CN106638286B - 一种抗拉防落梁组合隔震装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗拉防落梁组合隔震装置及其施工方法，其特征在于：包括用于水平防落梁的铅芯橡胶隔震支座和用于竖向抗拉拔的抗拉拔装置，所述铅芯橡胶隔震支座连接在桥墩和主梁之间，抗拉拔装置的一端固定在主梁的下底面，抗拉拔装置的另一端固定在系梁的顶面，抗拉拔装置包括反扣连接的上部U型钢构件和下部U型钢构件。本发明既能满足水平防落梁的功能，又能满足竖向抗拉需要，体系明确，受力清晰，构造简单，经济实用，具有良好的抗拉拔、防落梁及隔震效果，在高烈度地震区桥梁设计上具有较好的适用性。

Description

一种抗拉防落梁组合隔震装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及隔震装置，具体涉及一种抗拉防落梁组合隔震装置及其施工方法。

背景技术

汶川大地震的警示之一,就是应当高度关注桥梁减震与隔震技术的研究和应用。桥梁领域中广泛采用的隔震措施为铅芯橡胶隔震支座。该支座由橡胶片和薄钢板交替叠合后硫化而成，并灌有铅棒。其中，薄钢板的作用是约束橡胶片的横向变形，使橡胶支座具有与常规构件等同的竖向刚度。橡胶片的作用是提供需要的水平位移，降低水平刚度。铅芯橡胶支座的减隔震机理是一方面利用铅屈服后的低刚度延长结构的周期，另一方面利用其滞后效应来消耗地震的能量。

目前，铅芯橡胶隔震支座一般都是采用支座本身与抗震挡块相结合的常规做法，即罕遇地震作用下利用支座来隔震消能，极罕遇地震作用下支座超过最大变形量发生破坏后，利用抗震挡块来限制主梁变位以防止出现落梁现象。这种做法只适用于低烈度地震区，若应用于高烈度地震区，会带来如下两个问题：

(1)铅芯橡胶隔震支座的竖向抗拉能力较低，橡胶的容许拉应力一般为1～2Mpa，仅为容许压应力的1/10左右。强震时支座容易超过容许拉应力，极易造成主梁在地震时发生倾覆而导致落梁危险。

(2)目前，为防止正常使用和地震作用下主梁发生横桥向落梁的问题，一般采用在主梁底部或桥墩盖梁顶部设置挡块的方法来解决上述问题。挡块与桥梁结构之间通常留30mm左右的间隙。强震时主要应对方法是加大抗震挡块的几何尺寸及配筋率来抵御地震能量。但是，大地震中高强度的抗震挡块会将能量传递到桥梁的下部结构和基础，不但会造成较为严重的下部结构破坏，而且现有挡块因自身为混凝土或钢的刚性结构特点，容易出现由于瞬时受力而造成挡块脆性破坏的常见性问题。因此，设置挡块的传统做法来解决高烈度地震区防落梁问题，不但具有较大的技术缺陷，而且设计也不经济。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，而提供一种既能满足水平防落梁的功能，又能满足竖向抗拉需要的抗拉防落梁组合隔震装置及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：包括用于水平防落梁的铅芯橡胶隔震支座和用于竖向抗拉拔的抗拉拔装置，所述铅芯橡胶隔震支座连接在桥墩和主梁之间，抗拉拔装置的一端固定在主梁的下底面，抗拉拔装置的另一端固定在系梁的顶面，抗拉拔装置包括反扣连接的上部U型钢构件和下部U型钢构件。

在上述技术方案的基础上，所述上部U型钢构件包括上部水平钢箱和固定在上部水平钢箱两侧的上部竖直钢板，所述下部U型钢构件包括下部水平钢箱和固定在下部水平钢箱两侧的下部竖直钢板。

在上述技术方案的基础上，所述上部水平钢箱的上表面和/或下部水平钢箱的下表面上设置有高阻尼橡胶块。

在上述技术方案的基础上，所述上部水平钢箱和下部水平钢箱相互垂直布置。

在上述技术方案的基础上，所述上部U型钢构件通过预埋连接钢板和锚筋固定在主梁的下底面，所述下部U型钢构件通过预埋连接钢板和锚筋固定在系梁的顶面。

在上述技术方案的基础上，所述铅芯橡胶隔震支座的横向两侧固定有防落梁的柔性钢索。

在上述技术方案的基础上，所述铅芯橡胶隔震支座包括铅芯橡胶隔震支座本体和分别固定在铅芯橡胶隔震支座本体上下两端的上座板和下座板，所述柔性钢索的两端分别固定在上座板和下座板上。

在上述技术方案的基础上，所述上座板和下座板通过锚栓和预埋连接钢板分别固定在主梁的底面和桥墩上端的垫石上。

本发明还提供一种抗拉防落梁组合隔震装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)桥墩施工时，系梁顶面预埋连接抗拉拔装置的连接钢板及锚筋，桥墩的垫石处预留锚栓孔；主梁现浇(或预制)过程中，预埋主梁梁底连接铅芯橡胶隔震支座的连接钢板预留锚栓孔、以及连接抗拉拔装置的连接钢板及锚筋；

2)在桥墩的垫石上标出铅芯橡胶隔震支座的位置中心线，上座板上标出位置中心线,整体吊装铅芯橡胶隔震支座，找准垫石上的设计中心位置，用钢质楔块调整铅芯橡胶隔震支座水平到设计标高；

3)然后通过锚栓将铅芯橡胶隔震支座的上座板、下座板分别与主梁的底面和垫石的顶面的预埋钢板连接起来；

4)砂浆灌注预留锚栓孔，待砂浆硬化后拆除四块钢质楔块，并用砂浆填满空位，灌注密实；

5)将抗拉拔装置的上部U型钢构件、下部U型钢构件按反扣的连接形式初步在系梁顶就位，然后通过锚栓分别将上部U型钢构件、下部U型钢构件分别与主梁底面及系梁顶面的预埋连接钢板连接，并根据系梁顶面和主梁底面实际高程，对上部U型钢构件、下部U型钢构件接触处高阻尼橡胶块位置进行微调，以保证两者可靠连接。

在上述技术方案的基础上，所述铅芯橡胶隔震支座的四角高差不大于2mm。

本发明具有的优点如下：

(1)带水平防落梁功能的铅芯橡胶隔震支座兼具隔震和水平防落梁双重功能，铅芯橡胶隔震支座通过柔性钢索限制位移，具有缓冲保护作用，防止落梁的同时可有效降低二次破坏的概率；使得铅芯橡胶隔震支座具备良好的竖向抗拉能力，且该铅芯橡胶隔震支座不影响水平隔震的力学性能，且支座需要具备构造简单、经济性好的特点。

(2)竖向抗拉拔装置对结构水平约束体系不产生影响，仅承受竖向地震力作用，实现抗拉拔功能，避免了支座竖向受损以及更为严重的竖向落梁破坏；

(3)将铅芯橡胶隔震支座和抗拉拔装置组合安装布置，形成一种可用于高烈度区桥梁抗拉防落梁隔震装置。该装置体系明确，受力清晰，构造简单，经济实用，具有良好的抗拉拔、防落梁及隔震效果，在高烈度地震区桥梁设计上具有较好的适用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中抗拉拔装置的结构示意图。

图3为图2的右视结构示意图。

图4为铅芯橡胶隔震支座安装在桥墩和主梁之间的结构示意图。

图中，1-桥墩，2-垫石，3-主梁，4-系梁，5-抗拉拔装置，6-铅芯橡胶隔震支座，7-上部U型钢构件，8-下部U型钢构件，9-上部水平钢箱，10-下部水平钢箱，11-上部竖直钢板，12-下部竖直钢板，13-高阻尼橡胶块，14-柔性钢索，15-锚筋，16-铅芯橡胶隔震支座本体，17-上座板，18-下座板，19-锚栓。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它并不构成对本发明的限定，仅做举例而已。同时通过说明，本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

如图1所示：一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：包括用于水平防落梁的铅芯橡胶隔震支座6和用于竖向抗拉拔的抗拉拔装置5，铅芯橡胶隔震支座6连接在桥墩1和主梁3之间，抗拉拔装置5的一端固定在主梁3的下底面，抗拉拔装置5的另一端固定在系梁4的顶面，抗拉拔装置5包括反扣连接的上部U型钢构件7和下部U型钢构件8。

如图2、图3所示：上部U型钢构件7包括上部水平钢箱9和固定在上部水平钢箱9两侧的上部竖直钢板11，下部U型钢构件8包括下部水平钢箱10和固定在下部水平钢箱10两侧的下部竖直钢板12。上部水平钢箱9的上表面和/或下部水平钢箱10的下表面上设置有高阻尼橡胶块13。上部水平钢箱9和下部水平钢箱10相互垂直布置。上部水平钢箱9和下部水平钢箱10紧贴接触。在竖向地震力作用下，抗拉拔装置5约束主梁3与桥墩1之间的竖向相对位移，通过水平钢箱承受竖向力产生的弯矩，竖直钢板承受竖向拉力，构件的数量和尺寸根据竖向地震力大小进行确定。在水平面内，上部U型钢构件7和下部U型钢构件8各方向均能自由地相对运动，对结构水平结构体系不产生影响。

其中，上部U型钢构件7通过预埋连接钢板和锚筋15固定在主梁3的下底面，下部U型钢构件8通过预埋连接钢板和锚筋15固定在系梁4的顶面。在本实施例中，如图1所示，两个抗拉拔装置5并排布置在主梁3和系梁4之间。在实际应用中，受竖向空间限制抗拉拔装置5可布置系梁4的顶面上或通过牛腿固定在桥墩1的侧面，抗拉拔装置5的数量也可以根据实际需要布置。

如图4所示，铅芯橡胶隔震支座6的横向两侧固定有防落梁的柔性钢索14。当主梁3在水平方向达到一定位移量时，柔性钢索14对主梁3产生水平约束，实现水平防落梁的效果。在实际应用中，柔性钢索14的布置位置和长度可根据铅芯橡胶隔震支座6位移量与防落梁需求方向进行确定。

铅芯橡胶隔震支座6包括铅芯橡胶隔震支座本体16和分别固定在铅芯橡胶隔震支座本体16上下两端的上座板17和下座板18，柔性钢索14的两端分别固定在上座板17和下座板18上。其中，上座板17和下座板18通过锚栓19和预埋连接钢板分别固定在主梁3的底面和桥墩1上端的垫石2上。

一种抗拉防落梁组合隔震装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)桥墩1施工时，系梁4顶面预埋连接抗拉拔装置5的连接钢板及锚筋15，桥墩1的垫石2处预留锚栓孔；主梁3现浇(或预制)过程中，预埋主梁3梁底连接铅芯橡胶隔震支座6的连接钢板预留锚栓孔、以及连接抗拉拔装置5的连接钢板及锚筋15。

2)在桥墩1的垫石2上标出铅芯橡胶隔震支座6的位置中心线，上座板17上标出位置中心线,整体吊装铅芯橡胶隔震支座6，找准垫石2上的设计中心位置，用钢质楔块调整铅芯橡胶隔震支座6水平到设计标高。

3)然后通过锚栓19将铅芯橡胶隔震支座6的上座板17、下座板18分别与主梁3的底面和垫石2的顶面的预埋钢板连接起来，保证铅芯橡胶隔震支座6的四角高差不大于2mm。

4)砂浆灌注预留锚栓孔，待砂浆硬化后拆除四块钢质楔块，并用砂浆填满空位，灌注密实。在实际施工中，可用环氧砂浆灌注预留孔，可在上座板17与主梁模板之间的空隙处填充纱布或软木板。

5)将抗拉拔装置5的上部U型钢构件7、下部U型钢构件8按反扣的连接形式初步在系梁4顶就位，然后通过锚栓分别将上部U型钢构件7、下部U型钢构件8分别与主梁3底面及系梁4顶面的预埋连接钢板连接，并根据系梁4顶面和主梁3底面实际高程，对上部U型钢构件7、下部U型钢构件8接触处高阻尼橡胶块13位置进行微调，以保证两者可靠连接，确保在地震作用下发挥抗拉拔效果的同时，避免铅芯橡胶隔震支座6的竖向破坏。

其它未经详细描述的内容属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：包括用于水平防落梁的铅芯橡胶隔震支座(6)和用于竖向抗拉拔的抗拉拔装置(5)，所述铅芯橡胶隔震支座(6)连接在桥墩(1)和主梁(3)之间，抗拉拔装置(5)的一端固定在主梁(3)的下底面，抗拉拔装置(5)的另一端固定在系梁(4)的顶面，抗拉拔装置(5)包括反扣连接的上部U型钢构件(7)和下部U型钢构件(8)。

2.根据权利要求1所述的一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：所述上部U型钢构件(7)包括上部水平钢箱(9)和固定在上部水平钢箱(9)两侧的上部竖直钢板(11)，所述下部U型钢构件(8)包括下部水平钢箱(10)和固定在下部水平钢箱(10)两侧的下部竖直钢板(12)。

3.根据权利要求2所述的一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：所述上部水平钢箱(9)的上表面和/或下部水平钢箱(10)的下表面上设置有高阻尼橡胶块(13)。

4.根据权利要求2所述的一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：所述上部水平钢箱(9)和下部水平钢箱(10)相互垂直布置。

5.根据权利要求2所述的一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：所述上部U型钢构件(7)通过预埋连接钢板和锚筋(15)固定在主梁(3)的下底面，所述下部U型钢构件(8)通过预埋连接钢板和锚筋(15)固定在系梁(4)的顶面。

6.根据权利要求1所述的一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：所述铅芯橡胶隔震支座(6)的横向两侧固定有防落梁的柔性钢索(14)。

7.根据权利要求6所述的一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：所述铅芯橡胶隔震支座(6)包括铅芯橡胶隔震支座本体(16)和分别固定在铅芯橡胶隔震支座本体(16)上下两端的上座板(17)和下座板(18)，所述柔性钢索(14)的两端分别固定在上座板(17)和下座板(18)上。

8.根据权利要求7所述的一种抗拉防落梁组合隔震装置，其特征在于：所述上座板(17)和下座板(18)通过锚栓(19)和预埋连接钢板分别固定在主梁(3)的底面和桥墩(1)上端的垫石(2)上。

9.一种用于权利要求1-8中任一项所述的抗拉防落梁组合隔震装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)桥墩(1)施工时，系梁(4)顶面预埋连接抗拉拔装置(5)的连接钢板及锚筋(15)，桥墩(1)的垫石(2)处预留锚栓孔；主梁(3)现浇或预制过程中，预埋主梁(3)梁底连接铅芯橡胶隔震支座(6)的连接钢板预留锚栓孔、以及连接抗拉拔装置(5)的连接钢板及锚筋(15)；

2)在桥墩(1)的垫石(2)上标出铅芯橡胶隔震支座(6)的位置中心线，上座板(17)上标出位置中心线,整体吊装铅芯橡胶隔震支座(6)，找准垫石(2)上的设计中心位置，用钢质楔块调整铅芯橡胶隔震支座(6)水平到设计标高；

3)然后通过锚栓(19)将铅芯橡胶隔震支座(6)的上座板(17)、下座板(18)分别与主梁(3)的底面和垫石(2)的顶面的预埋钢板连接起来；

4)砂浆灌注预留锚栓孔，待砂浆硬化后拆除四块钢质楔块，并用砂浆填满空位，灌注密实；

5)将抗拉拔装置(5)的上部U型钢构件(7)、下部U型钢构件(8)按反扣的连接形式初步在系梁(4)顶就位，然后通过锚栓分别将上部U型钢构件(7)、下部U型钢构件(8)分别与主梁(3)底面及系梁(4)顶面的预埋连接钢板连接，并根据系梁(4)顶面和主梁(3)底面实际高程，对上部U型钢构件(7)、下部U型钢构件(8)接触处高阻尼橡胶块(13)位置进行微调，以保证两者可靠连接。

10.根据权利要求9所述的抗拉防落梁组合隔震装置的施工方法，其特征在于：所述铅芯橡胶隔震支座(6)的四角高差不大于2mm。