CN111877189A - 一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，包括：半环形抱箍，两半环形抱箍紧箍于桥墩两侧；至少一组耗能组件，每组包括两个耗能组件其对称分布在桥墩两侧；耗能组件包括沿桥墩纵向延伸设置的第一耗能件和至少一个第二耗能件；第一耗能件包括第一主体部，其至少一侧沿纵向排布有多个第一耗能板；第二耗能件包括第二主体部，第二主体部上沿纵向排布有多个第二耗能板，第一耗能板、第二耗能板均沿桥梁横向延伸；第一主体部上端与桥梁连接，所述第二主体部下端安装于半环形抱箍上，多个第一耗能板与多个第二耗能板之间相互穿设。本发明实现对桥梁偏载和震动能量的消耗，且该防倾覆耗能加固装置可快速拆卸更换，保持桥梁最优的防倾覆能力。

Description

一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置

技术领域

本发明属于桥梁加固技术领域，具体涉及一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置。

背景技术

近年来，为缓解交通压力，许多城市建造了众多城市高架桥及立交桥。独柱墩桥梁凭借占地小、桥下空间大、外形简单等优点被广泛应用其中。然而独柱墩桥梁在横桥向采用单支座形式，对主梁的横向约束较弱，在较大偏载车辆下或地震下，会使支座出现脱空现象，造成主梁侧向倾覆的重大事故，因此，通过对已建独柱墩桥梁进行防倾覆加固，可有效降低城市桥梁发生倾覆破坏的风险，延长桥梁使用寿命。而现有的独柱墩桥梁防倾覆加固装置往往只关注对桥梁的支撑及加固，而忽略了对桥梁振动偏载能量的消耗，且现有加固装置往往存在损伤不可逆转的现象，从而当桥梁再次出现巨大偏载的情况下，加固装置无法提供最优的支撑，同样导致桥梁倾覆。

发明内容

本发明为了解决背景技术中所提出的技术问题，提供了一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置。

本发明的技术方案为：

一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，独柱墩桥梁包括桥梁以及用于支撑所述桥梁的桥墩，其特征在于，包括：

半环形抱箍，两所述半环形抱箍紧箍于桥墩两侧；

至少一组耗能组件，每组包括两个所述耗能组件，两所述耗能组件对称分布在桥墩两侧；

所述耗能组件包括沿桥墩纵向延伸设置的第一耗能件和至少一个第二耗能件；所述第一耗能件包括第一主体部，其至少一侧沿纵向排布有多个第一耗能板，所述第一耗能板沿桥梁横向延伸；所述第二耗能件包括第二主体部，所述第二主体部上沿纵向排布有多个第二耗能板，所述第二耗能板沿桥梁横向延伸；

所述第一主体部上端与桥梁连接，所述第二主体部下端安装于所述半环形抱箍上，多个所述第一耗能板与多个所述第二耗能板之间相互穿设。

进一步优选的，沿桥墩纵向，多个所述第一耗能板的长度从上至下依次变长；对应的多个所述第二耗能板的长度从上至下依次变长。

进一步优选的，所述第一主体部两侧沿纵向排布多个所述第一耗能板；两所述第二耗能件对应设置于所述第一主体部两侧。

进一步优选的，所述第一主体部两侧的所述第一耗能板对称设置。

进一步优选的，所述第一主体部为T形结构，其具有一上面板与桥梁底面连接；其最下端的所述第一耗能板位于所述第二耗能板上。

进一步优选的，所述第二主体部为围框结构，多个所述第二耗能板沿纵向排布于所述围框结构内，形成多个隔层，所述第一耗能板穿设于所述隔层内。

进一步优选的，所述围框结构整体呈直角梯形结构，其沿桥梁纵向的投影面为直角梯形。

进一步优选的，设置两组所述耗能组件，两组所述耗能组件沿所述桥梁的纵向分布。

进一步优选的，所述半环形抱箍包括抱箍主体部和设置在所述抱箍主体部两侧的翼板，通过连接两所述半环形抱箍的两所述翼板，两所述半环形抱箍紧箍于桥墩两侧。

进一步优选的，所述翼板沿桥梁纵向弯折形成连接耳，通过螺栓连接两所述半环形抱箍上的对应的两所述连接耳，两所述半环形抱箍紧箍与桥墩两侧。

进一步优选的，所述抱箍主体部上端设置有用于承接安装所述第二耗能件的安装面，所述安装面上开设有多个用于安装螺栓的预留孔。

进一步优选的，所述抱箍主体部上设置多个纵向加强肋，两所述翼板上设置多个横向加强肋。

进一步优选的，多个所述横向加强肋之间开设有用于安装锚固螺栓的预留孔。

本发明提供了一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1、本发明通过设置耗能组件，在桥梁承受反复荷载情况下，相互穿设的第一耗能板与第二耗能板配合上下接触碰撞挤压，消耗桥梁受到的震动能；且耗能组件与半环形抱箍配合，产生抵抗倾覆的扭矩，从而有效防止桥梁倾覆破坏；进一步的，设置多个第一耗能板与第二耗能板，有效分摊防倾覆耗能加固装置承受的巨大载荷，实现分级耗能，延长耗能组件的寿命；

2、本发明中的第一耗能板与第二耗能板为相互穿设，而非一体制成的实心结构，使得耗能组件存在一定的变形余量，在受力时两者微形变，从而起到一定的缓冲作用，有效避免耗能组件自身短时间内遭受到巨力冲击，有效延长其使用寿命；且发生微形变的第一耗能板和第二耗能板可自动复位，桥梁发生微小偏载时，耗能组件具有自我恢复的能力，从而确保防倾覆耗能加固装置时时保持最优的抗倾覆能力；

3、本发明中的防倾覆耗能加固装置由耗能组件和半环形抱箍组装而成，而耗能件由第一耗能件和第二耗能件组装而成，当桥梁受到巨大偏载力或地震时，耗能组件往往发生不可恢复的弯曲变形或存在部分损坏，在本发明中，可随时快速拆卸更换耗能组件，确保防倾覆耗能加固装置始终拥有最佳的支撑力及抗倾覆能力，有效防止桥梁再次受到较大的载荷或震动时出现倾覆的现象。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明中防倾覆耗能加固装置安装于独柱墩桥梁上的示意图；

图2为图1中的A-A截面图；

图3为本发明中第一耗能件的结构示意图；

图4为本发明中第二耗能件的结构示意图；

图5为本发明中半环形抱箍的结构示意图。

符号说明：

1-第一耗能件；101-第一主体部；102-第一耗能板；103-T形结构的上面板；

2-第二耗能件；201-第二主体部；202-第二耗能板；203-围框结构的侧板；

3-半环形抱箍；301-抱箍主体部；302-翼板；303-连接耳；304-安装面；305-纵向加强肋；306-横向加强肋；

4-桥梁；5-桥墩。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

参阅图1-5，本实施例提供了一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，独柱墩桥梁包括桥梁以及用于支撑所述桥梁的桥墩，防倾覆耗能加固装置包括：半环形抱箍，两半环形抱箍紧箍于桥墩两侧；至少一组耗能组件，每组包括两个耗能组件，两耗能组件对称分布在桥墩两侧；耗能组件包括沿桥墩纵向延伸设置的第一耗能件1和至少一个第二耗能件2；第一耗能件1包括第一主体部101，其至少一侧沿纵向排布有多个第一耗能板102，第一耗能板102沿桥梁4横向延伸；第二耗能件2包括第二主体部201，第二主体部201上沿纵向排布有多个第二耗能板202，第二耗能板202沿桥梁4横向延伸；第一主体部101上端与桥梁4连接，第二主体部201下端安装于半环形抱箍3上，多个第一耗能板102与多个第二耗能板202之间相互穿设。

本发明通过设置耗能组件用于消耗桥梁及其自身结构受到的载荷和震动能，有效防止桥梁4及其自身内部遭受损伤；当桥梁4偏载，耗能件受到桥梁4的施加的压力时，多个相互穿设的第一耗能板102与第二耗能板202的相互挤压碰撞，消耗桥梁4受到的震动能；且第一耗能板102与第二耗能板202为相互穿设，而非一体制成的结构，两者具有一定的变形余量，在受力时耗能板微形变，从而起到一定的缓冲作用，有效避免耗能组件自身短时间内遭受到巨力冲击，有效延长其使用寿命；且发生微形变的第一耗能板102和第二耗能板202可自动复位，桥梁4发生微小偏载时，耗能组件具有自我恢复的能力，从而确保防倾覆耗能加固装置时时保持最优的抗倾覆能力。

进一步的，在本发明中，可随时快速拆卸更换耗能组件及半环形抱箍3，确保防倾覆耗能加固装置始终拥有最佳的支撑力及抗倾覆能力，有效防止桥梁4再次受到较大的载荷或震动时出现倾覆的现象。

在本实施例中，参阅图3、4，沿桥墩纵向，多个第一耗能板102的长度从上至下依次变长；对应的多个所述第二耗能板202的长度从上至下依次变长。第一耗能板102与第二耗能板202长度越长，受力面积越大，从而支撑更加稳定，减少桥梁4左右摇摆的角度，防止摇摆角度过大导致桥梁4产生倾覆。且耗能板的长度从上至下依次变长，则第一耗能组件和第二耗能组件整体则呈类似三角形的结构，三角形结构支撑更加稳定。当然在其他实施例中，对第一耗能板102和第二耗能板202的长度不做限制，例如设置多个长度相等的第一耗能板102和多个长度相等的第二耗能板202。

在本实施例中，参阅图3、4，优选的第一主体部101两侧沿纵向排布多个第一耗能板102；两第二耗能件2对应设置于第一主体部101两侧，从而相比于只在第一主体部101一侧设置一个第二耗能件2，设置两个第二耗能件2对第一耗能件1的支撑更加稳定，形成的耗能组件对桥梁4的支撑也更加稳定，受力更加均衡。

在本实施例中，参阅图3，第一主体部101两侧的第一耗能板102对称设置；第一主体部101两侧两两相对的第一耗能板102对称，从而第一耗能组件两侧受力均衡，且两个对称的第一耗能板102受到的横向分力可相互抵消，减少对第一耗能件1的损伤，提高其使用寿命。当然在其他实施例中，也可以将第一耗能板102只设置于第一主体部101一侧。

在本实施例中，参阅图3，第一主体部101为T形结构，其具有一上面板103与桥梁4底面连接；其最下端的第一耗能板102位于第二耗能板202上。T形结构的上面板103开设有多个用于安装螺栓的孔，通过将锚固螺旋打入上面板103和桥梁4底面内，实现第一耗能板102与桥梁4的连接固定；而第一耗能件1与第二耗能组装时，第一耗能件1下端的耗能板穿设在第二耗能板202上，第一主体部101下端不与半环形抱箍3直接接触，从而桥梁4对第一耗能件1施力，第一耗能件1通过多个第一耗能板102将载荷分摊至多个第二耗能板202上，实现多级分摊偏载力以及分级消耗能量，对桥梁4的支撑更平稳。当然在其他实施例中，第一主体部101的具体结构不局限于以上所述或图中所示的方式。

在本实施例中，参阅图4，第二主体部201为围框结构，多个第二耗能板202沿纵向排布于围框结构内，形成多个隔层，第一耗能板102穿设于隔层内，从而桥梁4偏载时，第一耗能板102受力具有向下倾斜弯曲的倾向时，隔层同时起到阻碍第一耗能板102弯曲和支撑第一耗能板102的作用，分摊第一耗能件1的载荷。且围框结构的两侧板203分别与第二耗能板202连接，从而第二耗能板202受力时，将该压力传递至两侧板203以及半环形抱箍3和独柱墩上，实现力的传递，从而避免桥梁4两侧受力不均而发生倾覆，且由围框结构的两侧板203支撑第二耗能板202，支撑稳固。进一步的围框结构的底面通过螺栓紧固于半环形抱箍3上，底面面积越大则第二主体部201对半环形抱箍3单位面积施加的压力越小，实现均衡稳定的力传递，提高半环形抱箍3的使用寿命。当然在其他实施例中，第二主体部201的具体结构不局限于以上所述，例如第二主体部201也可以是其他立体框架结构。

进一步优选的，在本实施例中，由于多个第二耗能板202的长度沿纵向从上自下依次变长，相应的围框结构与第二耗能板202相连的两侧板203呈直角梯形，对应的围框结构整体呈直角梯形结构，相比于长方体结构，直角梯形结构受力更稳定，不易发生倾斜，从而形成的耗能组件受力更加稳固。当然在其他实施例中，围框结构的两侧板203的具体结构形状不局限于以上所述，例如也可以是三角形或长方形。

在本实施例中，参阅图1、2，优选的设置两组耗能组件，两组耗能组件沿桥梁4的纵向分布，从而每根独柱墩四周均布有四个耗能组件，对桥梁4的支撑更加稳定，防止桥梁4两侧受力不均而产生倾覆。当然在其他实施例中，对设置的耗能组件的数量不做限制，例如也可以设置一组或三组耗能组件。

在本实施例中，参阅图1、5，半环形抱箍3包括抱抱箍主体部抱箍主体部301和设置在抱箍主体部抱箍主体部301两侧的翼板302，通过连接两半环形抱箍3的两翼板302，两半环形抱箍3形成完整的抱箍紧箍于桥墩5两侧。

进一步的，在本实施例中，优选的翼板302沿桥梁4纵向弯折形成连接耳303，安装时使用螺栓穿过两半环形抱箍3上对应的两连接耳303，拧紧螺栓后，两连接耳303紧密接触连接，从而将两半环形抱箍3紧箍与桥墩5两侧，通过连接耳303，安装拆卸半环形抱箍3更加方便。尤其是在更换防倾覆耗能加固装置时，拆装效率的提高尤为重要。

进一步的，连接耳303上纵向开设有多个用于安装螺栓的预留孔，安装时无需另外进行穿孔操作，进一步提高半环形抱箍3的安装效率。

在本实施例中，参阅图5，抱箍主体部抱箍主体部301上端设置有用于承接安装第二耗能件2的安装面304，安装面304上开设有多个用于安装螺栓的预留孔。通过螺栓将第二耗能件2的围框结构的底面与该安装面304连接固定，快速实现耗能组件与半环形抱箍3的组装，提高防倾覆耗能加固装置的安装效率。

进一步优选的，抱箍主体部抱箍主体部301上设置多个纵向加强肋305，两翼板302上设置多个横向加强肋306。其中抱箍主体部抱箍主体部301受到纵向上的力较大，抱箍主体部抱箍主体部301更加容易弯曲变形，添加纵向加强肋305有利于加强半环形抱箍3的抗弯刚度；而桥墩5两侧的抱箍主体部抱箍主体部301受力时，翼板302两侧受力易产生扭矩，从而设置横向加强肋306有利于加强半环形抱箍3的抗扭刚度。当然在其他实施例中，半环形抱箍3上还可以设置多个斜向加强肋，此处不做限制。

进一步优选的，在本实施例中多个横向加强肋306之间开设有用于安装锚固螺栓的预留孔，安装时将锚固螺栓通过预留孔打入桥墩5中，增强半环形抱箍3与桥墩5的连接，为耗能组件对桥梁4底部构成有效的反倾覆力矩提供坚实的基础。

在本实施例中，独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置的安装步骤如下：

S1：耗能组件与半环形抱箍3组装连接；具体的，将两第二耗能件2设置于第一耗能件1两侧，使得第一耗能板102穿设于第二耗能件2的隔层内；并通过螺栓将第二主体部201的下端面通与半环形抱箍3的组装面固定连接。

S2：两半环形抱箍3连接套设在桥墩5上，且两半环形抱箍3与桥墩5之间预留间隙；安装前，两半环形抱箍3内侧与桥墩5之间的间隙内增设一定厚度的橡胶垫，确保完成安装后，半环形抱箍3与桥墩5紧密贴合。

S3：两半环形抱箍3通过高强度螺栓预先连接其连接耳303，将预组装好的防倾覆耗能加固装置顶升至第一耗能件1上端与桥梁4底面接触后，拧紧高强度螺栓将两环形抱箍连接在一起，且使得半环形抱箍3与桥墩5之间无缝隙。

S4：将锚固螺栓打入翼板302上的预留孔内，将半环形抱箍3紧固桥墩5上；并通过高强度螺栓将耗能组件的第一主体部101上的上面板103固定在桥梁4的底面，完成安装。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，独柱墩桥梁包括桥梁以及用于支撑所述桥梁的桥墩，其特征在于，包括：

半环形抱箍，两所述半环形抱箍紧箍于桥墩两侧；

至少一组耗能组件，每组包括两个所述耗能组件，两所述耗能组件对称分布在桥墩两侧；

所述耗能组件包括沿桥墩纵向延伸设置的第一耗能件和至少一个第二耗能件；所述第一耗能件包括第一主体部，其至少一侧沿纵向排布有多个第一耗能板，所述第一耗能板沿桥梁横向延伸；所述第二耗能件包括第二主体部，所述第二主体部上沿纵向排布有多个第二耗能板，所述第二耗能板沿桥梁横向延伸；

所述第一主体部上端与桥梁连接，所述第二主体部下端安装于所述半环形抱箍上，多个所述第一耗能板与多个所述第二耗能板之间相互穿设。

2.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，沿桥墩纵向，多个所述第一耗能板的长度从上至下依次变长；对应的多个所述第二耗能板的长度从上至下依次变长。

3.根据权利要求1或2所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述第一主体部两侧沿纵向排布多个所述第一耗能板；两所述第二耗能件对应设置于所述第一主体部两侧。

4.根据权利要求3所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述第一主体部两侧的所述第一耗能板对称设置。

5.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述第一主体部为T形结构，其具有一上面板与桥梁底面连接；其最下端的所述第一耗能板位于所述第二耗能板上。

6.根据权利要求1或2所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述第二主体部为围框结构，多个所述第二耗能板沿纵向排布于所述围框结构内，形成多个隔层，所述第一耗能板穿设于所述隔层内。

7.根据权利要求6所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述围框结构整体呈直角梯形结构，其沿桥梁纵向的投影面为直角梯形。

8.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，设置两组所述耗能组件，两组所述耗能组件沿所述桥梁的纵向分布。

9.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述半环形抱箍包括抱箍主体部和设置在所述抱箍主体部两侧的翼板，通过连接两所述半环形抱箍的两所述翼板，两所述半环形抱箍紧箍于桥墩两侧。

10.根据权利要求9所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述翼板沿桥梁纵向弯折形成连接耳，通过螺栓连接两所述半环形抱箍上的对应的两所述连接耳，两所述半环形抱箍紧箍与桥墩两侧。

11.根据权利要求9所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述抱箍主体部上端设置有用于承接安装所述第二耗能件的安装面，所述安装面上开设有多个用于安装螺栓的预留孔。

12.根据权利要求9所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，所述抱箍主体部上设置多个纵向加强肋，两所述翼板上设置多个横向加强肋。

13.根据权利要求9所述的独柱墩桥梁的防倾覆耗能加固装置，其特征在于，多个所述横向加强肋之间开设有用于安装锚固螺栓的预留孔。

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