CN110424255A - 一种桥墩柱上的抗震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥墩柱上的抗震装置，属于道路施工技术领域。包括顶部桥面、桥墩下柱、圆柱型钢嵌柱件、圆柱型钢支撑件、抗压橡胶、圆型凹槽A、圆型凹槽B、上柱连接件、下柱连接件、耗能弹簧、环形记忆合金外贴板，所述顶部桥面底部与桥墩下柱顶部均开设有相对应的圆型凹槽A，所述圆柱型钢嵌柱件与圆柱型钢支撑件之设有抗压橡胶，所述竖向抗震装置外部设有下柱连接件，所述下柱连接件的外部套有上柱连接件，所述上柱连接件与下柱连接件之间设有耗能弹簧，上柱连接件、下柱连接件外侧设有环形记忆合金外贴板。本发明整体稳定性高，在保证桥墩柱正常功能的前提下大大提高抗震性能，且结构简单、安装方便，提高桥墩柱在抗震领域的实际应用。

Description

一种桥墩柱上的抗震装置

技术领域

本发明属于道路施工技术领域，特别是涉及一种桥墩柱上的抗震装置。

背景技术

中小跨径梁式桥在我国具有非常广泛的应用，是我国日益发达的道路交通网络中极其重要的组成部分。圆柱墩是这类桥梁通常采用的下部结构形式之一，圆柱墩与承台固结，桥梁上部结构传递下来的荷载通过圆柱墩最终传递到地基，使整个桥梁结构能够保持正常使用。目前我国现行的《公路桥梁抗震设计细则》、《城市桥梁抗震设计规范》对中小跨径梁式桥规定在E1地震作用下要求保持弹性，E2地震作用下允许出现损伤，桥墩允许出现塑性铰。然而，2008年汶川大地震、2010年玉树大地震，许多中小跨径梁式桥遭受到了不同程度的损伤，其中单柱墩墩底开裂或者双柱墩横梁与墩柱连接部位开裂(如：庙子坪大桥、禅古寺一号桥等)是最常见的桥梁下部结构损伤形式之一。这主要是由于桥梁上部结构在地震中传递给桥墩的剪力过大，或者是桥墩本身的高度较高或质量较大使桥墩自身在地震中产生较大的惯性力，这些因素都会使得桥墩产生较大的弯曲变形，一旦超过其承载能力，轻者使桥墩开裂，重者使桥墩折断。由此可见，我国现有的中小跨径梁式桥其桥墩远远不能满足抗震需求，需要进行抗震加固。针对这种情况，通常采用的减隔震措施主要有两种方式：一是在墩梁连接处采用减隔震支座，并加装减震装置，如粘滞性阻尼器、弹塑性钢阻尼器等，从而减小上部结构传递给桥墩的地震荷载；二是采用混凝土或者钢管包裹桥墩墩底从而增加桥墩墩底的截面承载能力，使其有足够的能力抵抗地震荷载。但是这两种方式都存在一定的不足：第一种方式需要安装价格较高的减隔震支座，加装减隔震装置要求墩梁间必须有足够的空间，且更换的时候必须暂停交通，但这种方式对于墩高较高，自身质量较大的桥墩并没有明显的减震效果；第二种方式实施时同样需要中断交通，如果是使用混凝土的话，需要对浇筑的混凝土进行养护，整个加固周期较长，如果是使用钢管的话，钢管与混凝土的连接性能不容易得到保证，最后，这种方式会使承台基础的抗震需求增大，可能使承台基础在地震作用下产生损伤。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种桥墩柱上的抗震装置，能够预制加工，快速拼装，价格低廉，性能可靠，在不影响桥梁正常使用的情况下，可以控制地震作用下桥墩的水平和竖向位移，耗散地震能量，改善桥墩的抗震性能，并一步减小对基础的地震需求。

本发明采用的技术方案如下：

一种桥墩柱上的抗震装置，包括顶部桥面、桥墩下柱、圆柱型钢嵌柱件、圆柱型钢支撑件、抗压橡胶、圆型凹槽A、圆型凹槽B、上柱连接件、下柱连接件、耗能弹簧、环形记忆合金外贴板，所述桥墩柱上的抗震装置包括竖向抗震装置和水平方向抗震装置；所述的竖向抗震装置布置在顶部桥面与桥墩下柱之间，所述顶部桥面底部与桥墩下柱顶部均开设有相对应的圆型凹槽A，所述圆型凹槽A内设有圆柱型钢嵌柱件，所述圆柱型钢嵌柱件与圆形半径等于圆型凹槽A相匹配，所述上下的圆柱型钢嵌柱件之间设有圆柱型钢支撑件，所述圆柱型钢嵌柱件、圆柱型钢支撑件均为一致的圆柱型结构，所述圆柱型钢嵌柱件的其待连接面及圆柱型钢支撑件的双侧面上均开设有圆型凹槽B，所述圆柱型钢嵌柱件与圆柱型钢支撑件之设有抗压橡胶，所述抗压橡胶置于圆型凹槽B内，所述抗压橡胶截面与圆型凹槽B截面相匹配， 所述竖向抗震装置外部设有下柱连接件，所述下柱连接件为环形桶状结构，所述下柱连接件套于圆柱型钢嵌柱件与圆柱型钢支撑件外部，与桥墩下柱固定相连，所述下柱连接件的外部套有上柱连接件，所述上柱连接件与顶部桥面底面固定相连，所述上柱连接件为桶状结构，其直径大于下柱连接件，所述上柱连接件与下柱连接件之间设有耗能弹簧，上柱连接件、下柱连接件外侧设有环形记忆合金外贴板，所述环形记忆合金外贴板与顶部桥面、桥墩下柱圆型半径相同。

进一步地，所述下柱连接件底部一周制有一圈底部翼缘，所述下柱连接件的底部翼缘与桥墩下柱顶部经自攻自钻螺钉固定相连。

进一步地，所述上柱连接件顶部开设有与圆柱型钢嵌柱件一致的圆，其与上柱连接件边缘之间形成顶部翼缘，所述上柱连接件的顶部翼缘与顶部桥面底部经自攻自钻螺钉固定相连。

进一步地，所述环形记忆合金外贴板与上柱连接件、下柱连接件经自攻自钻螺钉固定相连。

进一步地，所述竖向在上柱连接件、下柱连接件之间与自攻自钻螺钉同位置处布置六组耗能弹簧。

进一步地，所述下柱连接件套于圆柱型钢嵌柱件与圆柱型钢支撑件外部，与圆柱型钢嵌柱件与圆柱型钢支撑件紧贴。

进一步地，所述的抗压橡胶、耗能弹簧、环形记忆合金外贴板均为弹性材料，位移后可恢复原状。

进一步地，所述环形记忆合金外贴板与上柱连接件和下柱连接件的组合以及圆柱型钢嵌柱件、圆柱型钢支撑件、抗压橡胶组合后的高度一致。

本发明的有益效果：本发明的一种桥墩柱上的抗震装置能在保证桥墩柱结构稳定的情况下，再发生地震灾害时，使桥墩柱在弹簧和抗压橡胶的作用下在竖向和竖平方向都能进行位移进一步耗能，使桥墩柱在受到地震灾害使得到耗能缓冲后，在弹簧和橡胶的作用下还能恢复原位，桥墩柱的上下连接件与竖向减震装置协调配合作用，且本发明结构简单，稳定性高，安装方便，拆卸维修及运输方便，大大提升桥墩柱的抗震性能。

附图说明

图1为本发明桥墩柱上抗震装置正视图；

图2 为本发明桥墩柱上抗震装置结构详图；

图3 为圆柱型钢嵌柱件、圆柱型钢支撑件、抗压橡胶组成的竖向抗震装置图；

图4 为圆柱型钢嵌柱件、圆柱型钢支撑件、抗压橡胶拼接示意图；

图5 为桥墩下柱、下柱连接件连接俯视图；

图6 为图2中A-A截面横向抗震装置图；

图7 为圆柱型钢支撑件的三维结构示意图；

图8 为上柱连接件的三维结构示意图；

图9 为下柱连接件的三维结构示意图。

图中：1为顶部桥面、2为桥墩下柱、3为圆柱型钢嵌柱件、4为圆柱型钢支撑件、5为抗压橡胶、6为圆型凹槽A、7为圆型凹槽B、8为上柱连接件、8-1为顶部翼缘、9为下柱连接件、9-1为底部翼缘、10为耗能弹簧、11为环形记忆合金外贴板、12为自攻自钻螺钉、13为连接件竖向空槽。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1：

如图1—9所示，一种桥墩柱上的抗震装置，包括顶部桥面1、桥墩下柱2、圆柱型钢嵌柱件3、圆柱型钢支撑件4、抗压橡胶5、圆型凹槽A6、圆型凹槽B7、上柱连接件8、顶部翼缘8-1、下柱连接件9、底部翼缘9-1、耗能弹簧10、环形记忆合金外贴板11、自攻自钻螺钉12、连接件竖向空槽13。所述的本发明桥墩柱上的抗震装置包括竖向和水平方向；所述的竖向抗震装置布置在顶部桥面1、桥墩下柱2之间，所述的顶部桥面1底部、桥墩下柱2顶部均布置圆型凹槽A6，圆型凹槽A6内布置圆柱型钢嵌柱件3，圆柱型钢嵌柱件3为截面为实心圆型的柱体结构，圆形半径等于圆型凹槽A6的圆形半径尺寸，所述的圆柱型钢嵌柱件3、圆柱型钢支撑件4都为圆柱型结构圆柱型结构，且圆柱型钢嵌柱件3单侧表面、圆柱型钢支撑件4双侧表面都布置有圆型凹槽B7，其圆型半径等于同样为圆柱体结构的抗压橡胶5的圆半径，抗压橡胶5布置在上下圆柱型钢支撑件4之间和圆柱型钢嵌柱件3、圆柱型钢支撑件4之间，且嵌入圆型凹槽B7之内，整个竖向抗震装置由圆柱型钢嵌柱件3、圆柱型钢支撑件4、抗压橡胶5交错布置组成；所述的上柱连接件8、下柱连接件9都为截面为L型的环形结构，中心空心部分布置竖向抗震装置，上柱连接件8、下柱连接件9由自攻自钻螺钉12在L型翼缘处分别由钉在顶部桥面1、桥墩下柱2之上，且水平方向对称与圆心均匀等距钉入6个自攻自钻螺钉12，保证上柱连接件8、下柱连接件9的稳定性，且竖向在上柱连接件8、下柱连接件9之间与自攻自钻螺钉12同位置处焊接6组耗能弹簧10，能保证上柱连接件8、下柱连接件9在水平方向上进行弹性位移进而组成水平方向的抗震装置；所述的环形记忆合金外贴板11与顶部桥面1、桥墩下柱2圆型半径相同，布置在上柱连接件8、下柱连接件9外侧，同样使用自攻自钻螺钉12钉在上柱连接件8、下柱连接件9上。

所述的竖向抗震装置和水平方向的抗震装置彼此之间互不影响且协同工作，能保证整体桥墩的全方位抗震性能。

所述的竖向抗震装置在进行位移时，圆柱型钢嵌柱件3、圆柱型钢支撑件4能保证竖向的稳定，且由抗压橡胶5的材料性能能在水平方向进行轻微位移。

所述的下柱连接件9在进行水平抗震的同时，还能保证竖向抗震装置的位置固定。

所述的抗压橡胶5、耗能弹簧10、环形记忆合金外贴板11都具有弹性，能保证结构在位移后恢复原状。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：包括顶部桥面（1）、桥墩下柱（2）、圆柱型钢嵌柱件（3）、圆柱型钢支撑件（4）、抗压橡胶（5）、圆型凹槽A（6）、圆型凹槽B（7）、上柱连接件（8）、下柱连接件（9）、耗能弹簧（10）、环形记忆合金外贴板（11），所述桥墩柱上的抗震装置包括竖向抗震装置和水平方向抗震装置；所述的竖向抗震装置布置在顶部桥面（1）与桥墩下柱（2）之间，所述顶部桥面（1）底部与桥墩下柱（2）顶部均开设有相对应的圆型凹槽A（6），所述圆型凹槽A（6）内设有圆柱型钢嵌柱件（3），所述圆柱型钢嵌柱件（3）与圆形半径等于圆型凹槽A（6）相匹配，所述上下的圆柱型钢嵌柱件（3）之间设有圆柱型钢支撑件（4），所述圆柱型钢嵌柱件（3）、圆柱型钢支撑件（4）均为一致的圆柱型结构，所述圆柱型钢嵌柱件（3）的其待连接面及圆柱型钢支撑件（4）的双侧面上均开设有圆型凹槽B（7），所述圆柱型钢嵌柱件（3）与圆柱型钢支撑件（4）之设有抗压橡胶（5），所述抗压橡胶（5）置于圆型凹槽B（7）内，所述抗压橡胶（5）截面与圆型凹槽B（7）截面相匹配， 所述竖向抗震装置外部设有下柱连接件（9），所述下柱连接件（9）为环形桶状结构，所述下柱连接件（9）套于圆柱型钢嵌柱件（3）与圆柱型钢支撑件（4）外部，与桥墩下柱（2）固定相连，所述下柱连接件（9）的外部套有上柱连接件（8），所述上柱连接件（8）与顶部桥面（1）底面固定相连，所述上柱连接件（8）为桶状结构，其直径大于下柱连接件（9），所述上柱连接件（8）与下柱连接件（9）之间设有耗能弹簧（10），上柱连接件（8）、下柱连接件（9）外侧设有环形记忆合金外贴板（11），所述环形记忆合金外贴板（11）与顶部桥面（1）、桥墩下柱（2）圆型半径相同。

2.根据权利要求1所述的一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：所述下柱连接件（9）底部一周制有一圈底部翼缘（9-1），所述下柱连接件（9）的底部翼缘（9-1）与桥墩下柱（2）顶部经自攻自钻螺钉（12）固定相连。

3.根据权利要求1所述的一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：所述上柱连接件（8）顶部开设有与圆柱型钢嵌柱件（3）一致的圆，其与上柱连接件（8）边缘之间形成顶部翼缘（8-1），所述上柱连接件（8）的顶部翼缘（8-1）与顶部桥面（1）底部经自攻自钻螺钉（12）固定相连。

4.根据权利要求1所述的一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：所述环形记忆合金外贴板（11）与上柱连接件（8）、下柱连接件（9）经自攻自钻螺钉（12）固定相连。

5.根据权利要求1所述的一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：所述竖向在上柱连接件（8）、下柱连接件（9）之间与自攻自钻螺钉（12）同位置处布置6组耗能弹簧（10）。

6.根据权利要求1所述的一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：所述下柱连接件（9）套于圆柱型钢嵌柱件（3）与圆柱型钢支撑件（4）外部，与圆柱型钢嵌柱件（3）与圆柱型钢支撑件（4）紧贴。

7.根据权利要求1所述的一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：所述的抗压橡胶（5）、耗能弹簧（10）、环形记忆合金外贴板（11）均为弹性材料，位移后可恢复原状。

8.根据权利要求1所述的一种桥墩柱上的抗震装置，其特征在于：所述环形记忆合金外贴板（11）与上柱连接件（8）和下柱连接件（9）的组合以及圆柱型钢嵌柱件（3）、圆柱型钢支撑件（4）、抗压橡胶（5）组合后的高度一致。