CN206570676U - 一种带可更换钢连梁的双柱式自复位耗能桥墩 - Google Patents

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刘青
李国强
黎燕文
陈亮
宫海
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Abstract

本实用新型目的公开一种带可更换钢连梁的双柱式自复位耗能桥墩,该用于桥梁工程的自复位墩柱系统能够将弹性复位组件与耗能组件相结合,由钢连梁进行抗震耗能,由弹性复位组件进行残余变形控制,最终实现预设的连梁耗能‑更换修复、弹性‑复位的消能减震机制。其结构体系包括:双柱墩,墩顶预应力锚具,若干预应力筋孔道,与预应力筋孔道相对应数量的预应力筋,若干纵筋,若干耗能钢梁,桥台。本实用新型施工简便,是一种先进合理,符合震后快速功能要求的新型桥梁墩柱体系。

Description

一种带可更换钢连梁的双柱式自复位耗能桥墩
技术领域
[0001]本实用新型属于桥梁工程领域。
背景技术
[0002] 近年来南美洲、拉丁美洲、日本、东南亚及中国大陆频发的地震灾害和地震工程学 界的研宄^明环太平洋火山地震带进入了新的活跃周期。震害调查和抗震救灾中的经验和 教训也显示,桥梁作为重要的交通生命线工程,在汶川、玉树等强震作用下,许多严格按照 既有桥梁规范和结构体系建造的桥梁发生了柱底塑性铰的破坏。这种破坏模式符合设计规 范但是震后不可修复,必须拆除重建,而重建周期漫长必然延误宝贵的救灾和灾后恢复时 间。近年来,基于性能的桥梁抗震设计越来越多的着眼于提高桥梁结构震后性能,以保证交 通生命线的畅通,通过先进的设计理念,最大限度的减少地震损失。上部结构、桥墩系统、基 础承台是桥梁的三个基本组成部分,传统的减震措施是在上部结构与桥墩系统之间设置隔 震支座,而对于双柱墩桥墩这种典型的墩柱体系,其抗震潜能并没有得到充分的发掘。我国 “小震不坏,中震可修,大震不倒”的基本抗震设计理念,反映到桥梁震害中表现为在中等强 度地震情况下墩柱的结构材料如钢材或混凝土的屈服形成截面塑性铰,导致不可忽略的残 余变形。在这样的现状下,工程界亟待引入更加先进的桥梁墩柱系统设计方案。 实用新型内容
[0003] 本实用新型目的公开一种带可更换钢连梁的自复位耗能桥墩系统及实现施工方 法,该用于桥梁工程的自复位墩柱系统能够将弹性复位组件与耗能组件相结合,由钢连梁 进行抗震耗能,由弹性复位组件进行残余变形控制,最终实现预设的连梁耗能-更换修复、 弹性-复位的消能减震机制。
[0004] 为实现上述目的,给出的技术方案为:
[0005] —种带可更换钢连梁的自复位耗能桥墩,其特征在于,其结构体系包括:双柱墩1, 墩顶预应力锚具2,若干预应力筋孔道3,与预应力筋孔道3相对应数量的预应力筋31,若干 纵筋7,若干耗能钢梁5,桥台11;
[0006] 所述双柱墩1内预制若干预应力筋孔道3,布置于双柱墩1芯的中央区域;所述预应 力筋31穿入所述预应力筋孔道3内,预应力筋31的顶端由墩顶预应力锚具2在顶部固定; [0007] 在双柱墩1芯内,所述纵筋7布置于所述预应力筋孔道3的外周区域,并由箍筋16包 围;
[0008] 所述双柱墩1与桥台11之间形成非固结的结合部4;预应力筋31的底端由结合部4 在底部固定;如此,构成整个桥墩的弹性复位组件;
[0009] 所述若干耗能钢梁5在纵向均匀横向分布于双柱墩1与钢梁5之间,构成整个桥墩 的耗能组件;并通过节点6连接,使得双柱墩之间的耗能钢连梁5可更换。
[0010] 所述结合部4的结构实现:其上下界面均采用钢板12承压,即在双柱墩1底部与桥 台上表面,两者的接触承压部分分别布设钢板12。 LUU11」所述耗能钢梁5与双柱墩之间的节点6,结构实现为:在双柱墩丨中预埋型钢14,所 述钢梁5端侧设有端板9,所述型钢14与端板9再通过若干螺栓10连接。 ’
[0012]所述耗能钢梁5的结构实现方式为:设计成H形截面梁,在耗能钢连梁的腹板上设 置若干横向加劲肋15,并在端部设有端板9以采用节点6方式连接到双柱墩1上。
[0013] _本实用新型双柱式自复位桥梁墩柱系统能够巧妙利用双柱的结构形式,有效地将 弹性复位组与耗能组件结合起来,实现预设的连梁耗能-更换修复、弹性-复位的消能减 宸机制。本实用新型设计灵活,结构受力明确,通过双柱墩墩芯的无粘结预应力钢筋和耗能 钢梁配合能够很好地解决传统单柱墩和双柱墩体系在强震作用下墩底形成塑性铰,残余变 形较大,修复困难的问题。同时桥墩的强度和刚度设计可调范围较大。
[00^4]本实用新型技术方案专适用于抗侧刚度要求较小,墩柱间距较小的双柱墩体系, 宜采用本实用新型的耗能钢连梁,耗能连梁段长度一般不超过15m,以剪切变形为主,屈服 位移小。本实用新型采用耗能钢连梁经济性较好,产品参数易于实现。本实用新型技术方案 的应用,由桥墩结构刚度和承载力需求决定,刚度范围一般为10-60吨/毫米。
[0015]本实用新型施工简便,是一种先进合理,符合震后快速功能要求的新型桥梁墩柱 体系。
附图说明
[0016]图1是实用新型整体结构示意图。
[0017]图2是双柱墩横截面示意图。
[0018]图3是柱底构造示意图。
[0019]图4是钢梁与混凝土墩柱节点示意图。
[0020]图5是可更换耗能钢梁示意图。
[0021]数字标记:双柱墩1,墩顶预应力锚具2,预应力筋孔道3,预应力筋31,墩柱底部与 桥台结合部4,耗能钢梁5,钢梁与墩柱节点6,纵筋7,墩柱外伸段8,端板9,螺栓10,桥台11, 钢板12,混凝土13,墩柱预埋型钢14,横向加劲肋15,箍筋16。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0023]本实用新型结构体系主要由双墩柱、桥台、提供弹性复位功能的预应力钢筋、耗能 钢连梁、桥墩预埋件组成。双墩柱与桥台靠预应力钢筋和桥台凹槽相连,能够有效减小残余 变形;墩柱与墩柱之间通过耗能钢梁相连,能够形成有效的抗侧力体系并耗散地震能量。 [0024]具体结构介绍:
[0025]如图1所示的带钢连梁的双柱式自复位耗能桥墩系统包括:双柱墩1,墩顶预应力 锚具2,预应力筋31,预应力筋孔道3,双柱墩底部与桥台结合部4,耗能钢梁5,钢梁与墩柱节 点6,桥台11。
[0026] 如图2所示,所述双柱墩1截面中心预留有预应力筋孔道3,外围配置纵筋7及相应 的箍筋16。为保证钢梁的可更换性,钢连梁5与墩柱外伸段8采用端板9及螺栓10连接。
[0027] 如图3所示,混凝土的双柱墩1与桥台11的结合部4,上下界面均采用钢板12承压, 防止强震下墩柱剧烈晃动造成混凝土 13严重受损。
[0028]如图4所示,所述钢梁与墩柱节点6具体实施方式为,墩柱预埋型钢14与钢梁5的端 板9,通过螺栓10连接,传递地震力,该节点可保证在地震作用下,墩柱外壁混凝土不发生破 坏。
[0029]如图5所示,所述耗能钢连梁5的实施方式为,腹板设置横向加劲肋15的H形截面 梁,端部采用端板螺栓节点6连接到双柱墩1。
[0030]本实用新型自复位耗能桥墩具体施工步骤如下:
[0031] (1)桥壤可以采用现浇或预制施工,预留预应力钢筋孔3,端部预应力锚固区配筋 适当加强。双柱墩1不与桥台11混凝土直接相连,双柱墩1底部及四周包有钢板12承压件,桥 台11与双柱墩1结合部预留凹槽,槽内垫有钢板承压件,这种构造可防止柱脚局部混凝土严 重压碎。
[0032] ⑵在预期安装耗能钢梁位置,双柱墩1应预埋型钢接头
[0033] ⑶桥台可采用现浇或预制方式施工。且桥台内应预留预应力筋孔道,筋锚固区。
[0034] (4)耗能钢连梁在桥台与双柱墩施工完毕后进行安装,与墩柱预留型钢结头采用 端板螺栓连接。
[0035] (5)预应力钢筋的张拉在钢梁安装完毕后进行,预应力的大小根据设计地震作用 下需要的抗倾覆力矩而确定。

Claims (4)

1. 一种带可更换钢连梁的自复位耗能桥墩,其特征在于,其结构体系包括:双柱墩(1), 墩顶预应力锚具(2),若干预应力筋孔道(3),与预应力筋孔道(3)相对应数量的预应力筋 (31),若干纵筋(7),若干耗能钢梁(5),桥台(11); 所述双柱墩⑴内预制若干预应力筋孔道(3),布置于双柱墩(1)芯的中央区域;所述预 应力筋(31)穿入所述预应力筋孔道(3)内,预应力筋(3D的顶端由墩顶预应力锚具(2)在顶 部固定; 在双柱墩(1)芯内,所述纵筋(7)布置于所述预应力筋孔道(3)的外周区域,并由箍筋 (16)包围; 所述双柱墩(1)与桥台(11)之间形成非固结的结合部(4);预应力筋(31)的底端由结合 部(4)在底部固定;如此,构成整个桥墩的弹性复位组件; 所述若干耗能钢梁(5)在纵向均匀横向分布于双柱墩(1)与钢梁(5)之间,构成整个桥 墩的耗能组件;并通过节点(6)连接,使得双柱墩之间的耗能钢梁(5)可更换。
2. 如权利要求1所述的一种带可更换钢连梁的自复位耗能桥墩,其特征在于,所述结合 部⑷的结构实现:其上下界面均采用钢板(12)承压,即在双柱墩(1)底部与桥台上表面,两 者的接触承压部分分别布设钢板(12)。
3. 如权利要求1所述的一种带可更换钢连梁的自复位耗能桥墩,其特征在于,所述耗能 钢梁(5)与双柱墩之间的节点(6),结构实现为:在双柱墩(1)中预埋型钢(14),所述钢梁(5) 端侧设有端板(9),所述型钢(14)与端板(9)再通过若干螺栓(10)连接。
4. 如权利要求1所述的一种带可更换钢连梁的自复位耗能桥墩,其特征在于,所述耗能 钢梁(5)的结构实现方式为:设计成H形截面梁,在耗能钢梁的腹板上设置若干横向加劲肋 (15),并在端部设有端板⑼以采用节点⑹方式连接到双柱墩(1)上。
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