本實(shí)用新型屬于土木工程、地震工程技術(shù)領(lǐng)域，適用于常規(guī)梁橋(中小跨度城市橋梁和公路橋梁)，用于新建橋梁的抗震設(shè)計(jì)和既有橋梁的抗震加固，能顯著提升橋梁的抗震能力。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)的常規(guī)梁橋普遍在墩、梁間設(shè)置板式橡膠支座承擔(dān)豎向力，同時(shí)設(shè)置橫向混凝土擋塊來(lái)防止落梁震害。但是，由于現(xiàn)行國(guó)內(nèi)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中僅把擋塊作為一種抗震構(gòu)造措施，對(duì)于擋塊設(shè)計(jì)的要求并不明確，因此橋梁設(shè)計(jì)者在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中對(duì)擋塊間隙和擋塊強(qiáng)度的選取較為隨意，導(dǎo)致這種板式橡膠支座和混凝土擋塊組合的抗震體系往往難以達(dá)到預(yù)期的效果。在歷次地震中，橋梁的落梁震害依然是最主要的一種震害形式。汶川地震的震害分析顯示，擋塊的破壞非常普遍，設(shè)計(jì)得太弱很難有效防止落梁，且容易導(dǎo)致相連蓋梁的破壞，不利于抗震修復(fù)；設(shè)計(jì)得太強(qiáng)，地震力可能直接傳遞到橋墩和基礎(chǔ)，引起橋梁下部結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重?fù)p傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)常規(guī)梁橋，提出了一種橫向減震構(gòu)造設(shè)計(jì)，其目的是解決現(xiàn)有混凝土擋塊設(shè)計(jì)方法不成熟，力學(xué)性能不明確等諸多問(wèn)題，進(jìn)而針對(duì)常規(guī)梁橋，提供一種具有良好的應(yīng)變均勻性，同時(shí)具有較好的耗能能力和位移能力，構(gòu)造設(shè)計(jì)合理的三角形鋼板擋塊。

本實(shí)用新型給出的技術(shù)方案如下：

一種適用于常規(guī)梁橋的橫向減震構(gòu)造，位于跨與跨之間連接處，其特征在于，包括兩組鋼擋塊3、兩排板式橡膠支座2、兩組梁體4、蓋梁5；梁體4的底部均設(shè)置預(yù)埋鋼板12，兩組梁體4分別放置于兩組板式橡膠支座2上，支座2安裝在支座墊石1上，支座墊石1設(shè)置于蓋梁上。兩組鋼擋塊3分別固定于蓋梁5兩端；每組鋼擋塊3在縱橋向與對(duì)應(yīng)排的板式橡膠支座2處于同一排；每個(gè)所述鋼擋塊包括兩塊以上的三角形鋼板8，還包括螺桿7、兩個(gè)半球形構(gòu)件6和底板11；所述兩塊三角形鋼板8為豎向放置的軟鋼板，三角形平面所在平面與縱橋向平行。三角形鋼板頂點(diǎn)處設(shè)置預(yù)留矩形孔9。所述螺桿7通過(guò)所述矩形孔9，其兩端分別由兩個(gè)半球形構(gòu)件6螺紋固定連接；

所述半球形構(gòu)件6球心處開(kāi)設(shè)條形長(zhǎng)孔，連接螺桿7穿過(guò)三角形鋼板頂部的預(yù)留矩形孔9，兩端分別伸入兩個(gè)半球形構(gòu)件中。

本實(shí)用新型適用于常規(guī)梁橋的橫向減震設(shè)計(jì)。通過(guò)相互串聯(lián)的若干三角形鋼板，使得鋼擋塊3有足夠的恢復(fù)力和位移能力。同時(shí)通過(guò)球形傳力鍵的設(shè)計(jì)，能夠保證來(lái)自梁體4的地震力轉(zhuǎn)化為水平力作用于擋塊3上；頂部連接螺栓7的構(gòu)造設(shè)計(jì)，使得多片三角形鋼板8在大位移下能夠保持同步變形。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1鋼擋塊構(gòu)造圖。

圖2為本實(shí)用新型鋼材本構(gòu)曲線。

圖3為本實(shí)用新型模型尺寸示意圖。

圖4為本實(shí)用新型三角形鋼板首次屈服時(shí)的Mises應(yīng)力圖。

圖5為本實(shí)用新型三角形鋼板破壞時(shí)的最大主應(yīng)變分布圖。

圖6為本實(shí)用新型三角形鋼板力-位移曲線。

圖7為本實(shí)用新型鋼擋塊的滯回曲線和骨架曲線圖。

圖8為本實(shí)用新型的支座擋塊組合體系的整體布置圖。

圖9為本實(shí)用新型的支座擋塊組合體系的橫橋向布置圖。

圖中標(biāo)號(hào):

1支座墊石，2板式橡膠支座，3鋼擋塊，4梁體，5蓋梁，6半球體，7固定螺桿，8三角形板，9預(yù)留矩形孔，10固定螺栓，11底板，12主梁底部預(yù)埋鋼板，13蓋梁預(yù)埋鋼板

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1(基礎(chǔ)實(shí)施例)

一種適用于常規(guī)梁橋的橫向減震構(gòu)造，位于跨與跨之間連接處(即位于橋墩所在位置處)，其特征在于，包括兩組鋼擋塊3、兩排板式橡膠支座2(每排包括若干板式橡膠支座2，屬于現(xiàn)有技術(shù))、兩組梁體4、蓋梁5。梁體4的底部均設(shè)置預(yù)埋鋼板12，兩組梁體4分別放置于兩組板式橡膠支座2上，支座2安裝在支座墊石1上，支座墊石1設(shè)置于蓋梁上。蓋梁5位于橋墩上，將上部荷載傳遞至基礎(chǔ)(這部分都已屬于現(xiàn)有技術(shù))。每個(gè)所述鋼擋塊包括兩塊或者兩塊以上的三角形鋼板8，還包括螺桿7、兩個(gè)半球形構(gòu)件6和底板11；

所述兩塊三角形鋼板8為豎向放置的軟鋼板，三角形平面所在平面與縱橋向平行。每塊三角形鋼板的底邊焊接于底板11上，兩塊鋼板的間距Δd為底邊焊縫寬度。三角形鋼板頂部形狀漸變?yōu)橐恍【匦危瑸楸苊鈶?yīng)力集中，漸變處設(shè)置圓角。三角形鋼板頂點(diǎn)處設(shè)置預(yù)留矩形孔9。

所述螺桿7通過(guò)所述矩形孔9，其兩端分別由兩個(gè)半球形構(gòu)件6螺紋固定連接。

需要注意的是：第一，頂部矩形的尺寸不能太小以避免應(yīng)力集中；第二，三角形鋼板和頂部矩形之間應(yīng)該用圓角過(guò)渡；第三，三角形兩側(cè)邊延長(zhǎng)線交匯處設(shè)置矩形孔也應(yīng)采用圓角處理，矩形孔9的短邊為連接螺栓7的徑向直徑。

本實(shí)用新型裝置中的三角形鋼板8與梁體4的接觸方式，以如下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：所述半球形構(gòu)件6球心處開(kāi)設(shè)條形長(zhǎng)孔，連接螺桿7穿過(guò)三角形鋼板頂部的預(yù)留矩形孔9，兩端分別伸入兩個(gè)半球形構(gòu)件中。需要注意的是：第一，連接螺栓應(yīng)保證傳力路徑不中斷，因此連接螺栓的抗剪承載力N_v應(yīng)大于作用于擋塊的最大水平力F₀產(chǎn)生的剪力V₀。連接螺桿的長(zhǎng)度L_桿為三角形鋼板厚度2d、半球體直徑的總厚度d_球、三角形鋼板間隙Δd之和，即L_桿＝2d+d_球+Δd。第二，三角形鋼板的預(yù)留矩形孔9長(zhǎng)軸與三角形板底邊垂直。預(yù)留矩形孔的長(zhǎng)軸應(yīng)大于螺桿7的直徑，以滿足相鄰鋼板在大變形下產(chǎn)生的相對(duì)幾何變形。預(yù)留矩形孔的短軸尺寸等于螺桿7的直徑。

本實(shí)用新型中，所述鋼擋塊的底板11通過(guò)焊接與蓋梁上的預(yù)埋鋼板13連接，固定于蓋梁5兩端；兩組鋼擋塊3在縱橋向分別與兩排板式橡膠支座2相對(duì)應(yīng)，以保證橫橋向地震下，能夠與板式橡膠支座2協(xié)同作用。

本實(shí)用新型適用于常規(guī)梁橋的橫向減震設(shè)計(jì)。通過(guò)串聯(lián)兩片(或兩片以上)三角形鋼板，使得鋼擋塊3有足夠的恢復(fù)力和位移能力。同時(shí)球形傳力鍵的設(shè)計(jì)，能夠保證來(lái)自梁體4的地震力轉(zhuǎn)化為水平力作用于擋塊3上；頂部連接螺栓7的構(gòu)造設(shè)計(jì)，使得多片三角形鋼板8在大位移下能夠保持同步變形。

實(shí)施例2

如圖1鋼擋塊的構(gòu)造圖所示(本實(shí)施例以兩塊三角形板8為例)，鋼擋塊3的基本構(gòu)件為兩塊緊密貼合的三角形鋼板8，頂部設(shè)置圓孔9通過(guò)螺桿7相連；梁體4側(cè)面通過(guò)螺桿7一側(cè)的球形傳力鍵接觸，來(lái)傳遞水平橫向地震力。

如圖2鋼擋塊3所用鋼材本構(gòu)所示，本實(shí)施例：

材料為Q345鋼材，應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系偏保守地采用理想彈塑性模型。主要參數(shù)為，彈性模量E＝2.05×105MPa，泊松比ν＝0.3，屈服應(yīng)σ_y＝345MPa，屈服應(yīng)變?chǔ)舮＝0.001683。需要注意的是，鋼材極限應(yīng)變的取值與鋼阻尼器的最大位移能力直接相關(guān)。《橋梁結(jié)構(gòu)用鋼》規(guī)定厚度5cm以下的Q345鋼材的斷后伸長(zhǎng)率在20％以上，即Q345鋼材的斷裂應(yīng)變大于0.20。但在地震這種往復(fù)荷載作用下，鋼材的極限應(yīng)變?nèi)≈狄兴蹨p。根據(jù)美國(guó)的AASHTO規(guī)范中g(shù)rade 40(屈服應(yīng)力300MPa)鋼筋的有效極限應(yīng)變?yōu)?.122左右，而鋼材斷裂應(yīng)變?yōu)?.20，屈服應(yīng)變約為0.03。參考已有試驗(yàn)結(jié)果，本文中Q345鋼材的極限應(yīng)變?chǔ)舥偏保守地取εy＝0.10。

如圖3所示模型尺寸示意圖，根據(jù)已有研究結(jié)果，三角形板的高寬比在2/3～3/2范圍內(nèi)時(shí)，在材料進(jìn)入塑性后，全截面的應(yīng)力應(yīng)變分布較為均勻。為了防止單點(diǎn)加載應(yīng)力集中造成的誤差影響，在三角形板頂點(diǎn)，增加尺寸隨B、H變化的小矩形，來(lái)模擬擋塊的實(shí)際受力情況。

如圖4和圖5所示，以節(jié)點(diǎn)2處Mises等效應(yīng)變和最大主應(yīng)變，來(lái)判斷鋼板的屈服和破壞狀態(tài)。由圖可知，在合適的寬高比范圍內(nèi)，鋼板塑形變形后的應(yīng)力分布較均勻。

如圖6鋼板力-位移曲線所示，三角形鋼板具有足夠的屈服力、硬化率和位移能力，能夠近似用雙線性本構(gòu)模擬其力學(xué)性能。

如圖7的滯回曲線和骨架曲線圖所示，各三角形鋼板的同步變形能力良好。實(shí)驗(yàn)滯回曲線與有限元模擬滯回曲線很接近，說(shuō)明有限元建模有足夠的可靠度，鋼擋塊的力學(xué)性能明確。

如圖8和圖9的鋼擋塊布置圖所示，每個(gè)鋼擋塊3在縱橋向與所在板式橡膠支座2的位置相對(duì)應(yīng)(都位于同一排)。所述鋼擋塊3的下底板11通過(guò)焊接與蓋梁5上的預(yù)埋鋼板13連接，兩組鋼擋塊3分別固定于蓋梁5兩端；每組鋼擋塊3在縱橋向與對(duì)應(yīng)排的板式橡膠支座2處于同一排，以保證橫橋向地震下，能夠與板式橡膠支座2協(xié)同作用。