CN112761059A - 独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，包括钢横梁、两块以上钢锚板、若干股钢丝绳和两组侧向限位挡块；两块以上钢锚板对称设置于独柱墩桥的主梁的两侧腹板；钢横梁通过位其长度中心位置的套箍设置于独柱墩桥的桥墩靠近上端的位置，两端均设有用于连接钢丝绳的锚固孔；每一股钢丝绳均设置于相应的钢锚板和锚固孔之间；主梁梁底面向和背向独柱墩桥顺桥轴线方向的两个面上均设有侧向限位挡块；每一组侧向限位挡块均包括中间挡块，以及对称设置于中间挡块两侧的侧翼挡块，且中间挡块与两侧的两个侧翼挡块之间留有间隙，并设有用于缓冲的橡胶垫块。本发明与现有技术相比安装更加方便简易，受力更加明确。

Description

独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置

技术领域

本发明涉及独柱墩桥建造技术领域，特别涉及独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置。

背景技术

近年来，国内外多座独柱墩或双柱墩梁桥在运营期发生了侧向滑移、滑落或倾覆事故，对桥梁安全运营造成了极大的影响，引起社会广泛关注。

针对独柱墩桥梁侧滑倾覆事故，国内外许多学者开展了相关的研究工作。在独柱墩监测预警方面，具体如下：

王志浩(2014)以京港澳高速公路某段线路独柱墩桥梁监测为依托，研究对独柱墩梁桥的抗倾覆稳定性能与加固对策。

王文龙(2015)从设计、施工、管理加固方面对梁桥抗倾覆进行了研究总结，除了桥梁加固措施外，提出加强施工与车辆管理的建议。

淡单辉(2019)发明了一种基于结构响应测量的箱梁桥防倾覆监测系统，通过监测墩顶支座处竖向传感器位移，并上传云端处理器进行分析汇总，判断其倾覆可能性。

王昌将(2020)发明了一种单柱式桥墩梁式桥的倾覆风险监测预警方法与系统，该系统通过监测桥梁风险系数，并在其超过一定阈值后自动启动车辆减流系统，来控制车辆数量与车流方向，从而有效排除桥梁倾覆风险。

在独柱墩桥梁抗倾覆加固方面，李雪辉(2012)对某4跨预应力混凝土连续梁曲线桥，分析了其倾覆原因，并提出了清理破损与陈旧结构、更换支座、承台设钢管柱以及锚固支座垫石等加固措施。

庄庆泰等(2013)对连续钢箱梁桥的稳定性以及倾覆破坏机理进行了研究，并讨论了一些影响连续钢箱梁桥抗倾覆能力的参数与加固措施。

粟勇(2014)对独柱支承梁式桥倾覆问题进行研究，分析了3种抗震构造措施的优略以及提出了建议措施。

刘二铭(2016)计算分析了多种形式的独柱墩桥梁的抗倾覆性能，并提出采用偏心支座、双支座、减小跨径和曲率半径的方式改善桥梁的稳定性。

魏剑峰(2017)针对独柱墩曲线梁桥抗倾覆性能，提出了增设盖梁法、墩梁固结法以及增设支撑墩法的加固手段并进行了模拟计算验证。

曾燊平(2018)以广明高速某独柱墩箱梁桥为实际工程依托，提出了危险半径概念，并采用独柱墩加混凝土盖梁与墩固结两种方式加固，验证了加固方式可行。

潘博飞(2020)发明了一种可拆卸的钢梁防倾覆装置，将钢梁和盖梁连接，包括上基座、下基座、上持力座、下持力座、抗拉板；通过抗拉板连接钢梁侧壁的上基座与盖梁顶部的下基座可有效防止钢梁倾覆且可拆装重复利用，如图 7所示。

田钦(2020)发明了一种基于索的独柱式桥梁抗倾覆加固装置，采用若干根长短索组合，长索布置与支座顺桥向两侧，短索连接锚固端与梁内；将主梁与桥墩紧密相连，提升桥梁的抗倾覆能力，如图8所示。

钱雪明(2019)公开了一种抗倾覆盆式橡胶支座，盆式底座上端部设有台阶凹槽，支撑钢板设有向外周凸起的限位肩，限位块安装在台阶凹槽上，用于形成盆式橡胶支座的抗倾覆结构，如图9所示。

田钦(2020)公开了一种为既有独柱墩桥梁增设的抗倾覆结构，于独柱墩两侧的小盖梁外端设置两个挡块块体，且在挡块块体与主梁的侧壁之间设有与之连接的钢弹簧，从而减小倾覆力矩消除安全隐患，如图10所示。

刘硕(2019)发明是一种独柱墩桥梁的抗倾覆装置，于独柱墩墩顶固定悬臂梁，主梁两侧腹板于悬臂梁之间安装斜撑与多根预应力索；同时设置独柱墩支座与缓冲块，多个部分联合作用，互相补充，大大增强了安全性能，如图11 所示。

在限制主梁侧向位移方面，陈忠潮(2008)对曲线梁的侧移与支座脱空现象，提出了将联端分离式双柱双支座支承体系变更为带盖梁的双柱双支座支承体系，增大联端双支座中距并布置新支座的加固方案。

孙全胜等(2013)对某6跨钢梁连续梁立交G线匝道桥的严重变位与侧向偏移进行了研究分析，并提出了梁体复位、支座更换以及桩基础加固的技术手段来控制主梁的侧移病害。

张号军(2020)发明了一种抗倾覆型桥梁限位挡块装置，分别在箱梁与桥墩间的支座垫石之间设置挡块，以此限制主梁的侧移，如图12所示。

综上所述，尽管许多学者开展了独柱墩桥梁抗侧侧向移位和倾覆研究，并提出了一些控制措施，由于实际工程的复杂性，仍有必要针对独柱墩桥梁进行进一步研究，并提出便于施工、有效的控制措施，以有效解决独柱墩桥梁的侧向移位、侧滑和倾覆问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，实现的目的是在对独柱墩桥梁变形规律深入研究的基础上，考虑到现有独柱墩抗倾覆措施存在的一些不足，提供一种安装更加方便简易，受力更加明确的独柱墩桥梁横向限位、防侧滑和倾覆的柔性控制装置。

为实现上述目的，本发明公开了独柱墩桥防主梁横向移位、侧滑和倾覆装置，包括钢横梁、两块以上钢锚板、若干股钢丝绳和两组侧向限位挡块。

其中，两块以上所述钢锚板根据所述独柱墩桥的桥墩的中心线对称设置，并分别设置于所述独柱墩桥的主梁的两侧腹板；

每一所述钢锚板均包括用于设置相应的所述钢丝绳的挂环；

所述钢横梁通过位其长度中心位置的套箍设置于所述独柱墩桥的桥墩靠近上端的位置，两端均设有用于连接所述钢丝绳的锚固孔；

每一股所述钢丝绳均设置于相应的所述钢锚板和所述锚固孔之间，上端均穿过相应的所述挂环，下端均通过所述锚固孔固定于所述钢横梁相应的端部；

所述主梁梁底面向和背向所述独柱墩桥顺桥轴线方向的两个面上均设有所述侧向限位挡块；

每一组所述侧向限位挡块均包括中间挡块，以及对称设置于所述中间挡块两侧的侧翼挡块，且所述中间挡块与两侧的两个侧翼挡块之间留有间隙；

所述中间挡块朝向两侧的两个侧翼挡块的部分，以及两个侧翼挡块朝向所述中间挡块的部分均设有用于缓冲的橡胶垫块。

优选的，所述钢横梁包括位于其长度中心位置的套箍，以及设置于所述套箍两侧的两个钢箱梁；

所述套箍包括两个通过螺栓紧固的半管结构；

每一所述半管结构的内腔均与所述墩柱相应一侧的外形相配，且外壁与相应的所述钢箱梁连接。

更优选的，所述墩柱的横截面成圆形，所述套箍的内腔呈与所述墩柱相配的圆柱形。

更优选的，每一所述钢箱梁均采用钢板或工字钢焊接而成。

更优选的，每一所述钢箱梁均设置加劲肋，以增加稳定性。

优选的，所述桥墩上端设有墩帽；

所述侧向限位挡块设置于所述墩帽面向和背向所述独柱墩桥顺桥轴线方向的两个面上；

所述钢横梁的上面与所述墩帽的下侧紧贴。

优选的，每一所述钢锚板均通过2排或者3排螺栓固定于相应的所述腹板。

优选的，每一所述中间挡块的横截面均呈“T”形，包括位于上部的横板，以及上端与所述横板中部连接的竖板，且所述竖板对应所述主梁梁底中轴线设置；

每一所述中间挡块均通过螺栓固定。

优选的，每一所述侧翼挡块的横截面均均呈“L”形；每一所述侧翼挡块均通过螺栓固定。

本发明的有益效果：

本发明通过在独柱墩墩帽下侧设置一道横向钢梁，将钢横梁与主梁腹板两侧锚固板通过钢丝绳有效连接，以防止主梁发生倾覆；通过主梁梁底与桥墩墩帽侧面的侧向限位挡块实现主梁横向位移的约束，并通过主梁梁底挡块与桥墩墩帽挡块之间橡胶垫块，以适应主梁侧向弹性约束的目的，从而有效减小运营期主梁横向位移积累。采用该措施可彻底解决独柱墩桥梁侧向移位、侧滑与倾覆的技术问题。

本发明与已有的独柱墩桥梁侧向限位与防倾覆措施相比，本发明主要进行主梁横向位移的限制，避免主梁产生长期累积横向位移，从根本上消除主梁侧滑、倾覆事故诱发因素；为了应对超载车辆可能产生的主梁倾覆事故，在独柱墩顶端处设置钢横梁，并将主梁腹板与钢横梁端部有效连接，以抵抗超载车辆引起主梁的倾覆力。本措施的优势是不改变原有桥梁结构正常使用状态下的支承约束体系的前提下，可有效约束主梁横向累积位移，并可抵抗超载车辆引起的主梁倾覆力矩。

本发明可应用于带墩帽的独柱墩和不带墩帽的独柱墩桥梁中，具有施工简便、受力明确、造价低、美观性好等特点。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的立体结构示意图。

图2示出本发明一实施例的横桥向结构示意图。

图3示出本发明一实施例的顺桥向结构示意图。

图4示出本发明一实施例中钢锚板的结构示意图。

图5示出本发明一实施例中侧向限位挡块的结构示意图。

图6示出本发明一实施例中钢横梁的结构示意图。

图7示出现有技术中钢梁防倾覆装置的结构示意图。

图8示出现有技术中基于索的独柱式桥梁抗倾覆加固装置的结构示意图。

图9示出现有技术中抗倾覆盆式橡胶支座的结构示意图。

图10示出现有技术中既有独柱墩桥梁增设的抗倾覆结构的结构示意图。

图11示出现有技术中独柱墩桥梁抗倾覆装置的结构示意图。

图12示出现有技术中抗倾覆型桥梁限位挡块装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图1至图6所示，独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，包括钢横梁5、两块以上钢锚板2、若干股钢丝绳3和两组侧向限位挡块4。

其中，两块以上钢锚板2根据独柱墩桥的桥墩7的中心线对称设置，并分别设置于独柱墩桥的主梁的两侧腹板；

每一钢锚板2均包括用于设置相应的钢丝绳3的挂环21；

钢横梁5通过位其长度中心位置的套箍51设置于独柱墩桥的桥墩7靠近上端的位置，两端均设有用于连接钢丝绳3的锚固孔；

每一股钢丝绳3均设置于相应的钢锚板2和锚固孔之间，上端均穿过相应的挂环22，下端均通过锚固孔固定于钢横梁5相应的端部；

主梁梁底面向和背向独柱墩桥顺桥轴线方向的两个面上均设有侧向限位挡块4；

每一组侧向限位挡块4均包括中间挡块41，以及对称设置于中间挡块41 两侧的侧翼挡块42，且中间挡块41与两侧的两个侧翼挡块42之间留有间隙；

中间挡块41朝向两侧的两个侧翼挡块42的部分，以及两个侧翼挡块42 朝向中间挡块41的部分均设有用于缓冲的橡胶垫块。

本发明的原理如下：

使用螺栓连接将带套箍51的钢横梁5安装在桥墩7靠近上端的位置，并通过钢丝绳3将钢横梁5与独柱墩桥的主梁的两侧腹板连接在一起，并进行适当张紧。

当主梁一侧受到较大偏载，如车辆超载，主梁另一侧的钢丝绳3会进一步张紧，从而产生拉力以阻止主梁倾覆。

安装于主梁梁底侧面的侧向限位挡块4为主梁侧向提供了一个限位装置，在主梁与桥墩7发生相对位移时，侧向限位挡块4可以提供一个反向的支承力，可有效限制主梁的径向偏移。

而且每一组侧向限位挡块4中的中间挡块41和侧翼挡块42之间均设有用于缓冲的橡胶垫块，能够适应主梁侧向弹性约束，从而有效减小运营期主梁横向位移积累。

在某些实施例中，钢横梁5包括位于其长度中心位置的套箍51，以及设置于套箍51两侧的两个钢箱梁52；

套箍51包括两个通过螺栓紧固的半管结构；

每一半管结构的内腔均与墩柱相应一侧的外形相配，且外壁与相应的钢箱梁52连接。

在某些实施例中，墩柱的横截面成圆形，套箍51的内腔呈与墩柱相配的圆柱形。

在某些实施例中，每一钢箱梁52均采用钢板或工字钢焊接而成。

在某些实施例中，每一钢箱梁52均设置加劲肋，以增加稳定性。

在某些实施例中，桥墩7上端设有墩帽6；

侧向限位挡块4设置于墩帽6面向和背向独柱墩桥顺桥轴线方向的两个面上；

钢横梁5的上面与墩帽6的下侧紧贴。

在某些实施例中，每一钢锚板2均通过2排或者3排螺栓固定于相应的腹板。

在某些实施例中，每一中间挡块41的横截面均呈“T”形，包括位于上部的横板，以及上端与横板中部连接的竖板，且竖板对应主梁梁底中轴线设置；

每一中间挡块41均通过螺栓固定。

在某些实施例中，每一侧翼挡块42的横截面均均呈“L”形；每一侧翼挡块42均通过螺栓固定。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，包括钢横梁(5)、两块以上钢锚板(2)、若干股钢丝绳(3)和两组侧向限位挡块(4)；

两块以上所述钢锚板(2)根据所述独柱墩桥的桥墩(7)的中心线对称设置，并分别设置于所述独柱墩桥的主梁的两侧腹板；

每一所述钢锚板(2)均包括用于设置相应的所述钢丝绳(3)的挂环(21)；

所述钢横梁(5)通过位其长度中心位置的套箍(51)设置于所述独柱墩桥的桥墩(7)靠近上端的位置，两端均设有用于连接所述钢丝绳(3)的锚固孔；

每一股所述钢丝绳(3)均设置于相应的所述钢锚板(2)和所述锚固孔之间，上端均穿过相应的所述挂环(22)，下端均通过所述锚固孔固定于所述钢横梁(5)相应的端部；

所述主梁梁底面向和背向所述独柱墩桥顺桥轴线方向的两个面上均设有所述侧向限位挡块(4)；

每一组所述侧向限位挡块(4)均包括中间挡块(41)，以及对称设置于所述中间挡块(41)两侧的侧翼挡块(42)，且所述中间挡块(41)与两侧的两个侧翼挡块(42)之间留有间隙；

所述中间挡块(41)朝向两侧的两个侧翼挡块(42)的部分，以及两个侧翼挡块(42)朝向所述中间挡块(41)的部分均设有用于缓冲的橡胶垫块。

2.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，所述钢横梁(5)包括位于其长度中心位置的套箍(51)，以及设置于所述套箍(51)两侧的两个钢箱梁(52)；

所述套箍(51)包括两个通过螺栓紧固的半管结构；

每一所述半管结构的内腔均与所述墩柱相应一侧的外形相配，且外壁与相应的所述钢箱梁(52)连接。

3.根据权利要求2所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，所述墩柱的横截面成圆形，所述套箍(51)的内腔呈与所述墩柱相配的圆柱形。

4.根据权利要求2所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，每一所述钢箱梁(52)均采用钢板或工字钢焊接而成。

5.根据权利要求4所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，每一所述钢箱梁(52)均设置加劲肋，以增加稳定性。

6.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，所述桥墩(7)上端设有墩帽(6)；

所述侧向限位挡块(4)设置于所述墩帽(6)面向和背向所述独柱墩桥顺桥轴线方向的两个面上；

所述钢横梁(5)的上面与所述墩帽(6)的下侧紧贴。

7.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，每一所述钢锚板(2)均通过2排或者3排螺栓固定于相应的所述腹板。

8.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，每一所述中间挡块(41)的横截面均呈“T”形，包括位于上部的横板，以及上端与所述横板中部连接的竖板，且所述竖板对应所述主梁梁底中轴线设置；

每一所述中间挡块(41)均通过螺栓固定。

9.根据权利要求1所述的独柱墩桥梁防主梁横向移位、侧滑和倾覆的装置，其特征在于，每一所述侧翼挡块(42)的横截面均均呈“L”形；每一所述侧翼挡块(42)均通过螺栓固定。

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