CN109356017B - 一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥 - Google Patents

一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，该组合结构由多孔NiTi形状记忆合金矩形板，弹簧，钢材连接器，锚块，箱梁组成。两块多孔NiTi形状记忆合金板分别通过形状记忆合金螺栓和形状记忆合金锚块连接固定在第一箱梁和第二箱梁内腔顶部和底部；第一锚块穿过预留孔道将钢材连接器固定在多孔NiTi形状记忆合金矩形板底部，第二锚块将弹簧固定在钢材连接器上；第二锚块将弹簧固定在钢材连接器上。该组合结构在顺桥向可以降低预应力筋的疲劳，在横桥向和竖直方向可以限制箱梁间相对位移，且可以吸收由于长期汽车荷载和地震作用等产生振动造成相对位移的能量。本发明具有构造简单，施工方便，实用性强等特点。

Description

一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续 箱梁桥
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥。
背景技术
装配式预应力混凝土连续箱梁桥是预应力桥梁的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好等特点，加上它的设计施工均较成熟，种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。随着交通运输业的发展，我国对桥梁承载能力的要求也越来越大，较大的承载能力对桥梁是一种极大的考验，一些问题也随之凸显出来，如在横桥向方面，装配式预应力混凝土连续箱梁桥出现了箱梁间形成相对位移，严重影响了桥梁的使用寿命；长期的汽车荷载和温度梯度变化容易导致箱梁侧倾，影响桥梁的耐久性等问题。在顺桥向方面，由于预应力筋断面小且长时间处于高应力状态，应力腐蚀现象特别突出，主要表现为无任何征兆的脆性破坏。对于装配式预应力混凝土连续箱梁桥，在抗震方面，长期汽车荷载和地震作用会使混凝土剪力键破坏、梁体突然剪断现象。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的主要是为了针对上述技术问题，而提供一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥。
(二)技术方案
本发明的技术方案：一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，包括第一箱梁、第二箱梁、弹簧、形状记忆合金螺栓、形状记忆合金锚块、钢材连接器、第一锚块、第二锚块、多孔NiTi形状记忆合金矩形板；其中：第一箱梁和第二箱梁两侧之间通过预应力管道用预应力筋连接，第一箱梁和第二箱梁内腔顶部和底部均设有预留孔道，两块多孔NiTi形状记忆合金板分别通过形状记忆合金螺栓和形状记忆合金锚块连接固定在第一箱梁和第二箱梁内腔顶部和底部，第一锚块穿过预留孔道将钢材连接器固定在多孔NiTi形状记忆合金矩形板底部，第二锚块将弹簧固定在钢材连接器上。
一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，其中：多孔NiTi形状记忆合金板的厚度为2cm-3cm，每一个多孔NiTi形状记忆合金板和第一箱梁、第二箱梁分别设有八个和十六个预留孔道。
一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，其中：形状记忆合金锚块顶部和第一锚块、第二锚块底部分别有第一钢垫片、第二钢垫片和第三钢垫片，第一钢垫片、第二钢垫片和第三钢垫片厚度为3-5mm。
一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，其中：钢材连接器设有4个连接孔，每两个钢材连接器通过四个劲度系数大的弹簧交错连接。
(三)有益效果
本发明的优点在于：
(1)本发明使用多孔NiTi形状记忆合金矩形板，并且形状记忆合金因为马氏体相变具有超弹性，产生变形后可以达到自恢复的效果，即加载过程中产生的应变会随着卸载而恢复，从而受到拉拔产生变形后达到自恢复的效果。由于预应力筋断面小且长时间处于高应力状态，会出现应力腐蚀现象，形状记忆合金超弹性恢复力和弹簧顺桥向的拉力在顺桥向可以降低预应力筋的预应力损失，并且形状记忆合金板受到拉力后自恢复可以限制箱梁间横桥向相对位移。
(2)多孔NiTi形状记忆合金板是高阻尼材料，且微孔结构使其具有独特的阻尼特性。当桥梁在长期汽车荷载和地震作用影响下，振动产生的能量使箱梁有横桥向位移，而振动波在板内传播，除受到多孔NiTi形状记忆合金矩形板固有阻尼机制衰减，还会受到孔洞对振动波的折射、反射等作用，因此多孔NiTi形状记忆合金矩形板可以吸收大量能量。
(3)弹簧通过弹性势能可以吸收箱梁间竖直方向由于长期汽车荷载等产生振动造成相对位移的能量，并限制相对位移，同时对箱梁内腔顶部和底部提供拉力，在弹簧往复收缩与拉伸中允许箱梁在一定限度内相对位移逐渐消耗由于振动产生的能量。
(4)该结构具有构造简单，施工方便，实用性强等特点。
附图说明
图1是桥面横桥向截面示意图。
图2是桥面顺桥向截面示意图。
图3是钢材连接器仰视图。
附图标记：第一箱梁1、第二箱梁2、弹簧3、形状记忆合金螺栓4、第一钢垫片5、形状记忆合金锚块6、钢材连接器7、第一锚块8、第二锚块9、多孔NiTi形状记忆合金矩形板10、第二钢垫片11、第三钢垫片12。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1、请参阅图1-图3，一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，包括第一箱梁1、第二箱梁2、弹簧3、形状记忆合金螺栓4、形状记忆合金锚块6、钢材连接器7、第一锚块8、第二锚块9、多孔NiTi形状记忆合金矩形板10；其中：第一箱梁1和第二箱梁2两侧之间通过预应力管道用预应力筋连接，第一箱梁1和第二箱梁2内腔顶部和底部均设有预留孔道，两块多孔NiTi形状记忆合金板10分别通过形状记忆合金螺栓4和形状记忆合金锚块6连接固定在第一箱梁1和第二箱梁2内腔顶部和底部，第一锚块8穿过预留孔道将钢材连接器7固定在多孔NiTi形状记忆合金矩形板10底部，第二锚块9将弹簧3固定在钢材连接器7上。
实施例2、请参阅图1，一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，其中：多孔NiTi形状记忆合金板10的厚度为2cm-3cm，每一个多孔NiTi形状记忆合金板10和第一箱梁1、第二箱梁2分别设有八个和十六个预留孔道。其余同实施例1。
实施例3、请参阅图1，一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，其中：形状记忆合金锚块6顶部和第一锚块8、第二锚块9底部分别有第一钢垫片5、第二钢垫片11和第三钢垫片12，第一钢垫片5、第二钢垫片11和第三钢垫片12厚度为3-5mm。其余同实施例1。
实施例4、请参阅图1，一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，其中：钢材连接器7设有4个连接孔，每两个钢材连接器7通过四个劲度系数大的弹簧3交错连接。其余同实施例1。
工作原理：
当桥梁收到地震作用或车辆长期荷载时，第一箱梁1、第二箱梁2箱梁间会产生相对位移，甚至产生预应力损失。由于多孔NiTi形状记忆合金矩形板10具有超弹性，产生变形后可以达到自恢复的效果，在顺桥向可以降低预应力筋的预应力损失，在横桥向可以限制箱梁间相对位移。并且多孔NiTi形状记忆合金矩形板10具有高阻尼性能，可以吸收大量能量。同时，弹簧3可以吸收箱梁间竖直方向相对位移产生的能量，并限制相对位移，同时对箱梁内腔顶部和底部提供拉力。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种具有自恢复限位降低预应力损失组合结构的混凝土连续箱梁桥，包括第一箱梁（1）、第二箱梁（2）、弹簧（3）、形状记忆合金螺栓（4）、形状记忆合金锚块（6）、钢材连接器（7）、第一锚块（8）、第二锚块（9）及多孔NiTi形状记忆合金矩形板（10）；其特征在于：所述第一箱梁（1）和所述第二箱梁（2）两侧之间通过预应力管道用预应力筋连接，所述第一箱梁（1）和所述第二箱梁（2）内腔顶部和底部均设有预留孔道，两块所述多孔NiTi形状记忆合金矩形板（10）分别通过所述形状记忆合金螺栓（4）和所述形状记忆合金锚块（6）连接固定在所述第一箱梁（1）和所述第二箱梁（2）内腔顶部和底部，所述第一锚块（8）穿过预留孔道将所述钢材连接器（7）固定在所述多孔NiTi形状记忆合金矩形板（10）底部，所述第二锚块（9）将所述弹簧（3）固定在所述钢材连接器（7）上；
其中，所述多孔NiTi形状记忆合金矩形板（10）的厚度为2cm-3cm，每一个所述多孔NiTi形状记忆合金矩形板（10）设置有八个预留孔道，所述第一箱梁（1）及所述第二箱梁（2）分别设有十六个预留孔道；
所述形状记忆合金锚块（6）顶部设置有第一钢垫片（5），所述第一锚块（8）底部设置有第二钢垫片（11），所述第二锚块（9）底部设置有第三钢垫片（12），所述第一钢垫片（5）、所述第二钢垫片（11）和所述第三钢垫片（12）厚度为3mm-5mm；
所述钢材连接器（7）设有四个连接孔，每两个所述钢材连接器（7）通过四个劲度系数大的所述弹簧（3）交错连接。
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