專(zhuān)利名稱(chēng)：彎剪型框架高墩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土木工程、地震工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種具有良好的靜カ性能和抗震性能的彎剪型框架高墩。
背景技術(shù)：
西部大開(kāi)發(fā)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)地區(qū)平衡發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措，開(kāi)發(fā)西部首先必須解決公路交通設(shè)施的建設(shè)問(wèn)題。我國(guó)西部地區(qū)屬山嶺丘陵區(qū)，地形、地貌和地質(zhì)水文條件復(fù)雜，且屬于地震多發(fā)區(qū)。尤其是我國(guó)西南、西北山區(qū)公路和鉄路的興建，由于其地形、地貌條件，使得越來(lái)越多的高墩在這些地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，且墩高也越來(lái)越高。由于地形復(fù)雜，山高坡陡，很多橋梁不得不跨越河谷和深溝，這些橋梁有許多采用跨徑20 50m不等的簡(jiǎn)支梁橋或者2 7跨ー聯(lián)的連續(xù)梁橋，或者是大跨度連續(xù)剛構(gòu)，其橋墩高度通常高達(dá)數(shù)十米甚至上百米。以后隨著高等級(jí)公路建設(shè)的加快，高橋墩的應(yīng)用還會(huì)越來(lái)越多。目前國(guó)內(nèi)外缺乏高橋墩經(jīng)受高烈度地震的經(jīng)驗(yàn)，高墩橋梁屬于不規(guī)則橋梁，其抗震設(shè)計(jì)已超出我國(guó)現(xiàn)行《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T B02-01— 2008)的適用范圍。為保證生命線工程的安全，減少震后次生災(zāi)害引起的經(jīng)濟(jì)損失，為避免高烈度地震高墩發(fā)生無(wú)法修復(fù)的破壞，橋梁工作者必須重視高墩的抗震設(shè)計(jì)。同目前常用的高墩形式雙柱墩、獨(dú)柱T墩、空心薄壁墩、門(mén)架墩相比，本實(shí)用新型彎剪型框架高墩，除了具備各方向抗彎剛度比較大、抗扭剛度大、整體性好等優(yōu)點(diǎn)外，更具有優(yōu)越的抗震性能，在強(qiáng)震下其橫梁、剪刀撐發(fā)展塑性變形形成塑性鉸，吸收和消耗地震能量，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)抗倒塌的目的；高墩的彎剪型變形明顯減小了群樁基礎(chǔ)中邊樁的上拔力，有效的保護(hù)了下部基礎(chǔ)。彎剪型框架高墩從結(jié)構(gòu)選型開(kāi)始就對(duì)高橋墩的抗震性能進(jìn)行考慮，合理的橫梁、剪刀撐結(jié)構(gòu)形式和成功的抗震設(shè)計(jì)可以大大地減輕甚至避免震害的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種彎剪型框架高墩，在強(qiáng)震情況下，通過(guò)高墩上的橫梁、剪刀撐發(fā)展塑性變形形成塑性鉸，吸收和消耗地震能量，從而有效地解決高墩抗震問(wèn)題。為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用的解決方案是將傳統(tǒng)高墩分成四條腿，用橫梁、剪刀撐把它們連結(jié)起來(lái)，這樣高墩保持有各方向抗彎剛度大，抗扭剛度大，整體性好，穩(wěn)定性好等靜カ特性?xún)?yōu)點(diǎn)；橫梁、剪刀撐空間結(jié)構(gòu)形式的布局有效減小了墩身實(shí)際截面尺寸，明顯降低了高墩的墩身質(zhì)量，顯著減小了強(qiáng)震情況下的慣性カ；設(shè)置橫梁、剪刀撐，増加了高墩的超靜定次數(shù)，提高了其安全性，在強(qiáng)震下其橫梁、剪刀撐發(fā)展塑性變形形成塑性鉸，吸收和消耗地震能量，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)抗倒塌的目的；高墩的彎剪型變形明顯減小了群樁基礎(chǔ)中邊樁的上拔力，有效的保護(hù)了下部基礎(chǔ)。據(jù)此，本實(shí)用新型提出的彎剪型框架高墩,包括墩頂過(guò)渡段、墩底過(guò)渡段、墩身、橫梁以及剪刀撐，現(xiàn)有的高墩分成四個(gè)墩身，相鄰的墩身之間通過(guò)橫梁連接，相対的兩個(gè)墩身之間通過(guò)剪刀撐連接,墩身頂部為墩頂過(guò)渡段,墩身底部為墩底過(guò)渡段。所述的墩頂過(guò)渡段是為了更好的支撐上部結(jié)構(gòu)，功能與常規(guī)的高墩相同；所述的墩底過(guò)渡段是為了使墩身合理的跟承臺(tái)結(jié)合在一起，功能與常規(guī)的高墩相同；中間段的四個(gè)小墩身由縱橫向的橫梁、剪刀撐連結(jié)在一起。本實(shí)用新型中，四個(gè)墩身連接橫梁和剪刀撐位置處設(shè)置有預(yù)埋件，以方便其有效布置。本實(shí)用新型中，所述墩頂過(guò)渡段、墩底過(guò)渡段、四個(gè)墩身均為鋼筋混凝土。本實(shí)用新型中，所述四個(gè)墩身的橫斷面為矩形或多邊形，四個(gè)墩身橫斷面的平面幾何尺寸完全相同，高度也相同，成對(duì)稱(chēng)布置，高度、間距可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整。 本實(shí)用新型中，所述橫梁為矩形體，橫截面平面幾何尺寸完全相同，長(zhǎng)度可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整。本實(shí)用新型中，所述剪カ撐為X形體，具體尺寸與分布形式可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)I)具有各方向抗彎剛度大，抗扭剛度大，整體性好，穩(wěn)定性好等靜カ特性?xún)?yōu)點(diǎn)，尤其針對(duì)西部山區(qū)橋梁很多為非規(guī)則的曲線梁橋，具有很好的適應(yīng)性。2)具有很好的經(jīng)濟(jì)性，它以較少的材料獲取較大的截面抵抗矩，既能充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能，又能經(jīng)濟(jì)地滿(mǎn)足剛度要求，結(jié)構(gòu)整體性好；同時(shí)明顯降低了高墩的墩身質(zhì)量，顯著減小了強(qiáng)震情況下的慣性カ。3)同目前應(yīng)用廣泛的空心薄壁高墩相比，彎剪型框架高墩由于是空間結(jié)構(gòu)布置形式，對(duì)風(fēng)荷載、日照溫度應(yīng)カ荷載不敏感，能很好的適應(yīng)西部地區(qū)惡劣自然氣候(常年大風(fēng)多、晝夜溫差大等)。而空心薄壁高墩由于其面積巨大的墩壁，承受巨大的風(fēng)カ荷載，甚至引起風(fēng)致振動(dòng)；由于空心薄壁墩內(nèi)外的隔絕性，導(dǎo)致內(nèi)外溫差大，產(chǎn)生嚴(yán)重的日照溫度應(yīng)カ荷載，嚴(yán)重影響聞壤的使用壽命。4)設(shè)置橫梁、剪刀撐，増加了高墩的超靜定次數(shù)，提高了其安全性，在強(qiáng)震下其橫梁、剪刀撐發(fā)展塑性變形形成塑性鉸，吸收和消耗地震能量，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)抗倒塌的目的；聞壤的彎到型變形明顯減小了群粧基礎(chǔ)中邊粧的上拔力，有效的保護(hù)了下部基礎(chǔ)。5)靈活的應(yīng)用了能力設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了強(qiáng)震情況下高墩的延性設(shè)計(jì)，預(yù)先指定了結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性鉸的構(gòu)件橫梁、剪刀撐，保護(hù)了主要構(gòu)件墩身，顯著提高了高墩的抗震能力，體現(xiàn)了抗震設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)，能夠很好的解決高烈度區(qū)的山區(qū)高墩橋梁的抗震問(wèn)題。6)施工簡(jiǎn)單方便，采用現(xiàn)有施工技術(shù)即可完全實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)實(shí)用新型的全部技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，不需要額外增加施工難度?？傊?，本實(shí)用新型適用于鐵路橋、公路橋、城市高架橋中的高墩，尤其是高烈度地區(qū)，具備出色的抗震能力。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)ー步說(shuō)明圖I為彎剪型框架高墩橫斷面圖。圖2為彎剪型框架高墩立面圖。[0023]圖3為彎剪型框架高墩側(cè)面圖。圖中標(biāo)號(hào)1墩頂過(guò)渡段,2墩身，3橫梁，4剪刀撐，5墩底過(guò)渡段。
具體實(shí)施方式
為了使專(zhuān)利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本實(shí)用新型方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本實(shí)用新型的范疇。實(shí)施例I :請(qǐng)見(jiàn)圖I和圖2，高墩由墩頂過(guò)渡段I、墩身2、橫梁3、剪刀撐4和墩底過(guò)渡段5組成，在正常使用狀態(tài)下和中小地震情況下，橋墩滿(mǎn)足使用要求，基本不發(fā)生損傷；在強(qiáng)震情況下，橫梁3、剪刀撐4發(fā)展塑性變形形成塑性鉸，吸收和消耗地震能量，從而達(dá)到 結(jié)構(gòu)抗倒塌的目的，同時(shí)高墩的彎剪型變形明顯減小了群樁基礎(chǔ)中邊樁的上拔カ，有效的保護(hù)了下部基礎(chǔ)。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種變換，墩身2、橫梁3和剪刀撐4可以采用鋼管混凝土或者鋼混凝土組合材料，也可以采用其他類(lèi)型的新型材料。作為本發(fā)明實(shí)施例的又ー種變換，墩身2、橫梁3和剪刀撐4的參數(shù)(橫截面形狀、平面尺寸、布置間距等)均可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整。上述的對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本實(shí)用新型方案的限制，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅僅局限于上述實(shí)施例，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的各種修改和改進(jìn)，傳統(tǒng)高墩結(jié)構(gòu)變換成框架結(jié)構(gòu)，都應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種彎剪型框架高墩，包括墩頂過(guò)渡段、墩底過(guò)渡段、墩身、橫梁以及剪刀撐，其特征在于現(xiàn)有的高墩分成四個(gè)墩身，相鄰的墩身之間通過(guò)橫梁連接，相対的兩個(gè)墩身之間通過(guò)剪刀撐連接,墩身頂部為墩頂過(guò)渡段,墩身底部為墩底過(guò)渡段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彎剪型框架高墩，其特征在于四個(gè)墩身連接橫梁和剪刀撐位置處設(shè)置有預(yù)埋件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彎剪型框架高墩,其特征在于所述墩頂過(guò)渡段、墩底過(guò)渡段、四個(gè)墩身均為鋼筋混凝土。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彎剪型框架高墩，其特征在于所述四個(gè)墩身的橫斷面為矩形或多邊形，四個(gè)墩身橫斷面的平面幾何尺寸完全相同，高度也相同，成對(duì)稱(chēng)布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彎剪型框架高墩，其特征在于所述橫梁為矩形體，橫截面平面幾何尺寸完全相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彎剪型框架高墩，其特征在于所述剪カ撐為X形體。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種彎剪型框架高墩。包括墩頂和墩底過(guò)渡段、中間段四個(gè)小墩身、小墩身之間連結(jié)的橫梁和剪刀撐。本實(shí)用新型將傳統(tǒng)高墩分成四條腿，用橫梁和剪刀撐將其連結(jié)起來(lái)，使其具有各方向抗彎剛度大，抗扭剛度大，整體性好，穩(wěn)定性好等靜力特性?xún)?yōu)點(diǎn)；顯著降低了高墩的墩身質(zhì)量，顯著減小了強(qiáng)震情況下的慣性力；橫梁和剪刀撐增加了高墩的超靜定次數(shù)，提高了其安全性，在強(qiáng)震下橫梁、剪刀撐發(fā)展塑性變形形成塑性鉸，吸收和消耗地震能量，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)抗倒塌的目的；高墩的彎剪型變形明顯減小了群樁基礎(chǔ)中邊樁的上拔力，有效的保護(hù)了下部基礎(chǔ)。本實(shí)用新型適用于鐵路橋、公路橋、城市高架橋中的高墩，尤其是高烈度地區(qū)，具備出色的抗震能力。
文檔編號(hào)E01D19/02GK202644383SQ20122014947
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者王江波, 袁萬(wàn)城, 陳衛(wèi)偉, 楊浩林, 胡薇 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)