CN222908527U - 一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，属于桥梁工程领域，解决了如何提高桥梁的抗震性能及保证震后桥墩自复位及可修复的问题。本实用新型在桥墩底部设有桥墩基座，桥墩基座设置在承台上，桥墩基座和承台之间通过摇摆式自复位装置连接，摇摆式自复位装置包括钢棒和碟形弹簧，钢棒上下贯穿桥墩基座并向下延伸至承台内部，钢棒下端设有锚固端，锚固端位于承台内部，钢棒上端设有紧固端，碟形弹簧套设在钢棒上且位于紧固端与桥墩基座之间。正常使用状态下，由施加紧固力后的桥墩基座承担桥墩底部的弯矩，桥墩基座不发生滑动和转角变形；在地震作用下桥墩摇摆，蝶形弹簧将出现往复的拉伸和压缩变形，给桥墩提供自复位力。

Description

一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造

技术领域

本实用新型属于桥梁工程领域，具体涉及一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造。

背景技术

桥梁结构在交通运输中有着举足轻重的地位，当地震发生时，防止路桥的毁灭性破坏更是抗灾救援的前提。随着人们对地震及其致灾机理认识的不断加深，桥梁抗震设防理论与方法得到了不断发展，从早期的基于强度的抗震设计，到目前国内外城市和公路桥梁抗震设计规范普遍采用的基于延性的抗震设计理念与方法。基于延性的抗震设计方法允许桥墩等桥梁主体结构在强震中发生塑性铰损伤、桥梁结构发生较大变形但不至于发生倒塌破坏。但无论是震前、震中还是震后，桥墩作为主要竖向承载构件，一旦发生严重损伤，将严重影响其承载能力。桥墩塑性损伤产生较大的残余变形导致桥梁在震后难以快速恢复功能，甚至难以修复，严重影响震后应急救援和灾后生产生活恢复。特别是城市桥梁，地震后不能及时恢复通行功能，将严重影响震后城市功能的快速恢复，造成严重的社会经济影响。因此，以桥梁抗倒塌为设防目标的城市桥梁延性抗震设计方法已经不能满足韧性城市的发展要求，桥梁抗震设计应逐步向具有易修复、可快速恢复的韧性桥梁设计转变。同时，将强震区桥梁墩柱竖向承载功能和水平抗震功能耦合在一起，大幅增加墩柱配筋或采用减隔震支座/装置，从而造成造价显著增加。韧性桥梁是韧性城市交通基础设施的关键节点，其目标是在强震作用下城市桥梁不仅仅要满足不倒塌的基本性能目标，更需要注重震后桥梁功能的可恢复性以及易修复性，从而避免由于城市桥梁功能的丧失造成更严重的不利社会经济影响。发展可恢复功能和可修复的韧性桥梁是国内外正在发展的高性能桥梁结构新理念和新型结构体系，是实现韧性桥梁的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，以解决如何提高桥梁的抗震性能及保证震后桥墩自复位及可修复的问题。

本实用新型的技术方案是：一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，在桥墩底部设有桥墩基座，桥墩基座设置在承台上，桥墩基座和承台之间通过摇摆式自复位装置连接，摇摆式自复位装置包括钢棒和碟形弹簧，钢棒上下贯穿桥墩基座并向下延伸至承台内部，钢棒下端设有锚固端，锚固端位于承台内部，钢棒上端设有紧固端，碟形弹簧套设在钢棒上且位于紧固端与桥墩基座之间。

作为本实用新型的进一步改进，紧固端由紧固螺母和垫板组成，垫板抵靠在碟形弹簧上端。

作为本实用新型的进一步改进，摇摆式自复位装置设有多组。

作为本实用新型的进一步改进，桥墩基座上设有多个预留槽口，碟形弹簧一一对应地设置在预留槽口内。

作为本实用新型的进一步改进，预留槽口底面设有预埋钢板，预埋钢板抵靠在碟形弹簧下端。

作为本实用新型的进一步改进，钢棒所处的桥墩基座和承台内的孔道处设有不锈钢管，钢棒位于不锈钢管内。

作为本实用新型的进一步改进，在承台顶部设有凸榫，凸榫呈半球体状，在桥墩基座底部设有与凸榫相配合的榫槽，凸榫位于榫槽内。

本实用新型的有益效果是：

正常使用状态下，由施加紧固力后的桥墩基座承担桥墩底部的弯矩，由凸榫承担桥墩底部的剪力，桥墩基座不发生滑动和转角变形。在地震作用下，主梁等上部结构的惯性力通过支座传递到桥墩，当惯性力引起的墩底弯矩大于桥墩基座处的抗弯能力时，桥墩以凸榫为转动中心开始摇摆，延长了桥梁体系的自振周期，避开了地震动中能量较为集中的频率区段，有效保护桥梁主体结构的安全。在摇摆过程中，蝶形弹簧将出现往复的拉伸和压缩变形，给桥墩提供自复位力，蝶形弹簧压缩和拉伸后都会产生竖向力，这个竖向力是对桥墩复位有利。在震后进行表观检查和修复后，即可恢复正常运营状态。

本实用新型提供的配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩适用于各种规则及非规则桥墩，工作原理清晰，实用可靠，造价与维护成本低，具有一定的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造的结构示意图；

图2是本实用新型中承台和桥墩基座的连接关系示意图；

图3是本实用新型中桥墩基座的平面示意图。

图中：1-主梁；2-盖梁；3-桥墩；4-承台；5-桩基；6-桥墩基座；7-锚固端；8-紧固端；801-紧固螺母；802-垫板；9-钢棒；901-不锈钢管；10-碟形弹簧；11-凸榫；12-预埋钢板；13-预留槽口；14-榫槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1-3所示，一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，在桥墩3底部设有桥墩基座6，桥墩3与桥墩基座6整体浇筑，桥墩基座6设置在承台4上，桥墩基座6底部与承台4顶部相接触，桥墩基座6和承台4之间仅通过摇摆式自复位装置连接，摇摆式自复位装置包括钢棒9和碟形弹簧10，钢棒9上下贯穿桥墩基座6并向下延伸至承台4内部，钢棒9下端设有锚固端7，锚固端7位于承台4内部，钢棒9上端设有紧固端8，碟形弹簧10套设在钢棒9上且位于紧固端8与桥墩基座6之间。

钢棒9由精轧螺纹钢制作，紧固端8由紧固螺母801和垫板802组成，垫板802抵靠在碟形弹簧10上端。通过施拧紧固螺母801，使碟形弹簧10获得适度的压缩变形，从而达到储存预加力的目的。

摇摆式自复位装置设有多组。

桥墩基座6上设有多个预留槽口13，碟形弹簧10一一对应地设置在预留槽口13内。

预留槽口13底面设有预埋钢板12，预埋钢板12抵靠在碟形弹簧10下端。

钢棒9所处的桥墩基座6和承台4内的孔道处设有薄壁不锈钢管901，孔道内不灌浆，不锈钢管901为无粘结连接；钢棒9位于不锈钢管901内。

在承台4顶部设有凸榫11，凸榫11与承台4整体浇筑，凸榫11呈半球体状，在桥墩基座6底部设有与凸榫11相配合的榫槽14，凸榫11位于榫槽14内。

桥墩基座6底部与承台4顶部的接触面由耐磨、耐腐蚀性能好的钢材制作。

一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩施工方法，包括以下步骤：

A、完成桩基5施工后，绑扎承台4钢筋，准确定位安装锚固端7，将钢棒9与锚固端7连接，同时安装不锈钢管901，浇筑承台4及凸榫11混凝土；

B、在承台4及凸榫11表面涂刷隔离剂，绑扎桥墩基座6钢筋，注意对薄壁不锈钢管孔道的避让和保护，同时将预埋钢板12与桥墩基座6钢筋焊接固定，浇筑桥墩基座6混凝土过程中，保证预留槽口13尺寸及位置准确；

C、在钢棒9上安装碟形弹簧10，安装垫板802，安装紧固螺母801；

D、根据计算确定紧固螺母801应施加的预紧力，原则是：施加紧固力后的桥墩基座6的抗弯能力大于正常使用状态下桥墩3底部的弯矩最大值且小于地震作用下桥墩3底部的目标弯矩值；对称、分级施拧紧固螺母801至设计位置，使碟形弹簧10获得适度的压缩变形，从而达到储存预加力的目的；

E、浇筑桥墩3、盖梁2；架设主梁1。

实施例1、

某7度区匝道桥梁，主梁1为预制小箱梁，桥墩3采用柱式墩。桥墩3截面尺寸为直径150cm，桥墩基座6尺寸为240cm×240cm，每侧超出桥墩3轮廓45cm。在桥墩基座6四周布置摇摆式自复位装置，钢棒规格为直径40mm的精轧螺纹钢，蝶形弹簧外径93mm，内径46mm。根据计算确定，单个摇摆式自复位装置的紧固力为1200kN，即紧固螺母应施加的预紧力为1200kN。

正常使用状态下，由施加紧固力后的桥墩基座6承担桥墩3底部的弯矩，由凸榫11承担桥墩3底部的剪力，桥墩基座6不发生滑动和转角变形。

在地震作用下，主梁1等上部结构的惯性力通过支座传递到桥墩3，当惯性力引起的墩底弯矩大于桥墩基座6处的抗弯能力时，桥墩3以凸榫11为转动中心开始摇摆，延长了桥梁体系的自振周期，避开了地震动中能量较为集中的频率区段，有效保护桥梁主体结构的安全。在摇摆过程中，蝶形弹簧10将出现往复的拉伸和压缩变形，给桥墩3提供自复位力。在震后进行表观检查和修复后，即可恢复正常运营状态。

本实用新型解决了在强震作用下桥梁不倒塌的基本性能目标和震后桥梁功能的可恢复性以及易修复性，从而避免由于桥梁功能的丧失造成更严重的不利社会经济影响。其适用于各种规则及非规则桥墩，工作原理清晰，实用可靠，造价与维护成本低，具有一定的推广应用价值。

Claims (7)

1.一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，其特征在于：在桥墩（3）底部设有桥墩基座（6），桥墩基座（6）设置在承台（4）上，桥墩基座（6）和承台（4）之间通过摇摆式自复位装置连接，所述摇摆式自复位装置包括钢棒（9）和碟形弹簧（10），所述钢棒（9）上下贯穿桥墩基座（6）并向下延伸至承台（4）内部，钢棒（9）下端设有锚固端（7），锚固端（7）位于承台（4）内部，钢棒（9）上端设有紧固端（8），所述碟形弹簧（10）套设在钢棒（9）上且位于紧固端（8）与桥墩基座（6）之间。

2.根据权利要求1所述的一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，其特征在于：所述紧固端（8）由紧固螺母（801）和垫板（802）组成，垫板（802）抵靠在碟形弹簧（10）上端。

3.根据权利要求2所述的一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，其特征在于：所述摇摆式自复位装置设有多组。

4.根据权利要求3所述的一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，其特征在于：所述桥墩基座（6）上设有多个预留槽口（13），所述碟形弹簧（10）一一对应地设置在预留槽口（13）内。

5.根据权利要求4所述的一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，其特征在于：所述预留槽口（13）底面设有预埋钢板（12），预埋钢板（12）抵靠在碟形弹簧（10）下端。

6.根据权利要求5所述的一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，其特征在于：所述钢棒（9）所处的桥墩基座（6）和承台（4）内的孔道处设有不锈钢管（901），钢棒（9）位于不锈钢管（901）内。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种配置碟形弹簧的摇摆式自复位桥墩构造，其特征在于：在承台（4）顶部设有凸榫（11），凸榫（11）呈半球体状，在桥墩基座（6）底部设有与凸榫（11）相配合的榫槽（14），凸榫（11）位于榫槽（14）内。