CN206768577U - 一种震损可控双柱式桥墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种震损可控双柱式桥墩，包括承台基础和盖梁，盖梁设置在承台基础的上方，承台基础和盖梁之间并列间隔设置有两根墩柱，特点是两根墩柱之间可拆卸地设置有至少一个防屈曲支撑构件。优点是通过该防屈曲支撑构件能够显著提升双柱式桥墩的整体耗能能力，同时能够提高双柱式桥墩的强度和刚度，减小其地震位移响应以及残余变形；通过该防屈曲支撑构件能够吸收耗散大部分的地震输入能，可有效减轻在地震时对墩柱的损伤和破坏；另外当该防屈曲支撑构件屈服破坏后，而双柱式桥墩主体仅遭受轻微损伤甚至仍处于弹性状态，只需对防屈曲支撑构件进行更换，而无需修复双柱式桥墩主体结构，花较少的费用便可恢复桥墩的正常使用功能，有效提高了救灾效率。

Description

一种震损可控双柱式桥墩

技术领域

本实用新型涉及一种桥墩，尤其是涉及一种震损可控双柱式桥墩。

背景技术

我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间，国土的大部分地区为地震区，特别是我国西部地区多为强震区，地震活动频繁。桥梁是交通生命线的枢纽工程，其建设成本高，一旦遭到地震破坏，将会导致巨大的经济损失，且震后修复极其困难。尽管直接发生在桥梁上的伤亡人数并不多，但是由于交通生命线的损毁、中断而造成的经济损失和人员伤亡不可估量，造成地震救援人员不能及时到位，很多人因为没有得到及时的救援而丧失生命，另外遭受破坏的大型桥梁修复起来困难很大，严重影响地震灾区的生产生活和灾后的重建工作。

基于上述原因，地震已经成为桥梁设计中一个必须考虑的风险因素。既有震害使人们认识到需基于强度和延性双重抗震设防准则设计桥墩，然而，具有高延性能力的桥墩在遭受强震或极端地震后，尽管不会发生倒塌，但会发生较大的残余位移，需要花高昂的费用进行修复甚至重建，为了克服延性桥墩在震后仍发生较大残余变形的不足，设计人员提出采用具有自复位能力的预制节段拼装桥墩来替代延性桥墩，虽然该预制节段拼装桥墩能有效降低震后残余位移，但其耗散地震能的能力有限，同时其稳定性也存在局限，即便是在墩柱底部附加耗能钢筋或者耗能构件后，其耗能能力仍显不足。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在地震作用下具有更强抗震耗能能力且易于更换或者修复的震损可控双柱式桥墩。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种震损可控双柱式桥墩，包括承台基础和盖梁，所述的盖梁设置在所述的承台基础的上方，所述的承台基础和所述的盖梁之间并列间隔设置有两根墩柱，两根所述的墩柱之间可拆卸地设置有至少一个防屈曲支撑构件。

所述的防屈曲支撑构件为多个，多个所述的防屈曲支撑构件分为第一防屈曲支撑构件组和第二防屈曲支撑构件组，所述的第一防屈曲支撑构件组包括上下平行且等间距地间隔设置的多个第一防屈曲支撑构件，所述的第二防屈曲支撑构件组包括上下平行且等间距地间隔设置的多个第二防屈曲支撑构件，上下相邻的两个所述的第一防屈曲支撑构件之间设置有一个所述的第二防屈曲支撑构件，两根所述的墩柱分别为第一墩柱和第二墩柱，所述的第一防屈曲支撑构件的第一端可拆卸地设置在所述的第一墩柱上，所述的第一防屈曲支撑构件的第二端可拆卸地设置在所述的第二墩柱上，所述的第一防屈曲支撑构件的第一端的位置高于所述的第一防屈曲支撑构件的第二端的位置，所述的第二防屈曲支撑构件的第一端可拆卸地设置在所述的第一墩柱上，所述的第二防屈曲支撑构件的第二端可拆卸地设置在所述的第二墩柱上，所述的第二防屈曲支撑构件的第二端的位置高于所述的第一防屈曲支撑构件的第一端的位置。上述结构设计，使得上下相邻的第一防屈曲支撑构件和第二防屈曲支撑构件呈交错设置，从而使得不管该双柱式桥墩的运动方向怎么变，始终有防屈曲支撑构件来承受轴向压力并发生轴向变形，有效地消耗地震输入能。

所述的第一防屈曲支撑构件与所述的第二防屈曲支撑构件在同一个方向与水平面分别形成第一夹角和第二夹角，所述的第一夹角与所述的第二夹角互补，所述的第一夹角的度数范围为120°到150°，所述的第二夹角的度数范围为30°到60°。上述第一夹角和第二夹角设置的度数范围，使得设置在两根墩柱之间的防屈曲支撑构件能够更好地发生轴向变形，以耗散地震输入能，同时兼顾侧向刚度。

所述的第一防屈曲支撑构件和所述的第二防屈曲支撑构件的结构相同，包括受力主体和设置在所述的受力主体两端的连接段，两个所述的连接段分别可拆卸地设置在所述的第一墩柱和所述的第二墩柱上。受力主体主要用于吸收和耗散大部分的地震输入能，以减轻对桥墩主体的损伤和破坏，连接段用于对实现受力主体与墩柱之间的连接，结构简单。

所述的受力主体包括套筒，所述的套筒内设置有核心板，所述的套筒与所述的核心板之间填充有无粘接填充材料。上述结构中，通过核心板的轴向变形消耗地震输入能；套筒套设在核心板的外部，用于约束核心板的失稳，防止核心板在受压过程中的屈曲；无粘接填充材料设置在核心板与套筒之间，防止套筒通过摩擦或粘接与核心板共同承受轴向荷载。

所述的核心板采用低屈服软钢制成，所述的连接段采用高强钢制成，所述的核心板与两个所述的连接段通过全熔透焊接固定连接。连接段采用的钢材强度大于核心板，实现地震作用下防屈曲支撑的损伤和塑性变形集中在核心板上；采用全熔透焊接，确保接缝质量，使核心板与连接段整体受力，不存在因加工原因而导致的局部缺陷，确保地震中剪切变形和损伤发生在核心板上。

所述的套筒采用高强钢制成，且所述的套筒的形状与所述的核心板的形状相配合。采用高强度钢制成的套筒，且套筒的形状与核心板的形状相配合，能够更好地对核心板进行约束，有效防止核心板在受压过程中的屈曲。

所述的第一墩柱上自上而下等间距地间隔设置有多个第一连接件，所述的第二墩柱上自上而下等间距地间隔设置有多个第二连接件，设置在所述的受力主体两端的所述的连接段分别与对应位置的所述的第一连接件和所述的第二连接件可拆卸连接。在墩柱上设置第一连接件和第二连接件用于安装防屈曲支撑构件，给防屈曲支撑构件的安装提供稳定的安装定位；多个第一连接件和多个第二连接件均等间距地间隔设置，使得上下相邻的第一防屈曲支撑构件和第二防屈曲支撑构件以第一连接件或第二连接件的中心横截面作为参考截面镜像对称设置，该设计使得整体结构更加稳定。

所述的连接段通过高强螺栓分别与所述的第一连接件和所述的第二连接件实现可拆卸连接。上述可拆卸连接结构简单，拆装方便，传力可靠，易于震后进行修复或更换。

所述的墩柱为钢构件，所述的第一连接件和所述的第二连接件均为钢构件，所述的第一连接件与所述的第一墩柱通过全熔透焊接固定连接，所述的第二连接件与所述的第二墩柱通过全熔透焊接固定连接。墩柱采用钢构件，能够方便地与采用钢构件的第一连接件和第二连接件焊接固定，装配简单，且传力可靠。

所述的墩柱为钢筋混凝土构件，所述的第一连接件和所述的第二连接件均为钢构件，所述的第一连接件的一端预埋设置在所述的第一墩柱内，所述的第二连接件的一端预埋设置在所述的第二墩柱内。当墩柱采用钢筋混凝土构件时，将第一连接件和第二连接件的一端分别预埋入相对应的墩柱内，制造简单，安装可靠。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在两根墩柱之间可拆卸地设置有至少一个防屈曲支撑构件，通过该防屈曲支撑构件能够显著提升双柱式桥墩的整体耗能能力，同时能够提高双柱式桥墩的强度和刚度，减小其地震位移响应以及残余变形；通过该防屈曲支撑构件能够吸收耗散大部分的地震输入能，可有效减轻在地震时对墩柱的损伤和破坏；另外当该防屈曲支撑构件屈服破坏后，而双柱式桥墩主体仅遭受轻微损伤甚至仍处于弹性状态，只需对防屈曲支撑构件进行更换，而无需修复双柱式桥墩主体结构，花较少的费用便可恢复桥墩的正常使用功能，有效提高了救灾效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为本实用新型中防屈曲支撑构件拆去一端的连接段的结构示意图；

图4为本实用新型在地震作用下的变形与受力示意图；

图5为本实用新型在地震破坏后更换防屈曲支撑的示意图；

图6为本实用新型设置单个防屈曲支撑构件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：如图1至图5所示，一种震损可控双柱式桥墩，包括承台基础1和盖梁2，盖梁2设置在承台基础1的上方，承台基础1和盖梁2之间并列间隔设置有两根墩柱，两根墩柱之间可拆卸地设置有至少一个防屈曲支撑构件。

在此具体实施例中，防屈曲支撑构件为多个，多个防屈曲支撑构件分为第一防屈曲支撑构件组和第二防屈曲支撑构件组，第一防屈曲支撑构件组包括上下平行且等间距地间隔设置的多个第一防屈曲支撑构件3，第二防屈曲支撑构件组包括上下平行且等间距地间隔设置的多个第二防屈曲支撑构件4，上下相邻的两个第一防屈曲支撑构件3之间设置有一个第二防屈曲支撑构件4，两根墩柱分别为第一墩柱5和第二墩柱6，第一防屈曲支撑构件3的第一端31可拆卸地设置在第一墩柱5上，第一防屈曲支撑构件3的第二端32可拆卸地设置在第二墩柱6上，第一防屈曲支撑构件3的第一端31的位置高于第一防屈曲支撑构件3的第二端32的位置，第二防屈曲支撑构件4的第一端41可拆卸地设置在第一墩柱5上，第二防屈曲支撑构件4的第二端42可拆卸地设置在第二墩柱6上，第二防屈曲支撑构件4的第二端42的位置高于第一防屈曲支撑构件4的第一端41的位置。上述结构设计，使得上下相邻的第一防屈曲支撑构件3和第二防屈曲支撑构件4呈交错设置，从而使得不管该双柱式桥墩的运动方向怎么变，始终有防屈曲支撑构件来承受轴向压力并发生轴向变形，有效地消耗地震输入能。

在此具体实施例中，第一防屈曲支撑构件3与第二防屈曲支撑构件4在同一个方向与水平面分别形成第一夹角α和第二夹角β，第一夹角α与第二夹角β互补。上述结构使得第一防屈曲支撑构件3和第二防屈曲支撑构件4呈镜像对称设置，更好地吸收各个方向的地震能。

在此具体实施例中，第一夹角α的度数为120°，第二夹角β的度数为60°。第一夹角α和第二夹角β取上述度数值，使得设置在两根墩柱之间的防屈曲支撑构件能够更好地发生轴向变形，以耗散地震输入能，同时兼顾侧向刚度。

在此具体实施例中，第一防屈曲支撑构件3和第二防屈曲支撑构件4的结构相同，包括受力主体7和设置在受力主体7两端的连接段71，两个连接段71分别可拆卸地设置在第一墩柱5和第二墩柱6上。受力主体7主要用于吸收和耗散大部分的地震输入能，以减轻对桥墩主体的损伤和破坏，连接段71用于对实现受力主体71与墩柱之间的连接，结构简单。

在此具体实施例中，受力主体7包括套筒72，套筒72内设置有核心板73，套筒72与核心板73之间填充有无粘接填充材料74。上述结构中，通过核心板73的轴向变形消耗地震输入能；套筒72套设在核心板73的外部，用于约束核心板73的失稳，防止核心板73在受压过程中的屈曲；无粘接填充材料74设置在核心板73与套筒72之间，防止套筒72通过摩擦或粘接与核心板73共同承受轴向荷载。

在此具体实施例中，核心板73采用低屈服软钢制成，连接段71采用高强钢制成，核心板73与两个连接段71通过全熔透焊接固定连接。连接段71采用的钢材强度大于核心板73，实现地震作用下防屈曲支撑的损伤和塑性变形集中在核心板73上；采用全熔透焊接，确保接缝质量，使核心板73与连接段71整体受力，不存在因加工原因而导致的局部缺陷，确保地震中剪切变形和损伤发生在核心板73上。

在此具体实施例中，套筒72采用高强钢制成，且套筒72的形状与核心板73的形状相配合。采用高强度钢制成的套筒72，且套筒72的形状与核心板73的形状相配合，能够更好地对核心板73进行约束，有效防止核心板73在受压过程中的屈曲。

在此具体实施例中，第一墩柱5上自上而下等间距地间隔设置有多个第一连接件51，第二墩柱6上自上而下等间距地间隔设置有多个第二连接件61，设置在受力主体7两端的连接段71分别与对应位置的第一连接件51和第二连接件61可拆卸连接。在墩柱上设置第一连接件51和第二连接件61用于安装防屈曲支撑构件，给防屈曲支撑构件的安装提供稳定的安装定位；多个第一连接件51和多个第二连接件61均等间距地间隔设置，使得上下相邻的第一防屈曲支撑构件3和第二防屈曲支撑构件4以第一连接件51或第二连接件61的中心横截面作为参考截面镜像对称设置，该设计使得整体结构更加稳定。

在此具体实施例中，连接段71通过高强螺栓9分别与第一连接件51和第二连接件61实现可拆卸连接。上述可拆卸连接结构简单，拆装方便，传力可靠，易于震后进行修复或更换。

在此具体实施例中，连接段71上设置有多个与高强螺栓9相配合的安装通孔711，第一连接件51和第二连接件61上均设置有与高强螺栓9相配合的螺栓连接孔10。

在此具体实施例中，墩柱为钢构件，第一连接件51和第二连接件61均为钢构件，第一连接件51与第一墩柱5通过全熔透焊接固定连接，第二连接件61与第二墩柱6通过全熔透焊接固定连接。墩柱采用钢构件，能够方便地与采用钢构件的第一连接件51和第二连接件61焊接固定，装配简单，且传力可靠。

防屈曲支撑构件数量的选取主要由墩柱的高度的来决定，根据墩柱的高度进行数量的选取和结构的合理排布，如墩柱整体高度较矮的情况下，一般选取一个防屈曲支撑构件斜向设置在两根墩柱之间，使得该防屈曲支撑构件与水平面形成一第三夹角θ，该第三夹角θ的度数范围设置在30°到60°之间，如图6所示。

实施例二：其他部分与实施例一相同，其不同之处在于墩柱为钢筋混凝土构件，第一连接件51和第二连接件61均为钢构件，第一连接件51的一端预埋设置在第一墩柱5内，第二连接件61的一端预埋设置在第二墩柱6内。当墩柱采用钢筋混凝土构件时，将第一连接件51和第二连接件61的一端分别预埋入相对应的墩柱内，制造简单，安装可靠。

实施例三：其他部分与实施例一、实施例二相同，其不同之处在于第一夹角α的度数为135°，第二夹角β的度数为45°。第一夹角α和第二夹角β取上述度数值，使得设置在两根墩柱之间的防屈曲支撑构件能够更好地发生轴向变形，以耗散地震输入能，同时兼顾侧向刚度。

实施例四：其他部分与实施例一、实施例二相同，其不同之处在于第一夹角α的度数为150°，第二夹角β的度数为30°。第一夹角α和第二夹角β取上述度数值，使得设置在两根墩柱之间的防屈曲支撑构件能够更好地发生轴向变形，以耗散地震输入能，同时兼顾侧向刚度。

Claims (10)

1.一种震损可控双柱式桥墩，包括承台基础和盖梁，所述的盖梁设置在所述的承台基础的上方，所述的承台基础和所述的盖梁之间并列间隔设置有两根墩柱，其特征在于两根所述的墩柱之间可拆卸地设置有至少一个防屈曲支撑构件。

2.如权利要求1所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的防屈曲支撑构件为多个，多个所述的防屈曲支撑构件分为第一防屈曲支撑构件组和第二防屈曲支撑构件组，所述的第一防屈曲支撑构件组包括上下平行且等间距地间隔设置的多个第一防屈曲支撑构件，所述的第二防屈曲支撑构件组包括上下平行且等间距地间隔设置的多个第二防屈曲支撑构件，上下相邻的两个所述的第一防屈曲支撑构件之间设置有一个所述的第二防屈曲支撑构件，两根所述的墩柱分别为第一墩柱和第二墩柱，所述的第一防屈曲支撑构件的第一端可拆卸地设置在所述的第一墩柱上，所述的第一防屈曲支撑构件的第二端可拆卸地设置在所述的第二墩柱上，所述的第一防屈曲支撑构件的第一端的位置高于所述的第一防屈曲支撑构件的第二端的位置，所述的第二防屈曲支撑构件的第一端可拆卸地设置在所述的第一墩柱上，所述的第二防屈曲支撑构件的第二端可拆卸地设置在所述的第二墩柱上，所述的第二防屈曲支撑构件的第二端的位置高于所述的第一防屈曲支撑构件的第一端的位置。

3.如权利要求2所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的第一防屈曲支撑构件与所述的第二防屈曲支撑构件在同一个方向与水平面分别形成第一夹角和第二夹角，所述的第一夹角与所述的第二夹角互补。

4.如权利要求3所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的第一夹角的度数范围为120°到150°，所述的第二夹角的度数范围为30°到60°。

5.如权利要求2所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的第一防屈曲支撑构件和所述的第二防屈曲支撑构件的结构相同，包括受力主体和设置在所述的受力主体两端的连接段，两个所述的连接段分别可拆卸地设置在所述的第一墩柱和所述的第二墩柱上。

6.如权利要求5所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的受力主体包括套筒，所述的套筒内设置有核心板，所述的套筒与所述的核心板之间填充有无粘接填充材料。

7.如权利要求6所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的核心板采用低屈服软钢制成，所述的连接段采用高强钢制成，所述的核心板与两个所述的连接段通过全熔透焊接固定连接。

8.如权利要求7所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的套筒采用高强钢制成，且所述的套筒的形状与所述的核心板的形状相配合。

9.如权利要求5所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的第一墩柱上自上而下等间距地间隔设置有多个第一连接件，所述的第二墩柱上自上而下等间距地间隔设置有多个第二连接件，设置在所述的受力主体两端的所述的连接段分别与对应位置的所述的第一连接件和所述的第二连接件可拆卸连接。

10.如权利要求9所述的一种震损可控双柱式桥墩，其特征在于所述的连接段通过高强螺栓分别与所述的第一连接件和所述的第二连接件实现可拆卸连接。