一端通过锚杆螺帽(7)与钢板(10)固定，所述锚杆(9)的另一端插入并固定在桥墩(4)或盖梁(6)的内部。