CN220813422U - 一种独柱桥墩抗倾覆构造 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种带阻尼装置的独柱桥墩抗倾覆构造，属于桥梁工程领域，特别涉及一种防止独柱桥梁上部箱梁倾覆的补强构造。主要解决现有独柱桥墩存在侧翻倾覆的安全隐患，以及现有技术加固方法存在的缺陷。主要由独柱桥墩、承载支座、盖梁、抗倾覆支座、阻尼器组成。该构造设置在独柱桥墩处，抗倾覆支座相对于原有承载支座增大了抗倾覆力矩，抗倾覆支座高度可调，正常状态下，抗倾覆支座与箱梁的底面留有间隙而不接触，不改变箱梁的受力体系，增设盖梁和支座的同时，增加了牵拉抗倾覆构造，起到抗倾覆双重保护，提高了桥梁的安全性，牵拉结构与箱梁之间采用阻尼柔性连接，不产生附加刚度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种独柱桥墩抗倾覆构造，属于桥梁工程领域，特别涉及一种防止独柱桥梁上部箱梁倾覆的补强构造。
背景技术
城市立交桥较多采用现浇连续箱梁结构形式，多跨连续结构整体箱梁为一联，两端采用桥台或盖梁支座支撑箱梁的两侧，中间采用独柱桥墩支撑在箱梁的中间。该种结构具有减少占用土地、改善下部结构布局、增加视野和桥型美观的优点，尤其是城市立交桥，独柱桥墩可以获得较大的通行空间，有利于桥下车道转弯，因此，该结构在城市采用较多。当多辆严重超载货车或重型车辆一起沿着独柱墩桥梁的单侧行驶，从而引起桥梁严重偏载，使桥梁支座出现了单边脱空，导致桥梁梁体横向侧翻。
当对已建独柱桥墩采取一些加固补救措施时，常见的方式有增设盖梁和支座、增设支撑结构等。增设盖梁一般采用钢制盖梁设置在独柱上，盖梁两侧设置支座，增大了支座中心距，有效地提高了抗倾覆的能力，具有很好的效果。但该方法也存在一定的缺陷，增设的盖梁，支座位置位于箱梁底板的边沿，与两端桥台或盖梁的支座位置相同，新增的独柱桥墩盖梁支座与两端原有桥台或盖梁的支座在一条连线上，根据现有发生的倾覆事故原有调查表明，箱梁倾覆是沿着两端的桥台支座旋转，箱梁腹板顶住抗震挡块，腹板和抗震挡块破损，箱梁倾覆滑落，因此，采用增加盖梁和支座的方法，可以增强箱梁的抗扭强度和独柱桥墩处出现的剪扭破坏，但对于超过一定量的偏心荷载，沿支座连线旋转的倾覆还是存在安全隐患。增设盖梁和支座的方法，有些情况下，超载车辆行驶在一侧，使桥梁支座出现了单边脱空，车辆驶离后箱梁重重的落下，长此以往箱梁的混凝土反复受到冲击，对桥梁安全十分不利；增设支撑结构的方法，是在独柱处增加支撑杆，桥梁一旦发生倾覆，新增支撑结构一侧起到支撑作用，相当于支座，另一侧起到牵拉作用，增强了箱梁的抗倾覆力。但这种支撑结构需要承担非常大的荷载，支撑一般都是与桥墩和箱梁刚性连接，即使设置铰接，支撑结构也对箱梁梁形成较大约束，限制箱梁的弹性变形，改变了原有箱梁的受力，这对箱梁受力是不利的。
发明内容
本实用新型的目的是：提供一种独柱桥墩抗倾覆构造，主要解决现有独柱桥墩存在侧翻倾覆的安全隐患，以及现有技术加固方法存在的缺陷。主要由独柱桥墩、承载支座、盖梁、抗倾覆支座、阻尼器组成。该构造设置在独柱桥墩处，抗倾覆支座相对于原有承载支座增大了抗倾覆力矩，抗倾覆支座高度可调，抗倾覆支座与箱梁的底面留有间隙而不接触，增设盖梁和支座的同时，增加了牵拉抗倾覆构造，牵拉结构与箱梁之间采用阻尼柔性连接，不产生附加刚度。有益效果是：正常状态下，增设的支座不改变箱梁原有受力体系，支撑结构不对盖梁和箱梁产生约束，发生倾斜时牵拉结构在阻尼的作用下缓慢受力，降低了箱梁承受的冲击力，同时设置支座和牵拉结构，起到抗倾覆双重保护，提高了桥梁的安全性。
本实用新型是通过以下技术实现的：一种独柱桥墩抗倾覆构造，主要由独柱桥墩1、承载支座2、盖梁3、抗倾覆支座4、阻尼器5组成，独柱桥墩1、承载支座2为桥梁原有的构造，盖梁3、抗倾覆支座4、阻尼器5为新增构造，盖梁3为两个分体的构件，形状对称，对接固定安装在独柱桥墩1的顶部，盖梁3的两侧悬出独柱桥墩1外，在盖梁3的两个端部顶面设置有支座垫块6，支座垫块6为可调高度型，抗倾覆支座4安装在支座垫块6上，承载支座2上支撑箱梁7，抗倾覆支座4相对于承载支座2增大了抗倾覆力矩，利用原有箱梁7的自重增加抗倾覆能力，正常状态下，调整支座垫块6高度使抗倾覆支座4与箱梁7的底面留有间隙而不接触，不改变箱梁7原有受力体系，当箱梁7产生侧倾趋势时，抗倾覆支座4才起到支撑箱梁7的作用；盖梁3的两个端部与箱梁7的侧面设置阻尼器5，盖梁3与箱梁7之间的阻尼器5为柔性连接，正常状态下，阻尼器5不对盖梁3和箱梁7产生约束，不产生附加刚度，在箱梁7发生侧倾时阻尼器5起到缓冲支撑和牵拉作用，避免箱梁7在偏向一侧的超载车辆作用下产生侧翻倾覆。
所述的盖梁3主要由环立板8、环底板9、侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13、顶板14、底板15组成，采用钢板焊制，环立板8、环底板9、侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13焊接成两个分体的构件，两个分体的构件现场对接后，顶板14和底板15现场焊接在对接构件的顶部和底部，环立板8内径比独柱桥墩1外径每侧有大20~50mm，环立板8的内侧设有锚固肋16，环立板8的外侧设有注浆管17，端立板12上焊接固定有阻尼器的下铰座固定螺栓18，顶板14焊接固定有支座垫块固定螺栓19。
所述的独柱桥墩1安装盖梁3的位置沿柱的外缘均布有柱体锚固螺栓20，柱体锚固螺栓20上焊有环向钢筋21和竖向钢筋22。
所述的环立板8、环底板9、侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13组成的构件，两个对接采用盖梁拼装螺栓23固定，安装在独柱桥墩1的上部，环底板9与独柱桥墩1之间的间隙填充密封条24，环立板8与独柱桥墩1之间的环状间隙，通过注浆管17填充砂浆形成锚固体25。
所述的阻尼器5为液体粘滞阻尼器，主要由缸体26、固定拉柄27、活塞杆28、活动拉柄29组成，活塞杆28与缸体26内的活塞相连，固定拉柄27与下铰座30铰接，下铰座30采用下铰座固定螺栓18固定在盖梁3的端部，活动拉柄29与活塞杆28之间采用螺纹连接，能够调节活动拉柄29的安装长度，活动拉柄29与上铰座31铰接，上铰座31采用上铰座固定螺栓32固定在箱梁7腹板外壁上。
所述的支座垫块6主要由底座33、侧壁34、端壁35、滑块36组成，底座33上顶面为倾斜面，滑块36的底面为与底座33顶面相同斜度的斜面，滑块36置于底座33上，滑块36顶面上设有凸沿37，抗倾覆支座4放置在滑块36顶面凸沿37内，滑块36在底座33上滑动，能够调整支座垫块6的高度，高度锁紧螺栓38将滑块36固定。
附图说明
图1为本实用新型横断面示意图；
图2为盖梁构件装配示意图；
图3为盖梁与独柱安装平面图；
图4为盖梁与独柱安装剖面图（图3的A-A剖）；
图5为支座垫块构造平面图；
图6为支座垫块构造剖面图（图5的B-B剖）；
图7为支座和阻尼器安装示意图。
图中：1-独柱桥墩，2-承载支座，3-盖梁，4-抗倾覆支座，5-阻尼器，6-支座垫块，7-箱梁，8-环立板，9-环底板，10-侧立板，11-中立板，12-端立板，13-中隔板，14-顶板，15-底板，16-锚固肋，17-注浆管，18-下铰座固定螺栓，19-支座垫块固定螺栓，20-柱体锚固螺栓，21-环向钢筋，22-竖向钢筋，23-盖梁拼装螺栓，24-密封条，25-锚固体，26-缸体，27-固定拉柄，28-活塞杆，29-活动拉柄，30-下铰座，31-上铰座，32-上铰座固定螺栓，33-底座，34-侧壁，35-端壁，36-滑块，37-凸沿，38-高度锁紧螺栓。
实施方式
为了本领域技术人员更好地理解本实用新型，结合图1~图7对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
本实用新型构造及原理如下：一种独柱桥墩抗倾覆构造，用于现状连续桥梁的独柱桥墩处，主要由独柱桥墩1、承载支座2、盖梁3、抗倾覆支座4、阻尼器5组成，独柱桥墩1、承载支座2为桥梁原有的构造，盖梁3、抗倾覆支座4、阻尼器5为新增构造。盖梁3安装在独柱桥墩1的顶部，盖梁3的两侧悬出独柱桥墩1外，在盖梁3的两个端部顶面设置有支座垫块6，支座垫块6为可调高度型，抗倾覆支座4安装在支座垫块6上，承载支座2上支撑箱梁7，抗倾覆支座4相对于承载支座2增大了抗倾覆力矩，利用原有箱梁7的自重增加抗倾覆能力，正常状态下，调整支座垫块6高度使抗倾覆支座4与箱梁7的底面留有间隙而不接触，不改变箱梁7原有受力体系，当箱梁7产生侧倾趋势时，抗倾覆支座4才起到支撑箱梁7的作用。盖梁3的两个端部与箱梁7的侧面设置阻尼器5，盖梁3与箱梁7之间的阻尼器5为柔性连接，正常状态下，阻尼器5不对盖梁3和箱梁7产生约束，在箱梁7发生侧倾时阻尼器5起到缓冲支撑和牵拉作用，避免箱梁7在偏向一侧的超载车辆作用下产生侧翻倾覆。本实用新型横断面示意图见图1，图1显示盖梁3安装在独柱桥墩1上，盖梁3上安装了抗倾覆支座4和阻尼器5。
盖梁3为两个分体的构件，形状对称，对接固定安装在独柱桥墩1的顶部，盖梁3主要由环立板8、环底板9、侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13、顶板14、底板15组成，采用钢板焊制，钢板厚度16~22mm，根据箱梁7构造计算确定。环立板8、环底板9、侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13焊接成两个分体的构件，见图2，图2为盖梁构件装配示意图，是未焊接顶板14和底板15的两个构件，在独柱桥墩1的两侧放置的示意图。环立板8、环底板9、侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13组成的构件，两个对接在独柱桥墩1处，采用盖梁拼装螺栓23固定，见图3。两个构件对接固定后，顶板14和底板15现场焊接在构件的顶部和底部。环立板8内径比独柱桥墩1外径每侧有大20~50mm的间隙，用于盖梁3安装在独柱桥墩1上时向间隙注浆，使盖梁3与独柱桥墩1锚固。为了更好地使钢制的盖梁3与注浆锚固，环立板8的内侧设有锚固肋16，见图2、图4，锚固肋16可采用边长为10×20mm左右的长方形钢条，可以采用厚10mm的钢板裁制，锚固肋16焊在环立板8的内侧，设置二~四道为宜，见图2、图4显示二道。环立板8的外侧设有注浆管17，注浆管17沿环立板8的外侧均布四个，上下二道，见图2、图3，用于盖梁3安装后向环立板8与独柱桥墩1的间隙注浆，注浆管17采用直径50~70mm的钢管，长50~100mm。端立板12上焊接固定有阻尼器的下铰座固定螺栓18，用于安装阻尼器5，顶板14焊接固定有支座垫块固定螺栓19，用于安装支座垫块6，这两个固定螺栓都需要事先安装焊接在盖梁3上。
独柱桥墩1安装盖梁3的位置，沿柱的外缘均布有柱体锚固螺栓20，柱体锚固螺栓20可采用直径M12~M18，长100~150mm的膨胀螺栓，柱体锚固螺栓20上焊有环向钢筋21和竖向钢筋22，共同组成锚固构造，钢筋直径为12~ 20mm，见图2、图3、图4。盖梁3安装在独柱桥墩1的上部后，环底板9与独柱桥墩1之间的间隙填充密封条24，用于注浆防止砂浆流出，见图4。环立板8与独柱桥墩1之间的环状间隙，通过注浆管17填充砂浆形成锚固体25，见图3、图4，砂浆采用水泥：砂石=1:2，砂石最大粒径不大于5mm，应有良好的级配。锚固体25的砂浆到达强度后，与锚固肋16和独柱桥墩1上设置的锚固构造共同作用，使盖梁3牢固地锚固在独柱桥墩1上。
箱梁7在车辆荷载的作用下会产生微小的弹性变形，抗倾覆支座4在正常情况下不与箱梁7接触，不影响箱梁7的原有受力，只有发生倾覆时箱梁7才与抗倾覆支座4接触，因此抗倾覆支座4与箱梁7之间留有间隙，一般1~2mm。为了便于安装抗倾覆支座4以及调整其高度，盖梁3上设置有支座垫块6，支座垫块6采用钢制，主要由底座33、侧壁34、端壁35、滑块36组成，底座33上顶面为倾斜面，滑块36的底面为与底座33顶面相同斜度的斜面，滑块36置于底座33上，滑块36顶面上设有凸沿37，抗倾覆支座4放置在滑块36顶面凸沿37内，滑块36在底座33上滑动，能够调整支座垫块6的高度，高度锁紧螺栓38将滑块36固定。底座33的外缘有四个固定榫，固定榫上有安装孔，支座垫块6采用支座垫块固定螺栓19固定在盖梁3上，支座垫块6构造平面图见图5，支座垫块6构造剖面图见图6，图6是图5的B-B剖面，图6显示调整高度锁紧螺栓38可以调整滑块36在底座33的位置，倾斜面滑动可调整高度。
设置在盖梁3与箱梁7之间的阻尼器5为可伸缩的柔性连接，阻尼器5为液体粘滞阻尼器，主要由缸体26、固定拉柄27、活塞杆28、活动拉柄29组成，活塞杆28与缸体26内的活塞相连，固定拉柄27与下铰座30铰接，下铰座30采用下铰座固定螺栓18固定在盖梁3的端部。活动拉柄29与活塞杆28之间采用螺纹连接，旋转活动拉柄29能够调节的安装长度，活动拉柄29与上铰座31铰接，上铰座31采用上铰座固定螺栓32固定在箱梁7腹板外壁上，应设置在箱梁7腹板的中部，腹板下部和上部有预应力钢丝，不宜钻孔安装上铰座固定螺栓32。阻尼器5的作用是正常情况下，阻尼器5不会对盖梁3与产生约束，不会影响箱梁7的受力，当箱梁7发生倾覆翘起时，强大的箱梁7倾覆力通过牵拉活动拉柄29拉伸活塞杆28，缸体26内的活塞上设有节流孔，节流孔联通油缸和储油罐，当活动拉柄29拉伸或压缩活塞杆28时，油缸内的液压油具有粘滞阻力，液压油流过节流孔时流速受到限制，使得活塞在油缸内只能缓慢移动，起到了阻尼作用，缓慢地牵拉箱梁7，不对箱梁7构造造成大的冲击，箱梁7缓慢翘起，阻尼器5的活塞杆28全部拉出时，牵拉住箱梁7防止倾覆；当车辆行驶离开后，箱梁7在阻尼器5的阻尼作用下，箱梁7缓慢落下，防止对箱梁7造成大的冲击。阻尼器5的参数应根据桥梁构造确定，包括阻尼力F、阻尼指数α、行程、安装尺寸等。目前应用于建筑和桥梁的阻尼器规格很多，可根据加固的桥梁所需的参数采购，也可以根据参数定制阻尼器。
实施本实用新型时，应先在工厂加工构件，环立板8、环底板9、侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13、顶板14、底板15按照设计尺寸切割钢板、钻孔、加工成型，先将环立板8与环底板9焊接，在环立板8上对应注浆管17的位置钻孔，环立板8的外侧焊上注浆管17，再将侧立板10、中立板11、端立板12、中隔板13焊接在环立板8的两侧，形成一个拼装盖梁3的构件，加工制作支座垫块6。所有钢制部件均应采用坡口焊，加工完成后均需热镀锌处理。
根据桥梁构造确定阻尼器5的阻尼力、行程、阻尼指数、安装尺寸，采购或定制阻尼器。阻尼力F根据箱梁7的重量计算确定；阻尼指数α取值范围在0.2~1.0，阻尼指数越小，耗能效果越好，应用于本实用新型的阻尼器5阻尼指数α取0.2~0.3为宜；行程是箱梁7允许翘起高度确定，取40mm~100mm为宜，即箱梁7翘起40mm~100mm被阻尼器5牵拉住；安装尺寸根据下铰座固定螺栓18、上铰座固定螺栓32之间的距离，以及阻尼器5的构造尺寸，确定活动拉柄29的长度。支座和阻尼器安装示意图见图7。
加工好的构件和采购的阻尼器现在安装，现场将两个构件对接拼装成盖梁3，安装在桥墩1的上部，再进行支座垫块6安装，最后安装阻尼器5。
Claims (6)
1.一种独柱桥墩抗倾覆构造，其特征是：主要由独柱桥墩（1）、承载支座（2）、盖梁（3）、抗倾覆支座（4）、阻尼器（5）组成，独柱桥墩（1）、承载支座（2）为桥梁原有的构造，盖梁（3）、抗倾覆支座（4）、阻尼器（5）为新增构造，盖梁（3）为两个分体的构件，形状对称，对接固定安装在独柱桥墩（1）的顶部，盖梁（3）的两侧悬出独柱桥墩（1）外，在盖梁（3）的两个端部顶面设置有支座垫块（6），支座垫块（6）为可调高度型，抗倾覆支座（4）安装在支座垫块（6）上，承载支座（2）上支撑箱梁（7），抗倾覆支座（4）相对于承载支座（2）增大了抗倾覆力矩，利用原有箱梁（7）的自重增加抗倾覆能力，正常状态下，调整支座垫块（6）高度使抗倾覆支座（4）与箱梁（7）的底面留有间隙而不接触，不改变箱梁（7）原有受力体系，当箱梁（7）产生侧倾趋势时，抗倾覆支座（4）才起到支撑箱梁（7）的作用；盖梁（3）的两个端部与箱梁（7）的侧面设置阻尼器（5），盖梁（3）与箱梁（7）之间的阻尼器（5）为柔性连接，正常状态下，阻尼器（5）不对盖梁（3）和箱梁（7）产生约束，不产生附加刚度，在箱梁（7）发生侧倾时阻尼器（5）起到缓冲支撑和牵拉作用，避免箱梁（7）在偏向一侧的超载车辆作用下产生侧翻倾覆。
2.根据权利要求1所述的独柱桥墩抗倾覆构造，其特征是：所述的盖梁（3）主要由环立板（8）、环底板（9）、侧立板（10）、中立板（11）、端立板（12）、中隔板（13）、顶板（14）、底板（15）组成，采用钢板焊制，环立板（8）、环底板（9）、侧立板（10）、中立板（11）、端立板（12）、中隔板（13）焊接成两个分体的构件，两个分体的构件现场对接后，顶板（14）和底板（15）现场焊接在对接构件的顶部和底部，环立板（8）内径比独柱桥墩（1）外径每侧有大20~50mm的间隙，环立板（8）的内侧设有锚固肋（16），环立板（8）的外侧设有注浆管（17），端立板（12）上焊接固定有阻尼器的下铰座固定螺栓（18），顶板（14）焊接固定有支座垫块固定螺栓（19）。
3.根据权利要求1所述的独柱桥墩抗倾覆构造，其特征是：所述的独柱桥墩（1）安装盖梁（3）的位置沿柱的外缘均布有柱体锚固螺栓（20），柱体锚固螺栓（20）上焊有环向钢筋（21）和竖向钢筋（22）。
4.根据权利要求2所述的独柱桥墩抗倾覆构造，其特征是：所述的环立板（8）、环底板（9）、侧立板（10）、中立板（11）、端立板（12）、中隔板（13）组成的构件，两个对接采用盖梁拼装螺栓（23）固定，安装在独柱桥墩（1）的上部，环底板（9）与独柱桥墩（1）之间的间隙填充密封条（24），环立板（8）与独柱桥墩（1）之间的环状间隙，通过注浆管（17）填充砂浆形成锚固体（25）。
5.根据权利要求1所述的独柱桥墩抗倾覆构造，其特征是：所述的阻尼器（5）为液体粘滞阻尼器，主要由缸体（26）、固定拉柄（27）、活塞杆（28）、活动拉柄（29）组成，活塞杆（28）与缸体（26）内的活塞相连，固定拉柄（27）与下铰座（30）铰接，下铰座（30）采用下铰座固定螺栓（18）固定在盖梁（3）的端部，活动拉柄（29）与活塞杆（28）之间采用螺纹连接，能够调节活动拉柄（29）的安装长度，活动拉柄（29）与上铰座（31）铰接，上铰座（31）采用上铰座固定螺栓（32）固定在箱梁（7）腹板外壁上。
6.根据权利要求1所述的独柱桥墩抗倾覆构造，其特征是：所述的支座垫块（6）主要由底座（33）、侧壁（34）、端壁（35）、滑块（36）组成，底座（33）上顶面为倾斜面，滑块（36）的底面为与底座（33）顶面相同斜度的斜面，滑块（36）置于底座（33）上，滑块（36）顶面上设有凸沿（37），抗倾覆支座（4）放置在滑块（36）顶面凸沿（37）内，滑块（36）在底座（33）上滑动，能够调整支座垫块（6）的高度，高度锁紧螺栓（38）将滑块（36）固定。
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