CN202644383U

CN202644383U - 弯剪型框架高墩

Info

Publication number: CN202644383U
Application number: CN 201220149476
Authority: CN
Inventors: 王江波; 袁万城; 陈卫伟; 杨浩林; 胡薇
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-04-11

Abstract

本实用新型涉及一种弯剪型框架高墩。包括墩顶和墩底过渡段、中间段四个小墩身、小墩身之间连结的横梁和剪刀撑。本实用新型将传统高墩分成四条腿，用横梁和剪刀撑将其连结起来，使其具有各方向抗弯刚度大，抗扭刚度大，整体性好，稳定性好等静力特性优点；显著降低了高墩的墩身质量，显著减小了强震情况下的惯性力；横梁和剪刀撑增加了高墩的超静定次数，提高了其安全性，在强震下横梁、剪刀撑发展塑性变形形成塑性铰，吸收和消耗地震能量，从而达到结构抗倒塌的目的；高墩的弯剪型变形明显减小了群桩基础中边桩的上拔力，有效的保护了下部基础。本实用新型适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥中的高墩，尤其是高烈度地区，具备出色的抗震能力。

Description

弯剪型框架高墩

技术领域

本实用新型属于土木工程、地震工程技术领域，具体涉及一种具有良好的静力性能和抗震性能的弯剪型框架高墩。

背景技术

西部大开发是我国实现地区平衡发展和可持续发展的重大战略举措,开发西部首先必须解决公路交通设施的建设问题。我国西部地区属山岭丘陵区,地形、地貌和地质水文条件复杂，且属于地震多发区。尤其是我国西南、西北山区公路和铁路的兴建，由于其地形、地貌条件，使得越来越多的高墩在这些地区得到广泛应用，且墩高也越来越高。由于地形复杂，山高坡陡，很多桥梁不得不跨越河谷和深沟,这些桥梁有许多采用跨径20～50m不等的简支梁桥或者2～7跨一联的连续梁桥，或者是大跨度连续刚构，其桥墩高度通常高达数十米甚至上百米。以后随着高等级公路建设的加快,高桥墩的应用还会越来越多。

目前国内外缺乏高桥墩经受高烈度地震的经验，高墩桥梁属于不规则桥梁,其抗震设计已超出我国现行《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01—2008）的适用范围。为保证生命线工程的安全,减少震后次生灾害引起的经济损失, 为避免高烈度地震高墩发生无法修复的破坏，桥梁工作者必须重视高墩的抗震设计。同目前常用的高墩形式双柱墩、独柱T墩、空心薄壁墩、门架墩相比，本实用新型弯剪型框架高墩，除了具备各方向抗弯刚度比较大、抗扭刚度大、整体性好等优点外，更具有优越的抗震性能，在强震下其横梁、剪刀撑发展塑性变形形成塑性铰，吸收和消耗地震能量，从而达到结构抗倒塌的目的；高墩的弯剪型变形明显减小了群桩基础中边桩的上拔力，有效的保护了下部基础。弯剪型框架高墩从结构选型开始就对高桥墩的抗震性能进行考虑，合理的横梁、剪刀撑结构形式和成功的抗震设计可以大大地减轻甚至避免震害的产生。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种弯剪型框架高墩，在强震情况下，通过高墩上的横梁、剪刀撑发展塑性变形形成塑性铰，吸收和消耗地震能量，从而有效地解决高墩抗震问题。

为达到以上目的，本实用新型采用的解决方案是：将传统高墩分成四条腿，用横梁、剪刀撑把它们连结起来，这样高墩保持有各方向抗弯刚度大，抗扭刚度大，整体性好，稳定性好等静力特性优点；横梁、剪刀撑空间结构形式的布局有效减小了墩身实际截面尺寸，明显降低了高墩的墩身质量，显著减小了强震情况下的惯性力；设置横梁、剪刀撑，增加了高墩的超静定次数，提高了其安全性，在强震下其横梁、剪刀撑发展塑性变形形成塑性铰，吸收和消耗地震能量，从而达到结构抗倒塌的目的；高墩的弯剪型变形明显减小了群桩基础中边桩的上拔力，有效的保护了下部基础。

据此，本实用新型提出的弯剪型框架高墩，包括墩顶过渡段、墩底过渡段、墩身、横梁以及剪刀撑，现有的高墩分成四个墩身，相邻的墩身之间通过横梁连接，相对的两个墩身之间通过剪刀撑连接，墩身顶部为墩顶过渡段，墩身底部为墩底过渡段。所述的墩顶过渡段是为了更好的支撑上部结构，功能与常规的高墩相同；所述的墩底过渡段是为了使墩身合理的跟承台结合在一起，功能与常规的高墩相同；中间段的四个小墩身由纵横向的横梁、剪刀撑连结在一起。

本实用新型中，四个墩身连接横梁和剪刀撑位置处设置有预埋件，以方便其有效布置。

本实用新型中，所述墩顶过渡段、墩底过渡段、四个墩身均为钢筋混凝土。

本实用新型中，所述四个墩身的横断面为矩形或多边形，四个墩身横断面的平面几何尺寸完全相同，高度也相同，成对称布置，高度、间距可根据设计要求进行调整。

本实用新型中，所述横梁为矩形体，横截面平面几何尺寸完全相同，长度可根据设计要求进行调整。

本实用新型中，所述剪力撑为X形体，具体尺寸与分布形式可根据设计要求进行调整。

本实用新型提供的技术方案的优点：

1) 具有各方向抗弯刚度大，抗扭刚度大，整体性好，稳定性好等静力特性优点，尤其针对西部山区桥梁很多为非规则的曲线梁桥，具有很好的适应性。

2) 具有很好的经济性，它以较少的材料获取较大的截面抵抗矩，既能充分发挥材料的力学性能，又能经济地满足刚度要求，结构整体性好；同时明显降低了高墩的墩身质量，显著减小了强震情况下的惯性力。

3) 同目前应用广泛的空心薄壁高墩相比，弯剪型框架高墩由于是空间结构布置形式，对风荷载、日照温度应力荷载不敏感，能很好的适应西部地区恶劣自然气候（常年大风多、昼夜温差大等）。而空心薄壁高墩由于其面积巨大的墩壁，承受巨大的风力荷载，甚至引起风致振动；由于空心薄壁墩内外的隔绝性，导致内外温差大，产生严重的日照温度应力荷载，严重影响高墩的使用寿命。

4) 设置横梁、剪刀撑，增加了高墩的超静定次数，提高了其安全性，在强震下其横梁、剪刀撑发展塑性变形形成塑性铰，吸收和消耗地震能量，从而达到结构抗倒塌的目的；高墩的弯剪型变形明显减小了群桩基础中边桩的上拔力，有效的保护了下部基础。

5) 灵活的应用了能力设计方法进行了强震情况下高墩的延性设计，预先指定了结构出现塑性铰的构件横梁、剪刀撑，保护了主要构件墩身，显著提高了高墩的抗震能力，体现了抗震设计中的概念设计，能够很好的解决高烈度区的山区高墩桥梁的抗震问题。

6) 施工简单方便，采用现有施工技术即可完全实现本项实用新型的全部技术优点，不需要额外增加施工难度。

总之，本实用新型适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥中的高墩，尤其是高烈度地区，具备出色的抗震能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明

图1为弯剪型框架高墩横断面图。

图2为弯剪型框架高墩立面图。

图3为弯剪型框架高墩侧面图。

图中标号：1墩顶过渡段，2墩身，3横梁，4剪刀撑，5墩底过渡段。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的范畴。

实施例1：请见图1和图2，高墩由墩顶过渡段1、墩身2、横梁3、剪刀撑4和墩底过渡段5组成，在正常使用状态下和中小地震情况下，桥墩满足使用要求，基本不发生损伤；在强震情况下，横梁3、剪刀撑4发展塑性变形形成塑性铰，吸收和消耗地震能量，从而达到结构抗倒塌的目的，同时高墩的弯剪型变形明显减小了群桩基础中边桩的上拔力，有效的保护了下部基础。

作为本发明实施例的一种变换，墩身2、横梁3和剪刀撑4可以采用钢管混凝土或者钢混凝土组合材料，也可以采用其他类型的新型材料。

作为本发明实施例的又一种变换，墩身2、横梁3和剪刀撑4的参数（横截面形状、平面尺寸、布置间距等）均可根据需要进行设计调整。

上述的对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，因此，本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，传统高墩结构变换成框架结构，都应视为落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种弯剪型框架高墩，包括墩顶过渡段、墩底过渡段、墩身、横梁以及剪刀撑，其特征在于现有的高墩分成四个墩身，相邻的墩身之间通过横梁连接，相对的两个墩身之间通过剪刀撑连接，墩身顶部为墩顶过渡段，墩身底部为墩底过渡段。

2.根据权利要求1所述的弯剪型框架高墩，其特征在于四个墩身连接横梁和剪刀撑位置处设置有预埋件。

3.根据权利要求1所述的弯剪型框架高墩，其特征在于所述墩顶过渡段、墩底过渡段、四个墩身均为钢筋混凝土。

4.根据权利要求1所述的弯剪型框架高墩，其特征在于所述四个墩身的横断面为矩形或多边形，四个墩身横断面的平面几何尺寸完全相同，高度也相同，成对称布置。

5.根据权利要求1所述的弯剪型框架高墩，其特征在于所述横梁为矩形体，横截面平面几何尺寸完全相同。

6.根据权利要求1所述的弯剪型框架高墩，其特征在于所述剪力撑为X形体。