CN113832836A - 一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安装于分幅联塔式斜拉桥两联塔之间的抗震金属消能器，包括核心单元、约束单元和无粘结结构层，所述核心单元由工作段、过渡段和连接段组成，承受全部荷载；所述约束单元由一根圆钢管或方钢管组成；所述无粘结结构层为混凝土与约束单元共同作用，约束核心单元受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，保持对核心钢材的有效约束。其有益效果在于：在地震作用下，能够大幅度耗散由地面传递给塔柱的振动能量，降低分幅联塔式斜拉桥两联塔塔壁之间产生的竖向位移差对分幅联塔斜拉桥两联塔的影响；X形交叉布置的消能器，其中一台发生拉伸变形，另外一台会发生压缩变形，两台消能器共同受力提高了消能器的耗能能力。

Description

一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器及安装方法

技术领域

本发明属于斜拉桥塔柱抗震技术领域，特别涉及一种安装于分幅联塔式斜拉桥两联塔之间的抗震金属消能器。

背景技术

金属消能器是在结构发生塑性变形前首先发生屈服，以耗散大部分地面运动传递给结构的振动能量，在桥梁工程中使用消能器已成为国内为专家学者的共识。目前，我国桥梁工程中使用的金属消能器主要分为两种，一种是运用于桥梁墩顶与梁板之间的金属消能器，此外，桥墩之间使用金属消能器的方法也较为常见。传统的消能器布置方式对竖向地震动作用的阻尼效果比较明显，在横向地震作用下，传统的消能器布置方式对地震振动能量的耗散效果有限。分幅联塔斜拉桥由于两联塔之间在横向地震动作用下，塔壁之间的牛腿会产生竖向位移差，在横向地震动作用下往复错动，容易使斜拉桥塔柱受到损坏，危及桥梁安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安装于分幅联塔式斜拉桥两联塔之间的抗震金属消能器，用来解决在横向地震动作用下，分幅联塔式斜拉桥两联塔塔壁之间产生的竖向位移差等问题。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的：

一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，包括核心单元、约束单元、无粘结结构层、连接座和销轴，所述核心单元放置于约束单元中，所述无粘结结构层浇筑于核心单元和约束单元之间，所述连接座与核心单元连接。

所述核心单元包括工作段、过渡段和连接段，所述过渡段与连接段之间通过全熔透焊焊接，所述工作段与约束单元通过无粘结结构层进行连接，所述连接座与连接段之间通过销轴连接。

优选地，所述工作段和过渡段由一根第一型钢组成，长度分别为240cm，15cm；所述连接段为材质LY225的低屈服点钢，长度为73.7cm；所述约束单元由一根第二型钢组成；所述无粘结结构层为混凝土；所述销轴材料为40Cr，并按照规范JB/T6396的规定执行。

优选地，所述连接段材质LY225的低屈服点钢中部设有第一圆形槽口，直径为26cm；所述连接座端面间隔布置两片弧形肋板，肋板直径76cm，肋板上端面各设有一个第二圆形槽口，直径为26cm，肋板两侧布置一对圆形加劲肋，直径为70cm，各加劲肋中部设有一圆形槽口，直径为26cm；所述接段和连接座通过销轴连接。

优选地，所述连接座连接桥塔与金属消能器，金属消能器的安装角度与桥塔成20°，金属消能器呈X形成对布置，所述连接座上端应在安装前提前焊好，下端为自由端，待现场定位后根据情况再进行焊接，焊接方式为全熔透焊焊接，与连接段通过销轴连接；所述销轴总长54cm，销帽直径30cm，厚2cm，销轴长52cm，直径26cm。

优选地，所述第一型钢为LY225低屈服点的工字钢，所述第二型钢为不低于Q235的圆钢管或方钢管。

一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器的安装方法，包括如下步骤：

步骤(1)：在厂房提前将连接座焊接在钢牛腿上，根据设计坐标确定塔间钢牛腿预埋位置，安装塔间预埋钢牛腿。

步骤(2)：安装前，提前焊接金属消能器上端连接件，金属消能器下端为自由端，待现场定位后根据情况再焊接下端连接件。

步骤(3)：安装时应遵循由下往上的安装方法，先安装下方金属消能器，然后再安装上方消能器。

步骤(4)：首先将下方连接座上的连接件从该连接座正上方垂直吊下，并退出销轴5，使连接件能插入连接座肋板中间，确定位置后，重新插入销轴，固定。

步骤(5)：待下方连接件安装完毕后，将上方连接座销轴退出，将金属消能器同样从连接座正上方垂直吊下，在到达相应位置后，旋转消能器，使消能器上端连接件与上方连接座销轴孔对应，插入销轴，固定。

步骤(6)：调整消能器上端与下端连接件的位置，定位后，点焊固定，然后进行焊接，保证消能器下端和连接件为熔透焊，焊缝质量为一级。该次消能器安装工序完毕。

步骤(7)：按照以上工序完成另一个消能器的安装，使一组消能器呈X形对称安装。

本发明的有益效果在于：

1、在横向地震动作用下，能够大幅度减少分幅联塔斜拉桥两联塔塔壁之间产生的竖向位移差，确保分幅联塔斜拉桥两联塔的安全；

2.在横向地震动作用下，X形交叉式布置的消能器，其中一台发生拉伸变形，另外一台会发生压缩变形，两台消能器共同受力提高了消能器的耗能能力。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1为本发明分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器的结构示意图；

图2为本发明分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器的俯视图；

图3为核心单元与约束单元通过无粘结结构层连接的剖面示意图；

图4为销轴的结构示意图；

图5为连接段的结构示意图；

图6为连接座的结构示意图。

图中：核心单元1，约束单元2，无粘结结构层3，连接座4，销轴5，工作段6，过渡段7，连接段8，塔间金属消能器钢牛腿9，第一圆形槽口801，第二圆形槽口401，圆形加劲肋402。

具体实施方式

实施例1

如图1-6所示：本发明公开了一种分幅联塔斜拉桥塔间金属消能器，包括核心单元1、约束单元2、无粘结结构层3、连接座4和销轴5，所述核心单元1放置于约束单元2中，所述无粘结结构层3浇筑于核心单元1和约束单元2之间，所述连接座4与核心单元1连接。

所述核心单元1包括工作段6、过渡段7和连接段8，所述过渡段7与连接段8之间通过全熔透焊焊接，所述工作段6与约束单元2通过无粘结结构层3进行连接，所述连接座4与连接段8之间通过销轴5连接。

所述工作段6和过渡段7由一根第一型钢组成，长度分别为240cm，15cm；所述连接段8为材质LY225的低屈服点钢，长度为73.7cm；所述约束单元2由一根第二型钢组成；所述无粘结结构层3为混凝土；所述销轴5材料为40Cr，并按照规范JB/T6396的规定执行。

所述连接段8中部设有第一圆形槽口801，直径为26cm；所述连接座4端面间隔布置两片弧形肋板，肋板直径76cm，肋板上端面各设有一个圆形槽口401，直径为26cm，肋板两侧布置一对圆形加劲肋402，直径为70cm，各加劲肋中部设有第二圆形槽口，直径为26cm；所述接段8和连接座4通过销轴5连接。

所述连接座4连接桥塔与金属消能器，金属消能器的安装角度与桥塔成20°，金属消能器呈X形成对布置，所述连接座4上端应在安装前提前焊好，下端为自由端，待现场定位后根据情况再进行焊接，焊接方式为全熔透焊焊接，与连接段8通过销轴5连接；所述销轴5总长54cm，销帽直径30cm，厚2cm，销轴长52cm，直径26cm。

优选地，所述第一型钢为LY225低屈服点的工字钢，所述第二型钢为不低于Q235的圆钢管或方钢管。

本实施例中，核心单元就是工字钢，约束单元是圆钢管或方钢管，把一段工字钢插入到钢管里面，然后在它们的空隙里面填入混凝土。

本发明屈曲约束支撑可根据使用需求采用外包钢管混凝土型屈服约束支撑、外包钢筋混凝土型约束支撑与全钢型屈曲约束支撑。屈曲约束支撑由核心单元、约束单元和两者之间的无粘结构构造层三部分组成。核心单元由工作段、过渡段和连接段组成。

实施例2

本发明的一种分幅联塔斜拉桥塔间金属消能器安装方法，包括如下步骤：

步骤(1)：在厂房提前将连接座4焊接在钢牛腿上，根据设计坐标确定塔间钢牛腿预埋位置，安装塔间预埋钢牛腿。

步骤(2)：安装前，提前焊接金属消能器上端连接件8，金属消能器下端为自由端，待现场定位后根据情况再焊接下端连接件8。

步骤(3)：安装时应遵循由下往上的安装方法，先安装下方金属消能器，然后再安装上方消能器。

步骤(4)：首先将下方连接座4上的连接件8从该连接座4正上方垂直吊下，并退出销轴5，使连接件8能插入连接座4肋板中间，确定位置后，重新插入销轴5，固定。

步骤(5)：待下方连接件8安装完毕后，将上方连接座销轴5退出，将金属消能器同样从连接座4正上方垂直吊下，在到达相应位置后，旋转消能器，使消能器上端连接件8与上方连接座销轴孔对应，插入销轴5，固定。

步骤(6)：调整消能器上端与下端连接件8的位置，定位后，点焊固定，然后进行焊接，保证消能器下端和连接件8为熔透焊，焊缝质量为一级。该次消能器安装工序完毕。

步骤(7)：按照以上工序完成另一个消能器的安装，使一组消能器呈X形对称安装。

本发明为一种安装于分幅联塔式斜拉桥两联塔之间的抗震金属消能器，其包括核心单元、约束单元和两者之间的无粘结结构层，所述核心单元由工作段、过渡段和连接段组成，承受全部荷载；所述约束单元由一根钢管组成；所述无粘结结构层为混凝土，设置于核心单元与约束单元之间，与约束单元共同作用，约束核心单元受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，保持对核心钢材的有效约束；其有益效果在与：在地震作用下，能够大幅度耗散由地面传递给塔柱的振动能量，降低分幅联塔式斜拉桥两联塔塔壁之间产生的竖向位移差对分幅联塔斜拉桥两联塔的影响；X形交叉布置的消能器，其中一台发生拉伸变形，另外一台会发生压缩变形，两台消能器共同受力提高了消能器的耗能能力。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：包括核心单元(1)、约束单元(2)、无粘结结构层(3)、连接座(4)和销轴(5)，所述核心单元(1)放置于约束单元(2)中，所述无粘结结构层(3)浇筑于核心单元(1)和约束单元(2)之间；所述核心单元(1)与连接座(4)之间通过销轴(5)连接；所述连接座(4)设于桥塔上，所述金属消能器斜向连接在两侧桥塔上。

2.根据权利要求1所述的一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：所述金属消能器为两个，呈X形成对布置。

3.根据权利要求1所述的一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：金属消能器的安装角度与桥塔成20°。

4.根据权利要求1所述的一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：所述核心单元(1)包括工作段(6)、过渡段(7)和连接段(8)，所述过渡段(7)与连接段(8)之间通过全熔透焊焊接，所述过渡段(7)位于工作段(6)两侧，所述工作段(6)与约束单元(2)通过无粘结结构层(3)进行连接，所述连接座(4)与连接段(8)之间通过销轴(5)连接。

5.根据权利要求4所述的一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：所述工作段(6)和过渡段(7)由一根第一型钢组成，长度分别为240cm，15cm；所述连接段(8)为材质LY225的低屈服点钢，长度为73.7cm；所述约束单元(2)由一根第二型钢组成；所述无粘结结构层(3)为混凝土；所述销轴(5)材料为40Cr，并按照规范JB/T6396的规定执行。

6.根据权利要求5所述的一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：所述连接段(8)中部设有第一圆形槽口(801)，直径为26cm；所述连接座(4)端面间隔布置两片弧形肋板，肋板直径76cm，肋板上端面各设有一个第二圆形槽口(401)，直径为26cm，肋板两侧布置一对圆形加劲肋(402)，直径为70cm，各加劲肋中部设有一圆形槽口，直径为26cm。

7.根据权利要求1所述的一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：所述销轴(5)总长54cm，销帽直径30cm，厚2cm，销轴长52cm，直径26cm。

8.根据权利要求5所述的一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器，其特征在于：所述第一型钢为LY225低屈服点的工字钢，所述第二型钢为不低于Q235的圆钢管或方钢管。

9.一种分幅联塔式斜拉桥塔间金属消能器的安装方法，包括如下步骤：

步骤(1)：在厂房提前将连接座(4)焊接在钢牛腿上，根据设计坐标确定塔间钢牛腿预埋位置，安装塔间预埋钢牛腿；

步骤(2)：安装前，提前焊接金属消能器上端连接件(8)，金属消能器下端为自由端，待现场定位后再焊接下端连接件(8)；

步骤(3)：安装时遵循由下往上的安装方法，先安装金属消能器下部，然后再安装金属消能器上部；

步骤(4)：首先将下方连接座(4)上的连接件(8)从该连接座(4)正上方垂直吊下，并退出销轴(5)，使连接件(8)能插入连接座(4)肋板中间，确定位置后，重新插入销轴(5)，固定；

步骤(5)：待下方连接件(8)安装完毕后，将上方连接座销轴(5)退出，将金属消能器同样从连接座(4)正上方垂直吊下，在到达相应位置后，旋转消能器，使消能器上端连接件(8)与上方连接座销轴孔对应，插入销轴(5)，固定；

步骤(6)：调整消能器上端与下端连接件(8)的位置，定位后，点焊固定，然后进行焊接，保证消能器下端和连接件(8)为熔透焊，焊缝质量为一级，该侧消能器安装工序完毕；

步骤(7)：按照以上工序完成另一个消能器的安装，使一组消能器呈X形对称安装。

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