CN204000572U - 摩擦型钢筋混凝土抗震挡块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种摩擦型钢筋混凝土抗震挡块，包括钢筋混凝土挡块、上部钢板、下部钢板、用于锚固及施加预应力的若干预应力钢筋、用于缓冲上部结构与挡块碰撞效应的橡胶垫层；所述挡块块体、钢板上设置有横向滑动槽；所述预应力钢筋竖直布置，连接于钢筋混凝土挡块和盖梁，预应力钢筋的上端通过上部钢板锚固于钢筋混凝土挡块上，预应力钢筋的底端通过下部钢板锚固于盖梁底部；所述橡胶垫层设置于钢筋混凝土挡块与主梁之间，用于缓冲挡块与主梁之间的碰撞效应。与普通的钢筋混凝土挡块相比，这种依靠刚体滑动摩擦效应的挡块的力学计算模式较为明确，便于设计人员对其进行合理的设计计算，且其构造简单，施工方便。

Description

摩擦型钢筋混凝土抗震挡块

技术领域

本实用新型属于土木工程、地震工程领域，具体涉及一种用于中小跨径桥梁上的新型钢筋混凝土抗震挡块，可以有效的改善桥梁的横向抗震性能。

背景技术

在我国，钢筋混凝土横向挡块被广泛应用于公路桥及铁路桥上，包括采用斜腹箱梁、直腹箱梁、预制T梁、预制小板梁等上部结构的简支梁桥或连续梁桥，尤其是在安装有普通板式橡胶支座的中小跨径的公路及城市桥梁上，这种挡块更为常见。通常情况下，钢筋混凝土横向挡块会设置在桥墩盖梁的两侧或桥台台帽两侧，用以给上部结构提供一定的横向约束，在横向荷载作用下，特别是地震荷载，上部结构由于惯性力的作用可能会产生较大的侧向位移，这时挡块的限位功能才得以发挥，因此这种挡块也被称为抗震挡块。但是目前国内现行的各种桥梁设计规范中对这种钢筋混凝土挡块的定位往往都是构造措施，没有具体规定其设计与施工过程，导致钢筋混凝土挡块的设计强度参差不齐，加之该种挡块的力学计算模式并不是十分明确，因此在地震作用下，这种钢筋混凝土挡块并不一定能有效地起到“限位”作用，汶川地震中大多数桥梁的挡块均有不同程度的损伤，有些桥梁由于挡块的尺寸和配筋较小，导致挡块自身受损严重，梁体发生较大的侧向位移，濒临落梁。如果加大挡块的尺寸和配筋，使得挡块的强度足够大，这样虽然能有效地限制梁体的地震位移，但过大的挡块强度会使得传递到桥梁下部结构的惯性力增加，桥墩和基础可能会因此出现较大的损伤，对整体桥梁抗震不利。

发明内容

本实用新型目的在于克服现有技术不足，提供一种可用于桥梁上的新型钢筋混凝土抗震挡块，通过挡块的滑动摩擦耗能来降低桥梁的地震反应，同时也可以有效地限制主梁的地震位移。钢筋混凝土挡块对桥梁的横向抗震性能起着非常重要的作用，采用具有明确力学模式的挡块形式可以对整个桥梁的抗震性能进行有效地评估，同时也能方便设计人员在进行桥梁抗震设计时对挡块的力学参数进行合理的选取，大大提高整个桥梁的横向抗震性能。

设计原理是：在原来桥墩4盖梁3等下部结构设计尺寸不变的情况下，在盖梁3的两侧设置一种可以滑动的钢筋混凝土挡块8，钢筋混凝土挡块8通过预应力钢筋9与盖梁3锚固，盖梁3下端设置楔形槽11，楔形槽11内设置钢板10用于预应力钢筋9在盖梁上的锚固，挡块上部加设用于锚固预应力钢筋的钢板7，使挡块与盖梁的滑动面在预应力作用下受力均匀，挡块块体8与钢板7上设置横向滑动槽12，以保证在地震作用下挡块可以沿滑动槽12滑动，而竖向预应力钢筋9与盖梁的相对位置保持不变，，通过合理设计挡块的滑动摩擦力来约束梁体的位移，同时也能控制梁体传递到墩、台的横向水平地震力。挡块的临界滑动摩擦力可以通过施加预应力的大小来调节。

据此，本实用新型需要保护的技术方案表征为：

一种摩擦型钢筋混凝土抗震挡块，包括钢筋混凝土挡块8、上部钢板7、下部钢板10、用于锚固及施加预应力的若干预应力钢筋9、用于缓冲上部结构与挡块碰撞效应的橡胶垫层6；

所述挡块块体8、钢板7上设置有横向滑动槽12；

所述预应力钢筋9竖直布置，连接于钢筋混凝土挡块8和盖梁3，预应力钢筋9的上端通过上部钢板7锚固于钢筋混凝土挡块8上，预应力钢筋9的底端通过下部钢板10锚固于盖梁底部；

所述橡胶垫层6设置于钢筋混凝土挡块8与主梁1之间，用于缓冲挡块8与主梁之间的碰撞效应。该技术方案通过施加预应力，利用钢筋混凝土挡块与盖梁之间的滑动摩擦效应来耗能减震，达到保护桥梁下部结构以及限制主梁横向位移的效果。

本实用新型提供的技术方案有如下优点:

1)与普通的钢筋混凝土抗震挡块相比，该摩擦型抗震挡块的力学计算模式更加明确，便于设计人员对其进行合理的设计与计算。

2)该新型的抗震挡块通过与盖梁之间的摩擦滞回效应来耗散地震能量，同时在横桥向可以有效地起到隔震的效果，在防止墩柱等下部结构受力过大的同时，尽可能的减小主梁的横向地震位移。

3)该新型钢筋混凝土挡块抗震思路明确，构造简单，施工方便，通过张拉预应力钢筋来获得滑动面竖向压力，进而在相对滑动时产生摩擦力，而且由于在盖梁施工时已经预留了预应力钢筋孔道，因此对构件的维修、更换也十分方便。

4)该新型挡块可广泛适用于在我国量大面广的中小跨径桥梁，包括采用斜、直腹小箱梁、预制T梁、预制小板梁等上部结构的简支梁或连续梁桥，这类桥梁一般采用板式橡胶支座，在地震作用下，主梁横向可能会发生相对滑动，设置摩擦型抗震挡块可以有效地缓冲地震力，改善桥梁横桥向的整体抗震性能。

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为摩擦型钢筋混凝土挡块应用于桥梁上示意图。

图2为摩擦型钢筋混凝土挡块细部构造正视图。

图3为图2的侧视图。

图4为图2的俯视图。

图中：1主梁，2摩擦型钢筋混凝土挡块，3盖梁，4桥墩，5基础，6橡胶垫层，7挡块上钢板，8挡块块体，9预应力钢筋，10盖梁下钢板，11盖梁楔形槽，12横向滑动槽。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种摩擦型钢筋混凝土抗震挡块，包括钢筋混凝土挡块8、上部钢板7、下部钢板10、用于锚固及施加预应力的两根预应力钢筋9、用于缓冲上部结构与挡块碰撞效应的橡胶垫层6；

所述挡块块体8、钢板7上设置有横向滑动槽12；

所述预应力钢筋9竖直布置，连接于钢筋混凝土挡块8和盖梁3，预应力钢筋9的上端通过上部钢板7锚固于钢筋混凝土挡块8上，预应力钢筋9的底端通过下部钢板10锚固于盖梁底部；

所述橡胶垫层6设置于钢筋混凝土挡块8与主梁1之间，用于缓冲挡块8与主梁之间的碰撞效应。该技术方案通过施加预应力，利用钢筋混凝土挡块与盖梁之间的滑动摩擦效应来耗能减震，达到保护桥梁下部结构以及限制主梁横向位移的效果。

施工方法为：在盖梁3浇筑施工时预留预应力钢筋孔道和用于锚固预应力筋9的楔形槽11，浇筑预设横向滑动槽12的钢筋混凝土挡块8，预应力钢筋下端锚固在盖梁3上，其上端锚固于挡块上面的钢板7上，通过张拉预应力钢筋9在挡块与盖梁3的滑动面上产生正压力。

本实用新型中，钢筋混凝土挡块8与钢板7上横向滑动槽12的长度根据盖梁3的尺寸以及主梁1在设计地震作用下的最大位移需求来确定；通过改变设置在摩擦型挡块上的预应力钢筋9的数量以及预张力的大小来调整挡块与盖梁之间的滑动摩擦力，具体滑动摩擦力的取值以及上部结构的最大地震位移需求可以通过全桥的非线性有限元分析得到。

本实用新型中，预应力钢筋9可采用精轧螺纹钢筋，钢筋的截面尺寸需要根据所需的预张力大小来确定。钢筋混凝土挡块8与主梁1之间不设置间隙，通过橡胶垫层6与主梁1接触，这样既可以满足主梁在温度等使用荷载下的变形，又可以减缓主梁与挡块之间的碰撞效应。

本实用新型中，由于钢筋混凝土挡块8主要是通过与盖梁3之间的滑动摩擦效应来缓解桥梁的地震反应的，挡块本身是作为刚体来运动的，因此这对挡块本身的强度没有太大的要求，其配筋和截面尺寸可以根据构造措施来设置。

通过预应力来使挡块与盖梁之间产生竖向压力，进而在相对滑动时产生滑动摩擦力，但预应力的施加方式及预应力筋的布置形式不限于附图中所述的一种，任何采用其它预应力方式和预应力筋布置形式的摩擦型钢筋混凝土挡块构造都应在本实用新型技术方案保护范围内。

通过盖梁之上的钢筋混凝土挡块的刚体滑动效应来减缓地震反应，但钢筋混凝土挡块的形状、大小不限于附图中所述的一种，任何采用其它构造形式的摩擦型钢筋混凝土挡块都应在本实用新型技术方案保护范围内。

在地震荷载作用下，通过挡块与盖梁之间的滑动摩擦效应来缓冲主梁的横向地震反应，通过滑动摩擦不仅可以消耗地震能量，而且由于主梁与挡块在盖梁上发生了滑动，上部结构传递到下部结构的惯性力不会再增加，这样可以有效的保护桥墩、基础等构件不受损伤，而且摩擦效应也可以在一定程度上限制主梁的横向位移，避免造成落梁事故。

与普通的钢筋混凝土挡块相比，这种依靠刚体滑动摩擦效应的挡块的力学计算模式较为明确，便于设计人员对其进行合理的设计计算，且其构造简单，施工方便。

该摩擦型钢筋混凝土挡块抗震体系明确，可广泛应用于我国中小跨径的公路、铁路或城市高架桥梁中，通过对挡块进行合理的设计计算可以大大的优化桥梁的横向抗震性能。

Claims (1)

1.一种摩擦型钢筋混凝土抗震挡块，其特征在于，包括钢筋混凝土挡块(8)、上部钢板(7)、下部钢板(10)、用于锚固及施加预应力的若干预应力钢筋(9)、用于缓冲上部结构与挡块碰撞效应的橡胶垫层(6)；

所述挡块块体(8)、钢板(7)上设置有横向滑动槽(12)；

所述预应力钢筋(9)竖直布置，连接于钢筋混凝土挡块(8)和盖梁(3)，预应力钢筋(9)的上端通过上部钢板(7)锚固于钢筋混凝土挡块(8)上，预应力钢筋(9)的底端通过下部钢板(10)锚固于盖梁底部；

所述橡胶垫层(6)设置于钢筋混凝土挡块(8)与主梁(1)之间，用于缓冲挡块(8)与主梁之间的碰撞效应。