CN113718634A - 用于倒t盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，包括两组预制主梁、预制倒T盖梁、承台、预应力钢束、两个预制桥墩和桩基，桩基的顶面与承台的底面固定连接，预制桥墩竖直设于承台上，预制倒T盖梁的底面分别与两个预制桥墩的顶面固定连接，两组预制主梁分别设于所述预制倒T盖梁的两侧的肩部，预制桥墩、预制倒T盖梁、承台内设置U型预应力管道，预应力钢束设于U型预应力管道内，预应力钢束的端部伸出U型预应力管道后与预制倒T盖梁固定连接，预制桥墩与承台的接触面间形成摇摆界面。与现有技术相比，本发明具有抗震性能好，施工难度低、成本低、检修维护便捷等优点。

Description

用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系

技术领域

本发明涉及桥梁领域，尤其是涉及一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系。

背景技术

随着城市规划建设的升级，建设韧性城市是新的城市建设计划，韧性防灾是其主要内容。桥梁作为生命线工程，抗震韧性尤为重要，它要求桥梁震后能够易修复。另一方面，近年来国家大力发展装配式建筑，桥梁工程领域的工业化建造、预制装配化施工也取得了长足进展。桥梁预制拼装的理念已由上部结构扩展到下部结构，向全预制桥梁快速发展。全预制桥梁以其施工周期短、施工质量可靠、环境影响小等优点，正得到越来越广泛的应用。尤其对于用地紧张的城市高架桥，为充分利用桥下空间，“大悬臂盖梁双柱墩+装配式小箱梁”成为最典型的全预制桥梁形式。其中，倒T盖梁将一部分结构高度隐藏于上部结构中，不仅改善了桥梁外观，而且有效降低了桥面高度，节约了建设成本，因此得到了大量应用。但是，同时也存在一些问题：全预制桥梁目前普遍采用的板式橡胶支座，变形能力弱，地震时容易产生滑移且无法自复位，不符合韧性抗震的理念；在高烈度区，预制桥墩的应用还很少，抗震设计是一大难题。近年来，国内外学者发现了摇摆－自复位结构的抗震优势，预制摇摆桥墩成为桥梁工程领域的热点研究课题，但是这些研究多数基于实验室里的单墩模型试验，也缺乏设计、施工、养护等方面的考虑，与实际工程应用尚有较远的距离。首先，无粘结预应力筋作为摇摆桥墩抗倾覆与自复位的重要构件，在正常使用与地震作用下，往往会产生一定程度的预应力松弛，还有可能产生腐蚀，现有技术中不能解决无粘结预应力筋的检修与更换性问题。其次，目前研究大多针对单墩或墩梁节点，也不涉及支座，墩梁常常采用剪力键连接或者固接，与当前全预制桥梁中最典型的“大悬臂盖梁双柱墩+装配式小箱梁”结构形式与受力状态均差别较大，工程适用性较弱。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，包括两组预制主梁、预制倒T盖梁、承台、预应力钢束、两个预制桥墩和桩基，

所述的桩基的顶面与承台的底面固定连接，所述的预制桥墩竖直设于承台上，所述的预制倒T盖梁的底面分别与两个预制桥墩的顶面固定连接，所述的两组预制主梁分别设于所述预制倒T盖梁的两侧的肩部，

所述的预制桥墩、预制倒T盖梁、承台内设置U型预应力管道，所述的预应力钢束设于U型预应力管道内，所述的预应力钢束的端部伸出U型预应力管道后与预制倒T盖梁固定连接，所述的预制桥墩与承台的接触面间形成摇摆界面。

优选地，两个所述预制桥墩的中部均设有贯穿顶面、底面的第一预埋预应力管道，所述的倒T盖梁中部设有贯穿顶面、底面的第二预埋预应力管道，所述的第二预埋预应力管道设于第一预埋预应力管道上方，所述的承台内设有转向预埋预应力管道，所述的转向预埋预应力管道的两端设于承台的上表面，所述的第二预埋预应力管道、第一预埋预应力管道、转向预埋预应力管道依次连通形成U型预应力管道。

优选地，所述的结构体系还包括锚垫板，所述的锚垫板埋设于倒T盖梁顶面，所述的预应力钢束的端部伸出U型预应力管道后张拉锚固于锚垫板。

优选地，所述的预应力钢束与锚垫板的张拉锚固处设有槽口封锚件。

优选地，所述的结构体系还包括减震支座，所述的减震支座设于预制倒T盖梁与预制主梁之间。

优选地，所述的结构体系还包括用于对减震支座的变形进行限位的支座变形限位件，所述的支座变形限位件固定设于预制倒T盖梁上，所述的支座变形限位件位于减震支座的侧面。

优选地，所述的结构体系还包括剪力销，所述的剪力销设于预制桥墩与承台的接触面间，所述的承台的顶面设有剪力销孔，所述的剪力销的顶部与预制桥墩连接，所述的剪力销的底部设于剪力销孔内。

优选地，所述的预制桥墩为钢筋混凝土结构，所述的预制桥墩包括竖直设置的钢筋、箍设于钢筋周侧的箍筋和浇灌后形成混凝土主体。

优选地，所述的预制主梁为混凝土小箱梁或混凝土T梁或组合梁。

优选地，所述的预应力钢束为无粘结预应力钢束。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)本发明的结构体系基于U型预应力钢束、减震支座、摇摆界面配合多重减震，可以确保结构体系在正常使用状态具有足够强度和刚度的前提下，显著减小预制桥墩与承台在地震作用下的内力响应，并提供有效耗能能力和自复位能力，可解决典型全预制桥梁在地震作用后损伤严重、残余变形大的问题，工程适用范围广，并且本发明中的预应力钢束不增加设计难度，施工方便，且在震后方便检测，可实现快速维修或更换，具有良好的抗震韧性；

2)本发明的预应力钢束两端均锚固于倒T盖梁顶端，凿除桥面铺装，拆除槽口封锚装置后，可方便检测，快速维修或更换。

附图说明

图1为本发明的横桥向侧面示意图；

图2为本发明的纵桥向侧面示意图；

图3为本发明的预制桥墩的剖面结构示意图。

其中，1、预制主梁，2、减震支座，3、预制倒T盖梁，4、预制桥墩，5、摇摆界面，6、承台，7、剪力销，8、预应力钢束，9、锚垫板，10、槽口封锚件，11、支座变形限位件，12、桩基，13、钢筋，14、混凝土主体，15、箍筋，16、第一预埋预应力管道，17、第二预埋预应力管道，18、转向预埋预应力管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，如图1～2所示，包括两组预制主梁1、预制倒T盖梁3、承台6、剪力销7、预应力钢束8、两个预制桥墩4和桩基12。

具体地，本发明的主体结构为：桩基12的顶面与承台6的底面固定连接，预制桥墩4竖直设于承台6上，预制倒T盖梁3的底面分别与两个预制桥墩4的顶面固定连接，所述的两组预制主梁1分别设于所述预制倒T盖梁3的两侧的肩部，预制桥墩4、预制倒T盖梁3、承台6内设置U型预应力管道，预应力钢束8设于U型预应力管道内，预应力钢束8的端部伸出U型预应力管道后与预制倒T盖梁3固定连接，预制桥墩4与承台6的接触面间形成摇摆界面5，剪力销7设于预制桥墩4与承台6的接触面间，承台6的顶面设有剪力销孔，剪力销7的顶部与预制桥墩4连接，剪力销7的底部设于剪力销孔内。

本实施例中，预制桥墩4为钢筋混凝土结构，如图3所示，预制桥墩4包括竖直设置的钢筋13、箍设于钢筋13周侧的箍筋15和浇灌后形成混凝土主体14，预应力钢束8为无粘结预应力钢束，预制主梁1为混凝土小箱梁、混凝土T梁、组合梁等。

进一步地，对于U型预应力管道的设置形式，两个所述预制桥墩4的中部均设有贯穿顶面、底面的第一预埋预应力管道16，预制倒T盖梁3中部设有贯穿顶面、底面的第二预埋预应力管道17，第二预埋预应力管道17设于第一预埋预应力管道16上方，承台6内设有转向预埋预应力管道18，转向预埋预应力管道18的两端设于承台6的上表面，第二预埋预应力管道17、第一预埋预应力管道16、转向预埋预应力管道18依次连通形成U型预应力管道。

本实施例中，结构体系包括四个预应力钢束8，因此对应设置四套U型预应力管道用于安装预应力钢束8。

另外，为了对预应力钢束8进行张拉锚固，结构体系还包括锚垫板9，锚垫板9埋设于预制倒T盖梁3顶面，预应力钢束8的端部伸出U型预应力管道后张拉锚固于锚垫板9，预应力钢束8与锚垫板9的张拉锚固处设有槽口封锚件10。

基于U型预应力管道和安装后呈U型的预应力钢束8，实现结构体系的预应力布设，并设置摇摆界面5提高减震性能，本发明设计可靠施工难度低，具有工程可行性：

1、U型预应力钢束8穿过两个立柱，转角曲率半径较大，可减少预应力损失，不需增加桥墩尺寸。

2、U型预应力钢束8的两端均锚固于预制倒T盖梁3顶端，凿除桥面铺装，拆除槽口封锚件10后，可方便检测，快速维修或更换。

3、柱底与承台6的接触面改为摇摆界面5，仅设置剪力销7，省去了传统的钢筋13套筒连接，减小了设计与施工难度，节省了工程造价。

本发明为了提高抗震性能，结构体系还包括减震支座2和用于对减震支座2的变形进行限位的支座变形限位件11，减震支座2设于预制倒T盖梁3与预制主梁1之间，支座变形限位件11固定设于预制倒T盖梁3上，支座变形限位件11位于减震支座2的侧面，本实施例中支座变形限位件11为挡块，减震支座2形变到一定程度，就会与挡块接触不再形变。

本发明从桥梁抗震角度出发，可显著减小桥墩与基础在地震作用下的内力响应，并提供有效耗能能力和自复位能力，在震后方便检测，可实现快速维修或更换，具有良好的抗震韧性，其工作原理为：

在正常使用状态，预制桥墩4不进入摇摆，通过减震支座2可以释放温度变形，减小预制桥墩4内力。

在地震工况下，在小震、中震作用下，仅通过减震支座2变形减小传至下部结构的地震力。

当地震强度较大时，减震支座2变形达到限位装置的限值，引起地震力增大，当墩底弯矩超过临界弯矩即进入摇摆状态，进一步延长桥梁结构周期，限制桥墩与基础的内力响应，使其基本保持弹性。

震后通过无粘结预应力钢束和结构自重提供复位能力，减小残余位移。锚固在预制倒T盖梁3顶端的预应力钢束8的检测、补张拉和更换也很方便，可实现震后快速修复。

综上所述，本发明在现有典型全预制桥梁的基础上进行了改进，不增加设计和施工难度，可显著改善桥梁的抗震性能，而且震后易修复，符合韧性抗震的理念，具有广阔的应用前景。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，包括两组预制主梁(1)、预制倒T盖梁(3)、承台(6)、预应力钢束(8)、两个预制桥墩(4)和桩基(12)，

所述的桩基(12)的顶面与承台(6)的底面固定连接，所述的预制桥墩(4)竖直设于承台(6)上，所述的预制倒T盖梁(3)的底面分别与两个预制桥墩(4)的顶面固定连接，所述的两组预制主梁(1)分别设于所述预制倒T盖梁(3)的两侧的肩部，

所述的预制桥墩(4)、预制倒T盖梁(3)、承台(6)内设置U型预应力管道，所述的预应力钢束(8)设于U型预应力管道内，所述的预应力钢束(8)的端部伸出U型预应力管道后与预制倒T盖梁(3)固定连接，所述的预制桥墩(4)与承台(6)的接触面间形成摇摆界面(5)。

2.根据权利要求1所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，两个所述预制桥墩(4)的中部均设有贯穿顶面、底面的第一预埋预应力管道(16)，所述的预制倒T盖梁(3)中部设有贯穿顶面、底面的第二预埋预应力管道(17)，所述的第二预埋预应力管道(17)设于第一预埋预应力管道(16)上方，所述的承台(6)内设有转向预埋预应力管道(18)，所述的转向预埋预应力管道(18)的两端设于承台(6)的上表面，所述的第二预埋预应力管道(17)、第一预埋预应力管道(16)、转向预埋预应力管道(18)依次连通形成U型预应力管道。

3.根据权利要求1所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的结构体系还包括锚垫板(9)，所述的锚垫板(9)埋设于预制倒T盖梁(3)顶面，所述的预应力钢束(8)的端部伸出U型预应力管道后张拉锚固于锚垫板(9)。

4.根据权利要求3所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的预应力钢束(8)与锚垫板(9)的张拉锚固处设有槽口封锚件(10)。

5.根据权利要求1所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的结构体系还包括减震支座(2)，所述的减震支座(2)设于预制倒T盖梁(3)与预制主梁(1)之间。

6.根据权利要求5所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的结构体系还包括用于对减震支座(2)的变形进行限位的支座变形限位件(11)，所述的支座变形限位件(11)固定设于预制倒T盖梁(3)上，所述的支座变形限位件(11)位于减震支座(2)的侧面。

7.根据权利要求1所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的结构体系还包括剪力销(7)，所述的剪力销(7)设于预制桥墩(4)与承台(6)的接触面间，所述的承台(6)的顶面设有剪力销孔，所述的剪力销(7)的顶部与预制桥墩(4)连接，所述的剪力销(7)的底部设于剪力销孔内。

8.根据权利要求1所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的预制桥墩(4)为钢筋混凝土结构，所述的预制桥墩(4)包括竖直设置的钢筋(13)、箍设于钢筋(13)周侧的箍筋(15)和浇灌后形成混凝土主体(14)。

9.根据权利要求1所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的预制主梁(1)为混凝土小箱梁或混凝土T梁或组合梁。

10.根据权利要求1所述的一种用于倒T盖梁的全预制桥梁摇摆自复位减震结构体系，其特征在于，所述的预应力钢束(8)为无粘结预应力钢束。

Images