CN110904820B - 分离式桥墩支座的水平约束系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁工程结构领域，具体涉及一种分离式桥墩支座的水平约束系统，包括：两个横桥向间隔设置的桥墩；还包括每个所述桥墩的墩顶均设有横向活动支座；还包括主梁，其设于所有的所述横向活动支座上；还包括两个约束装置，每个所述约束装置包括：基座，其设于所述桥墩和所述横向活动支座之间；还包括约束体，其设于所述主梁的端部并位于所述基座的横桥向的外侧；其中，所述约束体与基座在水平方向上间隔设定距离，所述约束体与基座在竖直方向上有交错重叠部分。本发明能够有效解决现有技术中遇到的分离式桥墩支座的水平承载力过大，水平承载力与竖向设计承载力比值远大于设定要求时，需特殊设计支座，且过大的水平力引起桥墩尺寸偏大，导致工程造价昂贵的问题。

Description

分离式桥墩支座的水平约束系统

技术领域

本发明涉及桥梁工程结构领域，具体涉及分离式桥墩支座的水平约束系统。

背景技术

一般而言，当桥梁为宽幅桥面时，桥梁下部结构常设计为分离式桥墩。此时桥墩墩顶的支座横向约束类型为：一处墩顶支座为横向约束支座限制主梁横向位移；另一处墩顶支座为横向活动支座释放主梁横向位移。而常规的桥梁支座设计中，支座的水平承载力一般为竖向设计承载力的10％。若水平承载力与竖向设计承载力超过10％时，支座需要特殊设计。因此宽幅桥梁采用分离式桥墩时，若墩顶横向约束支座其横向力与竖向力比值远大于10％时，其支座需要特殊设计，此时带来的问题有：支座特殊设计，造价昂贵；布置横向约束支座的桥墩其承担的横向水平力远大于另一侧布置横向活动支座的桥墩，造成两侧分离桥墩受力状态不一致，且过大的横向力会造成一侧桥墩结构尺寸偏大，进而两侧桥墩结构构造尺寸不统一，引起造价增加以及景观效果差。

多跨宽幅连续梁或宽幅斜拉桥，下部结构采用分离式桥墩时，当主梁重量较轻时，此时边跨主梁墩顶处竖向反力数值较小，而在横向风或地震荷载横向作用下，墩顶处水平反力数值又较大，其支座水平力与竖向反力的比值可达到50％以上。现有技术只能进行支座特殊设计，布置横向约束支座，此时过大的横向力会造成桥墩结构尺寸偏大，材料耗费增加，进而导致造价昂贵。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种桥墩支座的水平约束替代方法，能够有效解决现有技术中遇到支座的水平承载力大于竖向设计承载力设定要求时，需特殊设计支座，且桥墩尺寸偏大，进而导致造价昂贵的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种分离式桥墩支座的水平约束系统，包括：

两个在横桥向间隔设置的桥墩；

每个所述桥墩的墩顶均设有横向活动支座；

主梁，其设于所有的所述横向活动支座上；

两个约束装置，每个所述约束装置包括：

-基座，其设于所述桥墩和所述横向活动支座之间，

-约束体，其设于所述主梁的端部并位于所述基座的横桥向的外侧，

其中，所述约束体与基座在水平方向上间隔设定距离，所述约束体与基座在竖直方向上有交错重叠部分。

在上述技术方案的基础上，所述约束体与最外侧的基座在水平方向上间隔设定距离满足公式△h＝L·α·△T+△V+△W+△S，其中L为两约束体之间的间距；α为主梁的膨胀系数，△T为主梁安装时的温度与桥址处环境最低温度之间的温差；△V为活载偏载引起主梁横向位移；△W为横风荷载引起主梁横向位移；△S为其他荷载引起主梁横向位移。

在上述技术方案的基础上，所述△V、△W或△S的设计值不为0或者均为0，若△V、△W、△S设计值都为0时，为完全限位；反之，为有限位移限位。

在上述技术方案的基础上，所述基座和对应的所述约束体的相对侧均设有接触板。

在上述技术方案的基础上，所述接触板为不锈钢材料制件。

在上述技术方案的基础上，所述接触板的表面摩擦系数不超过0.05。

在上述技术方案的基础上，所述基座内设有横向的锚筋，所述接触板固定在所述锚筋上。

在上述技术方案的基础上，所述约束体设于所述基座的外侧。

在上述技术方案的基础上，所述约束体为箱形结构，并且所述约束体内设有加强板。

在上述技术方案的基础上，所述主梁上设有与所述约束体的箱形结构和加强板对齐的支撑板。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供一种分离式桥墩支座的水平约束系统，在使用该分离式桥墩支座的水平约束系统时，通过设置在桥墩的顶部和主梁的两端均相互配合的约束装置，并且将每个桥墩的墩顶均采用横向活动支座，这样的设计可以实现主梁的横向位移约束以避免支座特殊设计；进而可通过调整约束装置内的间隔设定距离，可以使主梁在横向方向上有一定的位移余量，通过释放主梁在横向方向的部分位移时，削弱该处的水平作用力，从而减小主梁对桥墩的力。

附图说明

图1为本发明实施例中分离式桥墩支座的水平约束系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中分离式桥墩支座的水平约束系统的局部放大图；

图3为发明实施例中基座的结构示意图。

图4为本发明实施例中图2中A-A位置剖视图。

图中：1、桥墩；2、横向活动支座；3、主梁；4、约束装置；5、基座；6、约束体；7、接触板；8、锚筋；9、支撑板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

图1为本发明实施例中分离式桥墩支座的水平约束系统的结构示意图，如图1所示，本发明公开了一种分离式桥墩支座的水平约束系统，包括：

两个在横桥向间隔设置的桥墩1；每个桥墩1的墩顶均设有横向活动支座2；主梁3，其设于所有的横向活动支座2上；两个约束装置4，用于限制主梁3的横向位移，每个约束装置4包括：基座5，其设于桥墩1和横向活动支座2之间，还包括约束体6，其设于主梁3的端部并位于基座5的横桥向的外侧。

其中，约束体6与基座5在水平方向上间隔设定距离，约束体6与基座5在竖直方向上有交错重叠部分。

在使用该分离式桥墩支座的水平约束系统时，通过设置在桥墩1的顶部和主梁3的两端均相互配合的约束装置4，并且将每个桥墩1的墩顶均采用横向活动支座2，这样的设计可以在使主梁3在横向方向上有一定的位移余量，可以释放主梁3在横向方向的部分位移，削弱横向作用力，从而减小主梁3对桥墩1的力，减小桥墩结构尺寸。或者约束装置4直接限制主梁3的横向位置，实现主梁的横向位移约束以避免支座特殊设计。通过在桥墩1和横向活动支座2之间设置基座5，在基座5的外侧设置约束体6，以及通过约束体6和基座5的配合限制主梁3的横向位移。并且约束体6与基座5在水平方向上间隔设定距离，在主梁3在横向方向的位移时，间隔设定距离就可以释放部分变形，削弱一部分作用力，从而减小主梁3对桥墩1的力，减小桥墩结构尺寸。

优选地，约束体6与最外侧的基座5在水平方向上间隔设定距离通过公式△h＝L·α·△T+△V+△W+△S得到，其中L为两约束体6之间的间距；α为主梁的膨胀系数，△T为主梁3安装时的温度与桥址处环境最低温度之间的温差；△V为活载偏载引起主梁3横向位移；△W为横风荷载引起主梁3横向位移；△S为其他荷载引起主梁3横向位移。

在本实施例中，通过公式△h＝L·α·△T+△V+△W+△S得到约束体6与最外侧的基座5在水平方向上间隔设定距离，可以使设计者根据实际的需要来选择不同的间隔距离，因为间隔距离太大也会影响主梁3的稳定性，间隔距离太大，会导致主梁3可以位移的距离大，这样也不利于主梁3的稳定，通过该公式设计计算可以使主梁3在适当的范围内移动，也不至于影响其自身稳定。

优选地，△V、△W或△S的设计值不为0或者均为0。若△V、△W、△S设计值都为0时，为完全限位；反之，为有限位移限位。在本实施例中，不考虑活载偏载引起主梁3横向位移，横风荷载引起主梁3横向位移，其他荷载引起主梁3横向位移，即只考虑温度的影响，为完全限制，此时，可实现主梁的横向位移约束以避免支座特殊设计。在其他实施例也可考虑活载偏载引起主梁3横向位移，横风荷载引起主梁3横向位移，其他荷载引起主梁3横向位移，即△V、△W或△S的设计值不为0，为有限位移限位。

图3为发明实施例中基座的结构示意图，如图3所示，优选地，基座5和对应的约束体6的相对侧均设有接触板7。在本实施例中，在基座5和约束体6的相对侧均设置接触板7，可以避免基座5和约束体6接触时被损坏。

优选地，接触板7为不锈钢材料制件。在本实施例中，接触板7为不锈钢材料制件，采用不锈钢材料，可以使基座5和约束体6接触的同时，主梁3发生纵向位移时，减小基座5和约束体6之间主梁纵向方向力的约束。

优选地，接触板7的表面摩擦系数不超过0.05。在本实施例中，使接触板7的表面摩擦系数不超过0.05，可以在主梁3发生纵向位移时，进一步减小基座5和约束体6之间主梁纵向方向力的约束。

优选地，基座5内设有横向的锚筋8，接触板7固定在锚筋8上。在本实施例中，在基座5内设置横向的锚筋8，并将接触板7固定在锚筋8上。可以加强基座5的受力强度，并且便于安装接触板7，避免了金属的接触板7与混凝土的基座5不好连接在一起的问题。

优选地，约束体6设于基座5的外侧。在本实施例中，两个约束装置4的两个约束体6设置在基座5的外侧，这样的设计方便安装约束体6和基座5，当然在其他实施例中，两个约束装置4的两个约束体6也可以设置在基座5的内侧，同样的也可以起到限位的作用。

优选地，约束体6为箱形结构，并且约束体6内设有加强板。在本实施例中，约束体6为箱形结构可以节省材料，约束体6内设置加强板可以加强约束体6的强度。

优选地，主梁3上设有与约束体6的箱形结构和加强板对齐的支撑板9。这样的设计，便于约束体6与主梁3间的横向传力。

综上所述：本发明提供一种分离式桥墩支座的水平约束系统，在使用该分离式桥墩支座的水平约束系统时，通过设置在桥墩1的顶部和主梁3的两端均相互配合的约束装置4，并且将每个桥墩1的墩顶均采用横向活动支座2，这样的设计可以在使主梁3在横向方向上有一定的位移余量，可以释放主梁3在横向方向的部分位移，削弱横向作用力，从而减小主梁3对桥墩1的力，减小桥墩结构尺寸。或者约束装置4直接限制主梁3的横向位置，实现主梁的横向位移约束以避免支座特殊设计。通过在基座5的外侧设置约束体6，以及在桥墩1和横向活动支座2之间设置基座5，通过约束体6和基座5的配合限制主梁3的横向位移。并且约束体6与基座5在水平方向上间隔设定距离，在主梁3在横向方向的位移时，间隔设定距离就可以释放部分变形，削弱一部分作用力，从而减小主梁3对桥墩1的力，减小桥墩结构尺寸。该技术方案能有效解决的现有技术中遇到的分离式桥墩支座的水平承载力过大，水平承载力与竖向设计承载力比值远大于设定要求时，需特殊设计支座，且过大的水平力引起桥墩尺寸偏大，导致工程造价昂贵的问题。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分离式桥墩支座的水平约束系统，其特征在于，包括：

两个在横桥向间隔设置的桥墩(1)；

每个所述桥墩(1)的墩顶均设有横向活动支座(2)；

主梁(3)，其设于所有的所述横向活动支座(2)上；

两个约束装置(4)，用于限制所述主梁(3)的横向位移，且每个所述约束装置(4)包括：

-基座(5)，其设于所述桥墩(1)和所述横向活动支座(2)之间，

-约束体(6)，其设于所述主梁(3)的端部并位于所述基座(5)的横桥向的外侧，

所述基座(5)和对应的所述约束体(6)的相对侧均设有接触板(7)，所述接触板(7)的表面摩擦系数不超过0.05；

其中，所述约束体(6)与基座(5)在水平方向上间隔设定距离，所述约束体(6)与基座(5)在竖直方向上有交错重叠部分；所述约束体(6)与对应的基座(5)在水平方向上间隔设定距离满足公式△h＝L·α·△T+△V+△W+△S，其中L为两约束体(6)之间的间距；α为主梁(3)的膨胀系数，△T为主梁(3)安装时的温度与桥址处环境最低温度之间的温差；△V为活载偏载引起主梁(3)横向位移；△W为横风荷载引起主梁(3)横向位移；△S为其他荷载引起主梁(3)横向位移。

2.如权利要求1所述的分离式桥墩支座的水平约束系统，其特征在于：所述△V、△W或△S的设计值不为0或者均为0。

3.如权利要求1所述的分离式桥墩支座的水平约束系统，其特征在于：所述接触板(7)为不锈钢材料制件。

4.如权利要求1所述的分离式桥墩支座的水平约束系统，其特征在于：所述基座(5)内设有横向的锚筋(8)，所述接触板(7)固定在所述锚筋(8)上。

5.如权利要求1所述的分离式桥墩支座的水平约束系统，其特征在于：所述约束体(6)为箱形结构，并且所述约束体(6)内设有加强板。

6.如权利要求5所述的分离式桥墩支座的水平约束系统，其特征在于：所述主梁(3)上设有与所述约束体(6)的箱形结构和加强板对齐的支撑板(9)。

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