一種雙向搖擺橋墩鉸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程的建設(shè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可雙向搖擺橋墩鉸構(gòu)造方式。技術(shù)背景
[0002]我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家，尤其是西部地區(qū)，阿爾卑斯地震帶(也稱歐亞地震帶)貫穿我國(guó)西南地區(qū)，導(dǎo)致這些地方的地震災(zāi)害較頻繁。由于我國(guó)西部地區(qū)主要是山區(qū)，地形復(fù)雜，公路、鐵路沿線的橋梁和隧道很多，其中橋梁以梁式橋?yàn)橹?，?jiǎn)支梁橋居多。
[0003]歷次震害調(diào)查表明:地震中連續(xù)梁橋比簡(jiǎn)支梁橋的破壞更嚴(yán)重，而且連續(xù)梁橋相對(duì)于簡(jiǎn)支梁橋而言支座和上部結(jié)構(gòu)的震害都較輕，地震能量主要靠下部結(jié)構(gòu)的墩柱來(lái)消耗，墩柱的折斷是導(dǎo)致連續(xù)梁橋出現(xiàn)倒塌的主要原因。
[0004]為了避免橋梁墩柱在地震中發(fā)生脆性破壞，美日等發(fā)達(dá)國(guó)家率先提出了延性抗震設(shè)計(jì)理念和能力保護(hù)設(shè)計(jì)方法，并將這一理論成功寫入規(guī)范并應(yīng)用到工程實(shí)際。由于我國(guó)的橋梁抗震工作起步較晚(1976年唐山大地震后才開始重視)，直到2008年才將這一理論寫入公路橋梁抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范和細(xì)則中。在我國(guó)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/TB02-01-2008)中明確規(guī)定按照延性抗震設(shè)計(jì)理論的一個(gè)重要原則一能力保護(hù)原則，將橋梁墩柱按延性構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，將蓋梁、基礎(chǔ)和結(jié)點(diǎn)等按能力保護(hù)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。即使下部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間形成強(qiáng)度等級(jí)差異，以確保鋼筋混凝土橋墩在地震中首先發(fā)生彈塑性變形而蓋梁、基礎(chǔ)等作為能力保護(hù)構(gòu)件不超出彈性的范圍，從而防止結(jié)構(gòu)在地震中出現(xiàn)突然的脆性破壞模式。墩柱等延性構(gòu)件的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)預(yù)先確定潛在塑性鉸的合理位置，以保證結(jié)構(gòu)在地震作用下形成一個(gè)適當(dāng)?shù)乃苄院哪軝C(jī)制。一般潛在塑性應(yīng)選擇在易于發(fā)現(xiàn)且便于修復(fù)的位置，對(duì)于獨(dú)柱式橋墩，一般選擇在墩柱底部，對(duì)于框架墩一般選擇在墩柱的頂部或底部。
[0005]鑒于延性抗震設(shè)計(jì)理論在我國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短，加上地震荷載的特殊性和復(fù)雜性，致使該理論在實(shí)際應(yīng)用中難免存在一些不足之處，其理論的合理性還需要經(jīng)過(guò)以后發(fā)生的大地震的考驗(yàn)。因此本發(fā)明可雙向搖擺橋墩鉸構(gòu)造方式通過(guò)預(yù)埋在上下兩個(gè)矩形中空外套筒中的鋼筋安裝于橋墩中可能形成塑性鉸的位置。正常使用狀態(tài)下，由外部連接保護(hù)套筒將上下兩個(gè)外套筒焊接，且焊縫的強(qiáng)度能保證橋墩的正常工作。當(dāng)?shù)卣鹱饔?，首先被破壞的是外連接保護(hù)套筒與上下兩個(gè)外套筒之間的連接，并且耗散部分地震能量。此外外部連接保護(hù)套筒的屈服點(diǎn)較低，易變形的能力為上下兩個(gè)懸掛套筒的轉(zhuǎn)動(dòng)創(chuàng)造條件，當(dāng)位移較大，懸掛支架相對(duì)核心套筒相應(yīng)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)角，此時(shí)剛性擋塊開始工作，將轉(zhuǎn)角限制在可控的范圍，從而達(dá)到橋梁結(jié)構(gòu)的減震效果，大大減輕橋梁結(jié)構(gòu)在地震中可能出現(xiàn)的破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明公開一種雙向搖擺橋墩鉸，該裝置在地震作用下可形成人工塑性鉸，其雙向搖擺作用可達(dá)到隔震的效果，從而減輕橋梁結(jié)構(gòu)的地震災(zāi)害。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙向搖擺橋墩鉸，其包括矩形中空核心筒，整體懸掛套筒以及外部保護(hù)套筒。所述整體懸掛套筒由矩形中空外套筒，剛性轉(zhuǎn)軸，剛性支架，剛性托板和剛性擋塊組成；所述矩形中空外套筒通過(guò)與所述剛性托板焊接，并通過(guò)所述剛性轉(zhuǎn)軸安裝于所述矩形中空核心筒兩端的預(yù)留半圓形凹槽內(nèi)，同時(shí)焊接在剛性托板兩側(cè)的剛性擋塊又能限制剛性支架的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，使得所述整體懸掛套筒在地震力作用下可相對(duì)所述矩形中空核心筒在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述整體懸掛套筒上下各一個(gè)，其通過(guò)外部連接保護(hù)套筒焊接形成一個(gè)整體，使得所述整體懸掛套筒在正常使用狀態(tài)下不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，保證上部結(jié)構(gòu)的安全。
[0008]進(jìn)一步地，所述矩形中空核心筒由高強(qiáng)鋼制成，在所述矩形中空核心筒的上下底面各設(shè)置有一個(gè)半圓形凹槽，且所述這兩個(gè)半圓形凹槽的開口位于不同的側(cè)面上，用于安裝轉(zhuǎn)動(dòng)方向正交的懸掛支架。
[0009]進(jìn)一步地，所述整體懸掛套筒由矩形中空外套筒，剛性轉(zhuǎn)軸，剛性支架，剛性托板和剛性擋塊組成。所述剛性轉(zhuǎn)軸和所述剛性支架固結(jié)形成整體，所述剛性支架和所述剛性托板通過(guò)所述鉸鏈軸鉸接并可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在所述剛性托板上在所述剛性支架兩側(cè)焊接有限制剛性支架轉(zhuǎn)動(dòng)角度的剛性擋塊。上、下部懸掛支架可分別在與各自轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于上下部懸掛支架的轉(zhuǎn)軸方向垂直，故上下部懸掛支架的轉(zhuǎn)動(dòng)方向彼此正交。
[0010]進(jìn)一步地，所述剛性轉(zhuǎn)軸直接安裝于所述矩形中空核心筒上下斷面預(yù)留的半圓形凹槽內(nèi)，且所述剛性轉(zhuǎn)軸的半徑小于所述矩形中空核心筒上下端面預(yù)留的半圓形凹槽，使得轉(zhuǎn)軸可在凹槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)矩形中空外套筒由高強(qiáng)鋼組成，并與所述懸掛支架上的剛性托板的側(cè)面焊接并形成一個(gè)整體懸掛套筒。
[0012]進(jìn)一步地，所述上部整體懸掛套筒通過(guò)預(yù)留在上部整體懸掛套筒上部的鋼筋與橋墩相連，所述下部整體懸掛套筒通過(guò)預(yù)留在下部整體懸掛套筒下部的鋼筋與基礎(chǔ)相連。
[0013]進(jìn)一步地，所述外部連接保護(hù)套筒由低屈服點(diǎn)的薄鋼板制成，其尺寸大于所述矩形中空外套筒，并焊接在矩形中空外套筒外部。
[0014]本發(fā)明的工作機(jī)理是:上述可雙向搖擺橋墩構(gòu)造鉸裝置通過(guò)預(yù)埋在上下兩個(gè)矩形中空外套筒中的鋼筋安裝于橋墩中可能形成塑性鉸的位置。正常使用狀態(tài)下，由外部連接保護(hù)套筒將上下兩個(gè)外套筒焊接，且焊縫的強(qiáng)度能保證橋墩的正常工作。當(dāng)?shù)卣鹱饔?，首先被破壞的是外部連接保護(hù)套筒與上下兩個(gè)外套筒之間的連接，并且耗散部分地震能量。此外外部連接保護(hù)套筒的屈服點(diǎn)較低，易變形的能力為上下兩個(gè)懸掛套筒的轉(zhuǎn)動(dòng)創(chuàng)造條件，當(dāng)位移較大，懸掛支架相對(duì)核心套筒相應(yīng)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)角，此時(shí)剛性擋塊開始工作，將轉(zhuǎn)角限制在可控的范圍，從而達(dá)到橋梁結(jié)構(gòu)的減震效果，大大減輕橋梁結(jié)構(gòu)在地震中可能出現(xiàn)的破壞。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過(guò)外部連接保護(hù)套筒將上下兩個(gè)矩形中空外套筒焊接形成一個(gè)整體，保證該裝置在正常使用狀態(tài)下的工作性能。地震作用下該連接首先被破壞并耗散部分地震能量，其次剛性轉(zhuǎn)軸的存在使得上下兩個(gè)懸掛套筒可在兩個(gè)彼此正交的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到隔震的效果。本發(fā)明概念清晰，原理明確，易于生產(chǎn)，便于維修。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖