CN109610298B - 曲线梁桥销轴式抗震约束体系及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种曲线梁桥的销轴式抗震约束体系及方法。曲线梁桥的销轴式抗震约束体系，由销轴和双向活动支座组成。销轴分为四种类型：径向切向均约束XZ‑A、径向约束切向活动XZ‑B、径向活动切向约束XZ‑C和径向切向均活动XZ‑D。销轴式约束装置包括固定在梁底的圆柱形销轴及设置在桥墩帽梁上的限位销槽，根据不同支点的位移要求，销轴约束装置包括四种：固定销轴，径向约束切向活动销轴、径向活动切向约束销轴和双向活动销轴。采用销轴式抗震约束体系的曲线梁桥梁端没有径向位移，同时释放了外力作用下的梁体水平次内力，因此能够有效避免曲线梁桥常见病害的发生，提高了曲线梁桥的耐久性，并能防止地震作用下的落梁。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，涉及到桥梁工程中的约束体系，特别涉及曲线梁桥的水平抗震约束体系及方法。
背景技术
曲线梁桥越来越广泛地应用于高等级公路、城市快速路、匝道桥以及山区公路中，随着曲线梁桥服役年限的增长，近年来，一些曲线梁桥在运营过程中相继出现了各种病害，引起了人们的关注。曲线梁桥的病害问题不仅影响交通，加固维修麻烦且费用高。曲线梁桥常见病害有：支座破坏、梁体侧移、挡块破坏等。造成曲线梁桥病害的原因是多方面的，但是主要原因归根结底还是由于结构约束体系设计的不合理造成的。
由于没有充分认识到曲线梁桥受力机制的特性，目前很多曲线梁桥的设计仍采用了直线梁桥的约束体系，过分的限制侧移造成曲线梁桥径向力过大，最终导致支座剪切破坏或挡块失效，进而发生曲线梁桥的爬移或倾覆事故。因此，有必要寻求曲线梁桥的合理约束体系及实现措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种曲线梁桥的水平约束体系及方法，采用此体系和方法，能够释放外力引起的曲线梁桥结构次内力，使结构受力更加合理，对主梁和下部结构受力均较有利。
本发明的技术方案：
曲线梁桥销轴式抗震约束体系，主要由销轴和双向活动支座组成；销轴分为四种类型：径向切向均约束XZ-A、径向约束切向活动XZ-B、径向活动切向约束XZ-C和径向切向均活动XZ-D；
所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，对于单跨曲线梁桥，一端采用径向切向均约束的销轴形式XZ-A，另一端采用径向约束切向活动的销轴形式XZ-B，两端均放松水平转角；
所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，对于两跨曲线梁桥，两端支点采用径向约束切向活动的销轴XZ-B，中间支点采用径向活动切向约束的销轴XZ-C，所有支点均放松水平转角；
所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，对于三跨及三跨以上的曲线梁桥，两端支点采用径向约束切向活动的销轴XZ-B，中间靠近桥梁纵向中心的支点采用径向活动切向约束的销轴XZ-C，其余中间支点采用径向切向均放松的销轴XZ-D，所有支点均放松水平转角。
曲线梁桥销轴式抗震约束体系，所用的装置为曲线梁桥销轴式约束装置，包括固定在桥墩盖梁1上的限位销槽和固定在梁底的销轴；
在桥墩盖梁1顶面开限位销槽，限位销槽平面为正方形或长方形；限位销槽由底板2、顺桥向围板3和横桥向围板4焊接拼装构成，若桥墩盖梁1为混凝土材料，则限位销槽需预埋，并在底板2、顺桥向围板3和横桥向围板4上焊有销槽剪力钉5，使限位销槽与桥墩盖梁1结合可靠；若桥墩盖梁1为钢结构，则在制作盖梁时直接焊成带限位销槽的形式；在主梁6底部与限位销槽对应的位置焊接安装销轴，销轴主要由T型加劲板7、半T型加劲板8和圆弧板件9焊接拼装构成，销轴焊接于预埋在混凝土主梁6底部的预埋钢板10上，预埋钢板10上焊接销轴剪力钉5’将销轴与混凝土主梁6牢固连接；主梁6若为钢箱梁，则销轴直接焊接在钢梁底板上；焊接拼装的销轴下部为圆柱形，插于桥墩盖梁1上的限位销槽内构成曲线梁桥的销轴式约束装置。
所述的销轴底面与限位销槽底板2间留有5mm空隙，销轴不承担竖向荷载；销轴在约束位移方向与限位销槽间预留2.5mm的间隙便于销轴安装。
所述的曲线梁桥销轴式约束装置配合双向活动支座ZZ共同形成曲线梁桥的支承体系。
曲线梁桥销轴式抗震约束体系的方法，步骤如下：
步骤1：计算曲线梁桥的水平荷载值，并依水平荷载值确定销轴的截面尺寸，根据设计选定的支座高度并考虑销轴插入限位销槽的长度确定销轴的总长度；
步骤2：计算曲线梁桥各支点处销轴需要预留的间隙，根据销轴截面尺寸及预留间隙大小确定限位销槽的截面尺寸；
步骤3：曲线梁桥盖梁施工时，将焊接拼装成的限位销槽结构预埋在桥墩盖梁(1)内，若为钢盖梁，则桥墩盖梁1焊接制作时直接考虑开槽；主梁施工时，将焊接拼装成的销轴结构预埋在主梁底部与限位销槽对应的位置；若为钢箱梁，则直接将焊接拼装成的销轴结构焊接在梁底相应位置；
步骤4：现浇或吊装主梁，保证销轴在限位销槽内的定位准确。
本发明的有益效果：
(1)曲线梁桥销轴式抗震约束体系能够释放结构在外荷载作用下的水平次内力，避免了曲线梁桥中常见的挡块压溃、支座剪切破坏等病害。同时，约束体系约束了梁端的径向位移，避免了伸缩缝的剪切破坏及梁端径向错位。
(2)曲线梁桥的销轴式约束装置同时又是一种限位措施，能够防止爬移及地震力引起的落梁，且销轴位于梁底，不影响桥梁美观。
附图说明
图1是单跨曲线梁桥销轴式抗震约束体系布置图。
图2是两跨曲线梁桥销轴式抗震约束体系布置图。
图3是三跨及以上曲线梁桥销轴式抗震约束体系布置图。
图4是固定销轴约束装置平面布置图。
图5是单向活动销轴约束装置平面布置图。
图6是双向活动销轴约束装置平面布置图。
图7是活动方向销轴约束装置立面布置图。
图8是约束方向销轴约束装置立面布置图。
图9是销轴T形加劲板示意图。
图10是销轴半T形加劲板示意图。
图中：XZ-A固定销轴；XZ-B径向约束切向活动销轴；XZ-C径向活动切向约束销轴；XZ-D径向切向双向活动销轴；ZZ双向活动支座；1桥墩盖梁；2销槽底板；3销槽顺桥向围板；4销槽横桥向围板；5销槽剪力钉；5’销轴剪力钉；6主梁；7T型加劲板；8半T型加劲板；9圆弧板件；10预埋钢板。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
三跨连续预应力混凝土曲线梁桥，跨径布置为3×40m，设计轴线为半径60m的圆曲线，桥宽14.5m，梁高2.5m。
参见图3，三跨连续曲线梁桥两端支点采用径向约束切向活动的销轴(XZ-B)，中间靠近桥梁中心的支点采用径向活动切向约束的销轴(XZ-C)，另一个中支点采用径向切向均活动的销轴(XZ-D)，所有支点均放松水平转角。
计算得到的销轴水平力确定销轴和销槽的尺寸。
桥墩盖梁(1)浇筑时在其顶面预埋由销槽围板、底板及剪力钉焊接而成的销槽结构。
每个桥墩横桥向在销槽两侧各放置一个双向活动支座。
如图4、图5、图6、图7、图8所示，在梁体底部与销槽对应的位置将由剪力钉、预埋钢板、弧形板、T形加劲板及半T型加劲板焊接而成的销轴结构插入销槽内并做好定位，注意四周及底部预留间隙，保证销轴定位准确。
定位好销轴后，浇筑上部梁体。
利用本发明的曲线梁桥销轴式抗震约束体系及方法，能够有效释放外力引起的曲线梁桥次内力，避免病害发生，同时能防止地震中的落梁。
Claims (6)
1.一种曲线梁桥销轴式抗震约束体系，其特征在于，所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系主要由销轴和双向活动支座组成；销轴分为四种类型：径向切向均约束(XZ-A)、径向约束切向活动(XZ-B)、径向活动切向约束(XZ-C)和径向切向均活动(XZ-D)；
所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，对于单跨曲线梁桥，一端采用径向切向均约束的销轴形式(XZ-A)，另一端采用径向约束切向活动的销轴形式(XZ-B)，两端均放松水平转角；
所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，对于两跨曲线梁桥，两端支点采用径向约束切向活动的销轴(XZ-B)，中间支点采用径向活动切向约束的销轴(XZ-C)，所有支点均放松水平转角；
所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，对于三跨及三跨以上的曲线梁桥，两端支点采用径向约束切向活动的销轴(XZ-B)，中间靠近桥梁纵向中心的支点采用径向活动切向约束的销轴(XZ-C)，其余中间支点采用径向切向均放松的销轴(XZ-D)，所有支点均放松水平转角；
所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系所用的装置为曲线梁桥销轴式约束装置，包括固定在桥墩盖梁(1)上的限位销槽和固定在梁底的销轴；
在桥墩盖梁(1)顶面开限位销槽，限位销槽平面为正方形或长方形；限位销槽由底板(2)、顺桥向围板(3)和横桥向围板(4)焊接拼装构成，若桥墩盖梁(1)为混凝土材料，则限位销槽需预埋，并在底板(2) 、顺桥向围板(3)和横桥向围板(4)上焊有销槽剪力钉(5)，使限位销槽与桥墩盖梁(1)结合可靠；若桥墩盖梁(1)为钢结构，则在制作盖梁时直接焊成带限位销槽的形式；在主梁(6)底部与限位销槽对应的位置焊接安装销轴，销轴主要由T型加劲板(7)、半T型加劲板(8)和圆弧板件(9)焊接拼装构成，销轴焊接于预埋在混凝土主梁(6)底部的预埋钢板(10)上，预埋钢板(10)上焊接销轴剪力钉(5’)将销轴与混凝土主梁(6)牢固连接；主梁(6)若为钢箱梁，则销轴直接焊接在钢梁底板上；焊接拼装的销轴下部为圆柱形，插于桥墩盖梁(1)上的限位销槽内构成曲线梁桥的销轴式约束装置。
2.根据权利要求1所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，其特征在于，所述的销轴底面与限位销槽底板(2)间留有5mm空隙，销轴不承担竖向荷载。
3.根据权利要求1或2所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，其特征在于，所述的销轴在约束位移方向与限位销槽间预留2.5mm的间隙便于销轴安装。
4.根据权利要求1或2所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，其特征在于，所述的曲线梁桥销轴式约束装置配合双向活动支座(ZZ)共同形成曲线梁桥的支承体系。
5.根据权利要求3所述的曲线梁桥销轴式抗震约束体系，其特征在于，所述的曲线梁桥销轴式约束装置配合双向活动支座(ZZ)共同形成曲线梁桥的支承体系。
6.一种曲线梁桥销轴式抗震约束体系的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：计算曲线梁桥的水平荷载值，并依水平荷载值确定销轴的截面尺寸，根据设计选定的支座高度并考虑销轴插入限位销槽的长度确定销轴的总长度；
步骤2：计算曲线梁桥各支点处销轴需要预留的间隙，根据销轴截面尺寸及预留间隙大小确定限位销槽的截面尺寸；
步骤3：曲线梁桥盖梁施工时，将焊接拼装成的限位销槽结构预埋在桥墩盖梁(1)内，若为钢盖梁，则桥墩盖梁(1)焊接制作时直接考虑开槽；主梁施工时，将焊接拼装成的销轴结构预埋在主梁底部与限位销槽对应的位置；若为钢箱梁，则直接将焊接拼装成的销轴结构焊接在梁底相应位置；
步骤4：现浇或吊装主梁，保证销轴在限位销槽内的定位准确。
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