CN109914218B - 一种自复位减震拱脚装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自复位减震拱脚装置，涉及桥梁领域，发明目的是为了提升拱桥拱脚的稳定性、抗震性能和使用寿命，为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种自复位减震拱脚装置，包括拱桥体、拱脚和桥台。所述拱桥体的两端均设置有桥台，每个所述桥台与拱桥体之间连接有拱脚。所述拱脚包括屈曲约束支撑、若干预应力筋、弹簧和耗能钢板框，所述屈曲约束支撑的外表面设置有若干预应力筋，若干所述预应力筋的外围嵌套有弹簧，所述弹簧的外围嵌套有耗能钢板框。地震发生时，所述屈曲约束支撑和耗能钢板框先后消耗地震产生的力，由于所述预应力筋和弹簧的作用，使得主体结构处于弹性范围内，从而形成自复位装置，提高了核心支撑抗震能力。

Description

一种自复位减震拱脚装置

技术领域

本发明涉及桥梁领域，具体涉及一种自复位减震拱脚装置。

背景技术

拱桥为桥梁建筑中的一种，拱桥外观造型美丽，生活交通便利，遍布各地。但是拱桥的拱脚和拱台之间的连接为固定连接，不利于结构抗震。需在拱脚和拱台之间安装减震构件。

现有的减震构件大多数是通过提高构件的刚度和强度，来提升整体结构的抗震性能，这样做会导致结构发生不可逆的破坏，修复成本高。为使拱桥在震后实现快速修复或不需修复就可以正常使用，桥梁拱脚处需要安置一种自复位减震装置，使拱脚震后残余变形小，具有较好的震后可修复性；且要求该装置结构简单，安装方便，便于实施。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用广泛、耗能性能卓越、设计参数可控的自复位减震拱脚装置，用以提升拱桥拱脚的安全性，对于拱脚位置易于检查和维修，提升拱脚的使用寿命。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种自复位减震拱脚装置，包括拱桥体、拱脚和桥台。所述拱桥体的两端均设置有桥台，每个所述桥台与拱桥体之间连接有拱脚。所述拱脚包括屈曲约束支撑、若干预应力筋、弹簧、外套管、若干连接节点和耗能钢板框。一个所述连接节点与桥体连接，另一个所述连接节点与桥台连接。所述连接节点之间连接有屈曲约束支撑、若干预应力筋、弹簧和外套管，若干所述预应力筋间隔布置在屈曲约束支撑的周围，若干所述预应力筋的外围嵌套有弹簧，所述弹簧的外侧嵌套有外套管。所述外套管的外侧嵌套有耗能钢板框，所述耗能钢板框的上端与桥体连接，下端与桥台连接。

进一步，所述拱桥体的拱圈底部设置有底板Ⅰ和金属框，所述底板Ⅰ为安装在拱圈底部端面上的矩形钢板，所述底板Ⅰ背离拱桥体的板面上连接有预留钢板Ⅰ。所述预留钢板Ⅰ的板面与底板Ⅰ的板面垂直，所述预留钢板Ⅰ的板面上有若干通孔。所述金属框嵌套在拱圈底部的侧壁外表面，所述金属框的每个板面上均有若干通孔。

进一步，所述屈曲约束支撑包括钢芯和钢套管，所述钢芯为一字型钢、十字型钢或工字型钢，所述钢套管嵌套在钢芯上。所述钢芯的表面涂刷无粘结涂层，所述钢芯与钢套管的内壁不接触。所述钢芯和钢套管之间浇筑有混凝土或砂浆。

进一步，所述弹簧与外套管的内壁之间设有一层无粘结材料或薄空气层。

进一步，所述连接节点包括连接底板、弹性连接头和节点板。所述连接底板的一个板面上连接有屈曲约束支撑、弹簧和外套管，另一个板面上连接有弹性连接头。所述弹性连接头连接在连接底板和节点板之间，所述节点板的板面上有若干通孔。

进一步，所述连接底板的板面上有若干预应力孔道，若干所述预应力筋的两端均穿过连接底板的预应力孔道，采用预张拉法将若干所述预应力筋锚固在两端的连接底板上。

进一步，所述耗能钢板框与外套管之间浇筑有混凝土或砂浆，所述耗能钢板框采用普通低碳钢或低屈服点钢材制成，所述耗能钢板框的上端嵌套在金属框的外表面，所述耗能钢板框上端的每个板面上均有若干通孔。所述耗能钢板框靠近桥台的各个板面上均连接有角钢，若干所述角钢的一个侧板与耗能钢板框各个板面的外侧连接，另一个侧板上设置有通孔。

进一步，所述桥台面向拱脚的板面上安装有底板Ⅱ,所述底板Ⅱ上有若干通孔。所述底板Ⅱ背向桥台的板面上连接有预留钢板Ⅱ，所述预留钢板Ⅱ上有若干通孔。

进一步，所述底板Ⅰ的板面与连接底板的板面平行，所述预留钢板Ⅰ的板面与节点板的板面平行。若干螺栓穿过预留钢板Ⅰ的通孔与靠近拱桥体的节点板通孔，每个螺栓旋入螺母。所述底板Ⅱ的板面与连接底板的板面平行，所述预留钢板Ⅱ的板面与节点板的板面平行。若干螺栓穿过预留钢板Ⅱ的通孔与靠近桥台的节点板通孔，每个螺栓旋入螺母。

进一步，若干螺栓穿过所述金属框的通孔和耗能钢板框上端的通孔，每个螺栓旋入螺母。若干螺栓穿过所述角钢侧板上的通孔和底板Ⅱ的通孔，每个螺栓旋入螺母。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，在传统的拱脚中加入自复位减震装置，使结构遭受大的地震时，避免内核单元在受压时屈曲，能够有效的抵挡冲击力。张拉预应力筋能够使弹簧收缩，防止结构由弹簧而产生的震动，发生较大的残余变形。通过采用加入弹簧和屈曲约束支撑的效果把控结构构件的受力设点，使结构构件变成弹性体，延性性能更好；将自复位装置运用到拱脚上边来，通过弹簧和钢芯的双曲作用，将能耗消耗最大，保护桥梁的整体结构。

附图说明

图1为拱脚连接图；

图2为A-A剖面图；

图3为B-B剖面图；

图4为拱脚内部结构立体图；

图5为连接底板平面图；

图6为耗能钢板框与预留钢板Ⅱ连接图。

图中：拱桥体1、底板Ⅰ101、金属框102、预留钢板Ⅰ103、拱脚2、屈曲约束支撑201、钢芯2011、钢套管2012、预应力筋202、弹簧203、外套管204、连接节点205、连接底板2051、预应力孔道20511、弹性连接头2052、节点板2053、耗能钢板框206、角钢207、桥台3、底板Ⅱ301和预留钢板Ⅱ302。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开了一种自复位减震拱脚装置，包括拱桥体1、拱脚2和桥台3。所述拱桥体1的两端均设置有桥台3，每个所述桥台3与拱桥体1之间连接有拱脚2。所述拱脚2包括屈曲约束支撑201、若干预应力筋202、弹簧203、外套管204、若干连接节点205和耗能钢板框206。一个所述连接节点205与桥体1连接，另一个所述连接节点205与桥台3连接。所述连接节点205之间连接有屈曲约束支撑201、若干预应力筋202、弹簧203和外套管204，若干所述预应力筋202间隔布置在屈曲约束支撑201的周围，若干所述预应力筋202的外围嵌套有弹簧203，所述弹簧203的外侧嵌套有外套管204，所述弹簧203与外套管204的内壁之间设有一层无粘结材料或薄空气层。所述外套管204的外侧嵌套有耗能钢板框206，所述耗能钢板框206的上端与桥体1连接，下端与桥台3连接。

所述拱桥体1的拱圈底部设置有底板Ⅰ101和金属框102，所述底板Ⅰ101为安装在拱圈底部端面上的矩形钢板，所述底板Ⅰ101背离拱桥体1的板面上连接有预留钢板Ⅰ103。所述预留钢板Ⅰ103的板面与底板Ⅰ101的板面垂直，所述预留钢板Ⅰ103的板面上有若干通孔。所述金属框102嵌套在拱圈底部的侧壁外表面，所述金属框102的每个板面上均有若干通孔。

所述屈曲约束支撑201包括钢芯2011和钢套管2012，所述钢芯2011为一字型钢、十字型钢或工字型钢，所述钢套管2012嵌套在钢芯2011上。所述钢芯2011的表面涂刷无粘结涂层，所述钢芯2011与钢套管2012的内壁不接触。所述钢芯2011和钢套管2012之间浇筑有混凝土或砂浆。

所述连接节点205包括连接底板2051、弹性连接头2052和节点板2053。所述连接底板2051的一个板面上连接有屈曲约束支撑201、弹簧203和外套管204，另一个板面上连接有弹性连接头2052。所述弹性连接头2052连接在连接底板2051和节点板2053之间，所述节点板2053的板面上有若干通孔。所述底板Ⅰ101的板面与连接底板2051的板面平行，所述预留钢板Ⅰ103的板面与节点板2053的板面平行。若干螺栓穿过预留钢板Ⅰ103的通孔与靠近拱桥体1的节点板2053通孔，每个螺栓旋入螺母。

所述连接底板2051的板面上有若干预应力孔道20511，若干所述预应力筋202的两端均穿过连接底板2051的预应力孔道20511，采用预张拉法将若干所述预应力筋202锚固在两端的连接底板2051上。

所述耗能钢板框206与外套管204之间浇筑有混凝土或砂浆，所述耗能钢板框206采用普通低碳钢或低屈服点钢材制成，所述耗能钢板框206的上端嵌套在金属框102的外表面，所述耗能钢板框206上端的每个板面上均有若干通孔。若干螺栓穿过所述金属框102的通孔和耗能钢板框206上端的通孔，每个螺栓旋入螺母。所述耗能钢板框206靠近桥台3的各个板面上均连接有角钢207，若干所述角钢207的一个侧板与耗能钢板框206各个板面的外侧连接，另一个侧板上设置有通孔。若干螺栓穿过所述角钢205侧板上的通孔和底板Ⅱ301的通孔，每个螺栓旋入螺母。

所述桥台3面向拱脚2的板面上安装有底板Ⅱ301,所述底板Ⅱ301上有若干通孔。所述底板Ⅱ301背向桥台3的板面上连接有预留钢板Ⅱ302，所述预留钢板Ⅱ302上有若干通孔。所述底板Ⅱ301的板面与连接底板2051的板面平行，所述预留钢板Ⅱ302的板面与节点板2053的板面平行。若干螺栓穿过预留钢板Ⅱ302的通孔与靠近桥台3的节点板2053通孔，每个螺栓旋入螺母。

地震发生时，所述屈曲约束支撑201和耗能钢板框206先后消耗地震产生的力，此过程中，由于所述预应力筋202和弹簧203的作用，使得主体结构基本处于弹性范围内，从而形成性能优越的自复位装置，提高了核心支撑抗震能力。

Claims (8)

1.一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：包括拱桥体（1）、拱脚（2）和桥台（3）；所述拱桥体（1）的两端均设置有桥台（3），每个所述桥台（3）与拱桥体（1）之间连接有拱脚（2）；所述拱脚（2）包括屈曲约束支撑（201）、若干预应力筋（202）、弹簧（203）、外套管（204）、若干连接节点（205）和耗能钢板框（206）；一个所述连接节点（205）与桥体（1）连接，另一个所述连接节点（205）与桥台（3）连接；所述连接节点（205）之间连接有屈曲约束支撑（201）、若干预应力筋（202）、弹簧（203）和外套管（204），若干所述预应力筋（202）间隔布置在屈曲约束支撑（201）的周围，若干所述预应力筋（202）的外围嵌套有弹簧（203），所述弹簧（203）的外侧嵌套有外套管（204）；所述外套管（204）的外侧嵌套有耗能钢板框（206），所述耗能钢板框（206）的上端与桥体（1）连接，下端与桥台（3）连接；

所述拱桥体（1）的拱圈底部设置有底板Ⅰ（101）和金属框（102），所述底板Ⅰ（101）为安装在拱圈底部端面上的矩形钢板，所述底板Ⅰ（101）背离拱桥体（1）的板面上连接有预留钢板Ⅰ（103）；所述预留钢板Ⅰ（103）的板面与底板Ⅰ（101）的板面垂直，所述预留钢板Ⅰ（103）的板面上有若干通孔；所述金属框（102）嵌套在拱圈底部的侧壁外表面，所述金属框（102）的每个板面上均有若干通孔；

所述屈曲约束支撑（201）包括钢芯（2011）和钢套管（2012），所述钢芯（2011）为一字型钢、十字型钢或工字型钢，所述钢套管（2012）嵌套在钢芯（2011）上；所述钢芯（2011）的表面涂刷无粘结涂层，所述钢芯（2011）与钢套管（2012）的内壁不接触；所述钢芯（2011）和钢套管（2012）之间浇筑有混凝土或砂浆。

2.根据权利要求1所述的一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：所述弹簧（203）与外套管（204）的内壁之间设有一层无粘结材料或薄空气层。

3.根据权利要求1所述的一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：所述连接节点（205）包括连接底板（2051）、弹性连接头（2052）和节点板（2053）；所述连接底板（2051）的一个板面上连接有屈曲约束支撑（201）、弹簧（203）和外套管（204），另一个板面上连接有弹性连接头（2052）；所述弹性连接头（2052）连接在连接底板（2051）和节点板（2053）之间，所述节点板（2053）的板面上有若干通孔。

4.根据权利要求3所述的一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：所述连接底板（2051）的板面上有若干预应力孔道（20511），若干所述预应力筋（202）的两端均穿过连接底板（2051）的预应力孔道（20511），采用预张拉法将若干所述预应力筋（202）锚固在两端的连接底板（2051）上。

5.根据权利要求2所述的一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：所述耗能钢板框（206）与外套管（204）之间浇筑有混凝土或砂浆，所述耗能钢板框（206）采用普通低碳钢或低屈服点钢材制成，所述耗能钢板框（206）的上端嵌套在金属框（102）的外表面，所述耗能钢板框（206）上端的每个板面上均有若干通孔；所述耗能钢板框（206）靠近桥台（3）的各个板面上均连接有角钢（207），若干所述角钢（207）的一个侧板与耗能钢板框（206）各个板面的外侧连接，另一个侧板上设置有通孔。

6.根据权利要求5所述的一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：所述桥台（3）面向拱脚（2）的板面上安装有底板Ⅱ（301）,所述底板Ⅱ（301）上有若干通孔；所述底板Ⅱ（301）背向桥台（3）的板面上连接有预留钢板Ⅱ（302），所述预留钢板Ⅱ（302）上有若干通孔。

7.根据权利要求6所述的一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：所述底板Ⅰ（101）的板面与连接底板（2051）的板面平行，所述预留钢板Ⅰ（103）的板面与节点板（2053）的板面平行；若干螺栓穿过预留钢板Ⅰ（103）的通孔与靠近拱桥体（1）的节点板（2053）通孔，每个螺栓旋入螺母；所述底板Ⅱ（301）的板面与连接底板（2051）的板面平行，所述预留钢板Ⅱ（302）的板面与节点板（2053）的板面平行；若干螺栓穿过预留钢板Ⅱ（302）的通孔与靠近桥台（3）的节点板（2053）通孔，每个螺栓旋入螺母。

8.根据权利要求7所述的一种自复位减震拱脚装置，其特征在于：若干螺栓穿过所述金属框（102）的通孔和耗能钢板框（206）上端的通孔，每个螺栓旋入螺母；若干螺栓穿过所述角钢（207）侧板上的通孔和底板Ⅱ（301）的通孔，每个螺栓旋入螺母。