CN212561102U - 一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，包括波形板，波形板的两端固定竖直的钢箱混凝土柱，四处钢箱混凝土柱与波形板焊接，钢箱混凝土柱外包钢箱。本适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，采用低屈服点钢波形板作为横梁耗能主体，利用其较大的塑性变形，使建筑结构在地震作用下能尽可能地吸收耗散地震能量，并保护主要受力构件，以波纹构件作为钢板主要结构形式，增加了钢板的面外刚度，减小钢板在正常使用期间的面外变形，框架柱采用钢箱混凝土柱结构形式。钢管对核心混凝土的约束，提高了混凝土的强度及塑性性能；内填混凝土增加了钢箱的局部刚度，使其在承重时不易失稳。

Description

一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构

技术领域

本实用新型涉及结构防震技术领域，具体为一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构。

背景技术

索塔上横梁是索塔连接的重要结构体系，可以有效控制索塔结构的相对位移侧移。索塔上横梁本身主要承受受压作用，并为整个结构体系的刚度提供作用。竖向力作用主要由周边的钢箱混凝土柱承担，低屈服点钢波形板能够提供较大的平面外刚度，进而提高横梁的屈曲承载力，且在地震作用下吸收能量的效果显著。由于大跨度桥梁横向宽幅较大，导致横梁自由长度较大，因此在横梁间隔一定距离设置空心钢管来减小横梁自由长度，进一步提高横梁整体刚度，低屈服点钢具有比普通钢材更低的屈服强度和抗拉强度，并且屈服点波动范围很窄，具有良好的低周疲劳抗力。由于板件屈服强度较低，导致在同等厚度的情况下侧向刚度低于普通钢板，较早进入屈服状态；同时也存在薄钢板普遍问题，即钢板屈曲会造成严重的平面外变形，产生巨大声响，可能会影响使用功能的要求，与普通平钢板相比，波形钢板能够提供较大的平面外刚度，抑制平面外鼓曲，从而提高横梁的屈曲承载力，有助于增强结构在受压作用下的抗侧刚度，在材料方面，低屈服点钢的应用已经成为新的趋势，将钢板的塑形变形能力发挥到最大，在地震作用下吸收能量的效果显著；在结构形式方面，钢混组合结构的应用也在逐步扩大。综合运用结构、材料、工艺等方面的新研究成果，是横梁设计设计不断优化创新的必由之路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，具有波形板有较大的塑性变形，使建筑结构在地震作用下能尽可能地吸收耗散地震能量，并保护主要受力构件，以波纹构件作为钢板主要结构形式，增加了钢板的面外刚度，减小钢板在正常使用期间的面外变形，框架柱采用钢箱混凝土柱结构形式。钢管对核心混凝土的约束，提高了混凝土的强度及塑性性能；内填混凝土增加了钢箱的局部刚度，使其在承重时不易失稳的优点，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，包括波形板，波形板的两端固定竖直的钢箱混凝土柱，四处钢箱混凝土柱与波形板焊接，钢箱混凝土柱外包钢箱，钢箱内装置混凝土，波形板上设置横撑，横撑的两端与钢箱混凝土柱连接，横撑的横断面上设有斜撑，上横梁部分伸入混凝土内，波形板伸入部分通过PBL剪力键与混凝土连接，钢箱伸入部分处通过剪力钉与混凝土连接。

优选的，所述横撑为一种内部空心钢管的的构件。

优选的，所述斜撑为一种内部空心钢管的的构件。

优选的，所述每两根钢箱混凝土柱中间都均匀排布波形板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，采用低屈服点钢波形板作为横梁耗能主体，利用其较大的塑性变形，使建筑结构在地震作用下能尽可能地吸收耗散地震能量，并保护主要受力构件，以波纹构件作为钢板主要结构形式，增加了钢板的面外刚度，减小钢板在正常使用期间的面外变形，框架柱采用钢箱混凝土柱结构形式。钢管对核心混凝土的约束，提高了混凝土的强度及塑性性能；内填混凝土增加了钢箱的局部刚度，使其在承重时不易失稳。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的横(斜)撑处断面示意图；

图3为本实用新型的横梁与主塔局部连接示意图。

图中：1、波形板；2、钢箱混凝土柱；3、钢箱；4、混凝土；5、横撑；6、斜撑；7、PBL剪力键；8、剪力钉。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，包括波形板1，波形板1作为横梁主体，其材料使用低屈服点钢材，波形板1设置为横梁顶板、底板和腹板，由于梯形波形板1表面具有褶皱，面外刚度比一般薄钢板大，可以有效的防止钢板的面外鼓曲，低屈服点钢材屈服变形大，在地震作用下具有良好的滞回性能，代替主要承重结构柱和梁承受地震的往复荷载，有效地吸收地震能量，保护主要受力结构，波形板1的两端固定竖直的钢箱混凝土柱2，由钢管和混凝土4组成，钢管材料使用普通钢材。钢箱混凝土柱2由于钢管的存在，混凝土4处于三向受压状态，充分发挥了其良好的受压性能；钢管的延性使钢箱混凝土柱2不易发生脆性断裂；核心填充混凝土4增加了钢管的轴向刚度，使其在受压状态下不易丧失稳定，四处钢箱混凝土柱2与波形板1焊接，每两根钢箱混凝土柱2中间都均匀排布波形板1，形成闭合框架，钢箱混凝土柱2外包钢箱3，钢箱3内装置混凝土4，波形板1上设置横撑5，横撑5为一种内部空心钢管的的构件，横撑5的两端与钢箱混凝土柱2连接，横撑5的横断面上设有斜撑6，斜撑6为一种内部空心钢管的的构件，空心钢管作为横撑5和斜撑6，材料使用普通钢材，为了减小上横梁自由长度，增加其刚度，设置空心钢管在横梁沿长度方向适当位置布置作为横撑5,并在横断面上设置空心钢管作为斜撑6，上横梁部分伸入混凝土4内，波形板1伸入部分通过PBL剪力键7与混凝土4连接，钢箱3伸入部分处通过剪力钉8与混凝土4连接。

利用波形板1合理的结构特点，并结合新材料低屈服点的钢良好的塑形变形性能，既能使横梁在正常使用状态下不发生面外变形，又保证了其在地震作用下发挥出应有的作用。采用钢箱混凝土柱2作为框架，充分利用了混凝土4的受压性能，也使得钢箱3不易发生失稳，提高了极限承载力，而且钢管与钢板更易焊接。

综上所述，本适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，采用低屈服点钢波形板1作为横梁耗能主体，利用其较大的塑性变形，使建筑结构在地震作用下能尽可能地吸收耗散地震能量，并保护主要受力构件，以波纹构件作为钢板主要结构形式，增加了钢板的面外刚度，减小钢板在正常使用期间的面外变形，框架柱采用钢箱混凝土柱2结构形式。钢管对核心混凝土4的约束，提高了混凝土4的强度及塑性性能；内填混凝土4增加了钢箱3的局部刚度，使其在承重时不易失稳。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，包括波形板(1)，其特征在于：所述波形板(1)的两端固定竖直的钢箱混凝土柱(2)，四处钢箱混凝土柱(2)与波形板(1)焊接，钢箱混凝土柱外包钢箱(3)，钢箱(3)内装置混凝土(4)，波形板(1)上设置横撑(5)，横撑(5)的两端与钢箱混凝土柱(2)连接，横撑(5)的横断面上设有斜撑(6)，上横梁部分伸入混凝土(4)内，波形板(1)伸入部分通过PBL剪力键(7)与混凝土(4)连接，钢箱(3)伸入部分处通过剪力钉(8)与混凝土(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，其特征在于：所述横撑(5)为一种内部空心钢管的构件。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，其特征在于：所述斜撑(6)为一种内部空心钢管的构件。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高烈度区斜拉桥塔高耗能的横梁结构，其特征在于：所述每两根钢箱混凝土柱(2)中间都均匀排布波形板(1)。

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