CN113882237B - 一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构，包括：盖梁，所述盖梁的上方为平台，所述平台顶部设有凹槽；梁体，所述梁体的底部和第一耗能支座连接，所述梁体的侧壁和限位装置连接；预制桥墩，所述预制桥墩通过第二耗能支座和耗能钢绞线连接在所述盖梁的下方；承台，所述承台通过自复位装置和防屈曲连接件连接在预制桥墩的下方。增强了结构整体稳定性，增强了构件的抗震性能，延长了构件的使用寿命，构件易于更换，安装操作简单易行，降低了施工难度，节省了施工空间。

Description

一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构及施工方法

技术领域

本发明涉及双柱桥梁领域，具体涉及一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构及施工方法。

背景技术

随着建筑工程量的增加和质量要求的提高，桥梁结构的抗震性能与使用寿命在建筑施工中越来越被重视。双柱桥梁结构包括梁体、盖梁、预制桥墩、支座等。通过耗能支座与限位装置，可以实现桥梁在受到地震荷载以及横向扰动时，实现能量耗散与自复位，从而延长构件的使用寿命。

现有技术中，桥梁耗能支座与限位装置设计尚不完善，保证了竖向承载力，但是不能充分满足横向扰动力，使用寿命相对短暂。

如专利申请号：201910383625.3，公开了一种带耗能装置的新型摇摆自复位桥墩及其应用，包括：盖梁、墩身、承台、桩基、预应力钢筋及抗剪锚栓；承台通过桩基锚固于地，盖梁通过墩身、预应力钢筋及抗剪锚栓与承台锚固；还包括拉压组合耗能装置，所述拉压组合耗能装置安装固定在墩身底部与承台顶面交界处。摇摆自复位桥墩具有震后无损伤、残余变形小、结构可恢复的显著优点。

但该申请仍存在以下缺陷：摇摆自复位桥墩结构复杂，施工操作过程困难，不利于更换构件，不利于在地震荷载下横向力的传递，结构整体稳定性较弱，对桥墩承载能力、抗剪性能的提高具有一定的局限性。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构及施工方法，结构整体稳定性和抗震性能高，安装操作简单易行，降低了施工难度。

根据本发明实施例提供的技术方案，一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构，包括：

盖梁，所述盖梁的上方为平台，所述平台顶部设有凹槽；

梁体，所述梁体的底部和第一耗能支座连接，所述梁体的侧壁和限位装置连接；所述梁体的左右两侧为垂直悬臂，所述盖梁的底部通过高强螺栓a固定有L型钢，承台和预制桥墩之间竖向连接有第一钢板，所述平台的左右两侧为混凝土挡块；

预制桥墩，所述预制桥墩通过第二耗能支座和耗能钢绞线连接在所述盖梁的下方；所述预制桥墩包括第一墩柱和第二墩柱，所述第二墩柱和所述第一墩柱之间通过横向钢管贯穿连接，所述第一墩柱和所述第二墩柱之间通过螺栓固定有摩擦片；

所述限位装置为弹簧限位装置或磁铁限位装置中的一种；所述第一耗能支座为波形抗震支座、记忆抗震支座、圆形抗震支座或碟簧抗震支座中的一种，所述第二耗能支座包括第一连接块、第二连接块、第三连接块、弹性杆、连接弹簧和弹性钢管e，所述第一连接块、所述第二连接块和所述第三连接块之间通过所述弹性杆连接，所述第二连接块与所述第三连接块之间通过所述连接弹簧连接，所述弹性钢管e的内侧卡装有螺旋弹簧，防屈曲连接件包括耗能片和耗能垫片；

承台，所述承台通过自复位装置和防屈曲连接件连接在预制桥墩的下方；

所述弹簧限位装置包括弹簧、第二钢板、销栓滑块、滑块和垫片，所述滑块通过所述第二钢板和所述弹簧连接在所述垂直悬臂和所述混凝土挡块之间，所述销栓滑块的侧面设有垫片，所述弹簧焊接在所述第二钢板的侧面，所述第二钢板通过高强螺栓b分别锚固在所述垂直悬臂和所述混凝土挡块的侧面；

所述磁铁限位装置包括设置于所述垂直悬臂侧面的磁铁和磁铁滑块，所述磁铁滑块位于所述垂直悬臂与所述混凝土挡块之间；所述波形抗震支座包括支座钢板a、弹性钢管a和支座弹簧a，所述支座弹簧a和所述弹性钢管a焊接在所述支座钢板a之间；

所述记忆抗震支座包括封板、支座钢板b、高阻尼橡胶层和弹簧层，所述弹簧层位于所述高阻尼橡胶层之间，所述高阻尼橡胶层位于所述支座钢板b之间，所述支座钢板b位于所述封板之间，所述封板的侧面设有预留孔道和小凹槽；

所述圆形抗震支座包括支座钢板c和弹性钢管c，所述弹性钢管c焊接在所述支座钢板c之间，所述支座钢板c的侧面和所述弹性钢管c的侧面通过牵拉螺栓连接，消能腔的材质为复合材料或软钢中的一种；

所述碟簧抗震支座包括支座钢板d、弹性钢管d、支座弹簧d和中心钢管，所述中心钢管、所述支座弹簧d和所述弹性钢管d焊接在所述支座钢板d之间，所述支座弹簧d位于所述中心钢管的外侧。

一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁施工方法，利用上述双柱桥梁结构进行施工，包括以下步骤：

S1：制作所述预制桥墩、所述盖梁和梁体；

S2：使得所述第一墩柱和第二墩柱于内部贯通所述横向钢管连接，在所述第一墩柱和第二墩柱之间通过螺栓固定摩擦片，所述摩擦片间距为1m～1.5m，实现现场拼接所述预制桥墩和现浇所述承台；

S3：在所述预制桥墩上方安装所述第二耗能支座，实现现场拼接所述盖梁；

S4：在所述盖梁上安装所述第一耗能支座，实现现场拼接所述梁体；

S5：在所述盖梁和所述梁体所形成的框架内安装所述限位装置。

综上所述，本发明的有益效果：增强了结构整体稳定性，增强了构件的抗震性能，延长了构件的使用寿命，构件易于更换，安装操作简单易行，降低了施工难度，节省了施工空间。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一墩柱、第二墩柱、横向钢管和摩擦片连接处的结构示意图；

图3为本发明梁体、平台和弹簧限位装置连接处的结构示意图；

图4为本发明梁体、平台和磁铁限位装置连接处的结构示意图；

图5为本发明波形抗震支座的结构示意图；

图6为本发明记忆抗震支座的结构示意图；

图7为本发明记忆抗震支座封板的结构示意图；

图8为本发明圆形抗震支座的结构示意图；

图9为本发明碟簧抗震支座的结构示意图；

图10为本发明第一连接块、第二连接块、第三连接块、弹性杆和连接弹簧连接处的结构示意图；

图11为本发明弹性钢管e的结构示意图；

图12为本发明防屈曲连接件的结构示意图。

图中标号：1、梁体；2、盖梁；3、预制桥墩；301、第一墩柱；302、第二墩柱；303、横向钢管；304、摩擦片；4、承台；5、限位装置；51、弹簧限位装置；501、弹簧；502、第二钢板；503、销栓滑块；504、垂直悬臂；505、混凝土挡块；506、滑块；507、垫片；508、斜坡凹槽；52、磁铁限位装置；509、磁铁；510、磁铁滑块；6、自复位装置；7、第一耗能支座；701、波形抗震支座；702、记忆抗震支座；703、圆形抗震支座；704、碟簧抗震支座；705、支座钢板a；706、弹性钢管a；707、支座弹簧a；708、封板；709、支座钢板b；710、高阻尼橡胶层；711、弹簧层；712、预留孔道；713、小凹槽；714、消能腔；715、支座钢板c；717、弹性钢管c；718、牵拉螺栓；719、支座钢板d；720、弹性钢管d；721、中心钢管；722、支座弹簧d；8、第二耗能支座；802、第一连接块；803、第二连接块；804、第三连接块；805、弹性杆；806、连接弹簧；807、弹性钢管e；9、防屈曲连接件；901、耗能片；902、耗能垫片；10、耗能钢绞线；11、L型钢；12、第一钢板；15、平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12，一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构，包括：

盖梁2，所述盖梁2的上方为平台15，所述平台15顶部设有凹槽；

梁体1，所述梁体1的底部和第一耗能支座7连接，所述梁体1的侧壁和限位装置5连接；

预制桥墩3，所述预制桥墩3通过第二耗能支座8和耗能钢绞线10连接在所述盖梁2的下方；

承台4，所述承台4通过自复位装置6和防屈曲连接件9连接在预制桥墩3的下方。

如图1、图2、图3和图4所示，所述梁体1的下方左右两侧为垂直悬臂504，所述盖梁2的底部通过高强螺栓a固定有L型钢11，所述承台4和所述预制桥墩3之间竖向连接有第一钢板12，所述平台15的左右两侧为混凝土挡块505，L型钢11可以降低横向扰动。

如图1和图2所示，所述预制桥墩3包括第一墩柱301和第二墩柱302，所述第二墩柱302和所述第一墩柱301之间通过横向钢管303贯穿连接，所述第一墩柱301和所述第二墩柱302之间通过螺栓固定有摩擦片304，摩擦片304使得第一墩柱301和第二墩柱302之间连接的更加稳固。

如图1、图3和图4所示，所述限位装置5为弹簧限位装置51或磁铁限位装置52中的一种，

所述弹簧限位装置51包括弹簧501、第二钢板502、销栓滑块503、滑块506和垫片507，所述滑块506通过所述第二钢板502和所述弹簧501连接在所述垂直悬臂504和所述混凝土挡块505之间，所述销栓滑块503的侧面设有垫片507，所述弹簧501焊接在所述第二钢板502的侧面，所述第二钢板502通过高强螺栓b分别锚固在所述垂直悬臂504和所述混凝土挡块505的侧面，若选择使用弹簧限位装置51作为限位装置来使用，需要在平台15的内侧开设与销栓滑块503对应的斜坡凹槽508；

所述磁铁限位装置52包括设置于所述垂直悬臂504侧面的磁铁509和磁铁滑块510，所述磁铁滑块510位于所述垂直悬臂504与所述混凝土挡块505之间，不论是磁铁限位装置52还是弹簧限位装置51，均可以限制梁体1在水平方向上的位移。

如图1、图5、图6、图7、图8和图9所示，所述第一耗能支座7为波形抗震支座701、记忆抗震支座702、圆形抗震支座703或碟簧抗震支座704中的一种，

所述波形抗震支座701包括支座钢板a705、弹性钢管a706和支座弹簧a707，所述支座弹簧a707和所述弹性钢管a706焊接在所述支座钢板a705之间；

所述记忆抗震支座702包括封板708、支座钢板b709、高阻尼橡胶层710和弹簧层711，所述弹簧层711位于所述高阻尼橡胶层710之间，所述高阻尼橡胶层710位于所述支座钢板b709之间，所述支座钢板b709位于所述封板708之间，所述封板708的侧面设有预留孔道712和小凹槽713；

所述圆形抗震支座703包括支座钢板c715和弹性钢管c717，所述弹性钢管c717焊接在所述支座钢板c715之间，所述支座钢板c715的侧面和所述弹性钢管c717的侧面通过牵拉螺栓718连接，消能腔714的材质为复合材料或软钢中的一种；

所述碟簧抗震支座704包括支座钢板d719、弹性钢管d720、支座弹簧d722和中心钢管721，所述中心钢管721、所述支座弹簧d722和所述弹性钢管d720焊接在所述支座钢板d719之间，所述支座弹簧d722位于所述中心钢管721的外侧，波形抗震支座701、记忆抗震支座702、圆形抗震支座703和碟簧抗震支座704均可以在竖向方向上，对盖梁2与梁体1之间的压力进行耗散。

如图1、图10、图11和图12所示，所述第二耗能支座8包括第一连接块802、第二连接块803、第三连接块804、弹性杆805、连接弹簧806和弹性钢管e807，所述第一连接块802、所述第二连接块803和所述第三连接块804之间通过所述弹性杆805连接，所述第二连接块803与所述第三连接块804之间通过所述连接弹簧806连接，所述弹性钢管e807的内侧卡装有螺旋弹簧，所述防屈曲连接件9包括耗能片901和耗能垫片902，第二耗能支座8可以在竖向方向上，对盖梁2和预制桥墩3之间的压力进行耗散，而防屈曲连接件9和自复位装置6，可以对预制桥墩3和承台4之间的压力进行耗散。

一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁施工方法，利用上述双柱桥梁结构进行施工，包括以下步骤：

S1：制作所述预制桥墩3、所述盖梁2和梁体1；

S2：使得所述第一墩柱301和第二墩柱302于内部贯通所述横向钢管303连接，在所述第一墩柱301和第二墩柱302之间通过螺栓固定摩擦片304，所述摩擦片304间距为1m～1.5m，实现现场拼接所述预制桥墩3和现浇所述承台4；

S3：在所述预制桥墩3上方安装所述第二耗能支座8，实现现场拼接所述盖梁2；

S4：在所述盖梁2上安装所述第一耗能支座7，实现现场拼接所述梁体1；

S5：在所述盖梁2和所述梁体1所形成的框架内安装所述限位装置5。

实施例1：通过盖梁2与梁体1之间设置第一耗能支座7，以及在盖梁2与预制桥墩3之间设置第二耗能支座8，能够将来自上部的竖向压力进行双重耗散，从而减轻了地震对预制桥墩3的破坏，在受到横向扰动时，通过梁体1的限位装置5和L型钢11，能够限制水平方向的位移，可以起到耗能作用，防屈曲连接件9和自复位装置6，可以对预制桥墩3和承台4之间的压力进行耗散。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (2)

1.一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁结构，其特征在于，包括：

盖梁（2），所述盖梁（2）的上方为平台（15），所述平台（15）顶部设有凹槽；

梁体（1），所述梁体（1）的底部和第一耗能支座（7）连接，所述梁体（1）的侧壁和限位装置（5）连接；所述梁体（1）的左右两侧为垂直悬臂（504），所述盖梁（2）的底部通过高强螺栓a固定有L型钢（11），承台（4）和预制桥墩（3）之间竖向连接有第一钢板（12），所述平台（15）的左右两侧为混凝土挡块（505）；

预制桥墩（3），所述预制桥墩（3）通过第二耗能支座（8）和耗能钢绞线（10）连接在所述盖梁（2）的下方；所述预制桥墩（3）包括第一墩柱（301）和第二墩柱（302），所述第二墩柱（302）和所述第一墩柱（301）之间通过横向钢管（303）贯穿连接，所述第一墩柱（301）和所述第二墩柱（302）之间通过螺栓固定有摩擦片（304）；

所述限位装置（5）为弹簧限位装置（51）或磁铁限位装置（52）中的一种；所述第一耗能支座（7）为波形抗震支座（701）、记忆抗震支座（702）、圆形抗震支座（703）或碟簧抗震支座（704）中的一种，所述第二耗能支座（8）包括第一连接块（802）、第二连接块（803）、第三连接块（804）、弹性杆（805）、连接弹簧（806）和弹性钢管e（807），所述第一连接块（802）、所述第二连接块（803）和所述第三连接块（804）之间通过所述弹性杆（805）连接，所述第二连接块（803）与所述第三连接块（804）之间通过所述连接弹簧（806）连接，所述弹性钢管e（807）的内侧卡装有螺旋弹簧，防屈曲连接件（9）包括耗能片（901）和耗能垫片（902）；

承台（4），所述承台（4）通过自复位装置（6）和防屈曲连接件（9）连接在预制桥墩（3）的下方；

所述弹簧限位装置（51）包括弹簧（501）、第二钢板（502）、销栓滑块（503）、滑块（506）和垫片（507），所述滑块（506）通过所述第二钢板（502）和所述弹簧（501）连接在所述垂直悬臂（504）和所述混凝土挡块（505）之间，所述销栓滑块（503）的侧面设有垫片（507），所述弹簧（501）焊接在所述第二钢板（502）的侧面，所述第二钢板（502）通过高强螺栓b分别锚固在所述垂直悬臂（504）和所述混凝土挡块（505）的侧面；

所述磁铁限位装置（52）包括设置于所述垂直悬臂（504）侧面的磁铁（509）和磁铁滑块（510），所述磁铁滑块（510）位于所述垂直悬臂（504）与所述混凝土挡块（505）之间；所述波形抗震支座（701）包括支座钢板a（705）、弹性钢管a（706）和支座弹簧a（707），所述支座弹簧a（707）和所述弹性钢管a（706）焊接在所述支座钢板a（705）之间；

所述记忆抗震支座（702）包括封板（708）、支座钢板b（709）、高阻尼橡胶层（710）和弹簧层（711），所述弹簧层（711）位于所述高阻尼橡胶层（710）之间，所述高阻尼橡胶层（710）位于所述支座钢板b（709）之间，所述支座钢板b（709）位于所述封板（708）之间，所述封板（708）的侧面设有预留孔道（712）和小凹槽（713）；

所述圆形抗震支座（703）包括支座钢板c（715）和弹性钢管c（717），所述弹性钢管c（717）焊接在所述支座钢板c（715）之间，所述支座钢板c（715）的侧面和所述弹性钢管c（717）的侧面通过牵拉螺栓（718）连接，消能腔（714）的材质为复合材料或软钢中的一种；

所述碟簧抗震支座（704）包括支座钢板d（719）、弹性钢管d（720）、支座弹簧d（722）和中心钢管（721），所述中心钢管（721）、所述支座弹簧d（722）和所述弹性钢管d（720）焊接在所述支座钢板d（719）之间，所述支座弹簧d（722）位于所述中心钢管（721）的外侧。

2.一种具有耗能自复位功能的双柱桥梁施工方法，利用上述权利要求1所述的双柱桥梁结构进行施工，其特征是：包括以下步骤：

S1：制作所述预制桥墩（3）、所述盖梁（2）和梁体（1）；

S2：使得所述第一墩柱（301）和第二墩柱（302）于内部贯通所述横向钢管（303）连接，在所述第一墩柱（301）和第二墩柱（302）之间通过螺栓固定摩擦片（304），所述摩擦片（304）间距为1m～1.5m，实现现场拼接所述预制桥墩（3）和现浇所述承台（4）；

S3：在所述预制桥墩（3）上方安装所述第二耗能支座（8），实现现场拼接所述盖梁（2）；

S4：在所述盖梁（2）上安装所述第一耗能支座（7），实现现场拼接所述梁体（1）；

S5：在所述盖梁（2）和所述梁体（1）所形成的框架内安装所述限位装置（5）。