自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩，包括墩身、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、阻尼器和基礎(chǔ)，所述墩身垂直安裝在基礎(chǔ)上，墩身底面和基礎(chǔ)頂面設(shè)置嵌合預(yù)埋件，墩身內(nèi)設(shè)有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋一端通過錨具錨固于墩身頂面，另一端錨固于基礎(chǔ)底部，墩身外壁與基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置設(shè)有阻尼器，阻尼器一端錨固于墩身外壁，另一端錨固于基礎(chǔ)頂面，墩身底面由中間的分離平面和兩邊的滾動曲面組成。本發(fā)明使橋墩和基礎(chǔ)分離，大震下通過橋墩滾動搖擺過濾地震能量，既保護(hù)橋墩又保護(hù)基礎(chǔ)，適用于強震區(qū)的橋梁、渡槽以及其他構(gòu)筑物。
【專利說明】
自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于橋梁、渡槽以及其他構(gòu)筑物減隔震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩。
【背景技術(shù)】
[0002]地震是一種突發(fā)的自然現(xiàn)象，在地震過程中釋放出大量的能量具有很大的破壞力，嚴(yán)重危及人類的生產(chǎn)活動和生命財產(chǎn)安全。傳統(tǒng)的橋梁抗震設(shè)計主要采用延性設(shè)計和隔震設(shè)計兩類方法:延性設(shè)計是通過增加橋墩自身的強度和變形能力來提高其抗震性能，通過適當(dāng)選擇塑性鉸位置和采用合理的構(gòu)造設(shè)計等措施來防止結(jié)構(gòu)的倒塌，但橋墩在大震作用下將出現(xiàn)大范圍不可逆的損傷，震后修復(fù)較為困難；隔震設(shè)計是通過在墩梁之間安裝隔震支座來延長結(jié)構(gòu)自振周期，通過減小地震能量輸入使結(jié)構(gòu)免于地震損害，但這些隔震支座適用頻率范圍較窄且變形能力有限，大震后橋梁承載性能難以保證繼續(xù)使用的功能要求。
[0003]自復(fù)位搖擺橋墩是將橋墩自身作為隔震裝置，在大震下通過橋墩提離基礎(chǔ)進(jìn)入搖擺來隔離地震動，既保護(hù)橋墩又保護(hù)基礎(chǔ)，震后靠自重完全恢復(fù)。目前，國內(nèi)外自復(fù)位搖擺橋墩的研究都是基于橋墩單向傾斜擺動時轉(zhuǎn)動支點不動而僅在橋墩傾斜換向瞬間改變其轉(zhuǎn)動支點的定支點假定。然而，當(dāng)采用定支點搖擺橋墩時，對于高低墩簡支梁橋，兩個橋墩墩頂轉(zhuǎn)動半徑和轉(zhuǎn)動起始角的不同會導(dǎo)致其上部梁體出現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動耦合的現(xiàn)象;而對于高低墩連續(xù)梁橋，多個橋墩墩頂轉(zhuǎn)動半徑和轉(zhuǎn)動起始角的不同則可能使其上部梁體受力發(fā)生很大變化、橋梁震后不易復(fù)位甚至導(dǎo)致橋梁破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩，該橋墩經(jīng)合理設(shè)計可實現(xiàn)高低墩搖擺時其上部梁體僅產(chǎn)生平動，進(jìn)而實現(xiàn)自復(fù)位高低墩滾動搖擺隔震橋梁。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩，包括墩身、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、阻尼器和基礎(chǔ)，所述墩身垂直安裝在基礎(chǔ)上，墩身底面和基礎(chǔ)頂面設(shè)置嵌合預(yù)埋件，實現(xiàn)無滑滾動，墩身內(nèi)設(shè)有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋一端通過錨具錨固于墩身頂面，另一端錨固于基礎(chǔ)底部，墩身外壁與基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置設(shè)有阻尼器，阻尼器一端錨固于墩身外壁，另一端錨固于基礎(chǔ)頂面，墩身底面由中間的分離平面和兩邊的滾動曲面組成，實現(xiàn)小震不動，大震滾動搖擺。
[0006]本發(fā)明自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩是在普通裝配式橋墩基礎(chǔ)上，增加墩內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋組成，其中墩身外壁與基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置有阻尼器組件，主要用于抗震性能要求較高的橋梁、渡槽以及其他構(gòu)筑物。橋墩在基礎(chǔ)頂面作小范圍無滑滾動后，橋墩自重和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋提供自復(fù)位能力，阻尼器提供耗能能力。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
[0008]1、在正常使用或小震作用時，自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩將結(jié)構(gòu)上部荷載均勻的傳遞到基礎(chǔ)，起到普通橋墩的作用;在大震時，橋墩在基礎(chǔ)頂面發(fā)生無滑滾動，橋墩底部外壁與基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置的阻尼器將提供滯回耗能，并利用橋墩自重和墩身內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋提供回復(fù)力，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)反應(yīng)、實現(xiàn)震后結(jié)構(gòu)功能自恢復(fù)的目的。
[0009]2、采用自復(fù)位滾動搖擺橋墩隔震的高低墩橋梁，可實現(xiàn)高低墩搖擺時其上部梁體僅產(chǎn)生平動，進(jìn)而實現(xiàn)自復(fù)位高低墩滾動搖擺隔震橋梁。
[0010]3、地震作用下，自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩的損傷將集中于阻尼器，并且損壞的阻尼器可快速替換，從而迅速恢復(fù)自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩的減隔震能力。
[0011]4、自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩可采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場進(jìn)行安裝即可，大大加快了施工進(jìn)度，減少施工過程對交通和周圍環(huán)境的影響。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是高低墩滾動搖擺隔震連續(xù)梁橋示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記說明:
[0015]1-錨具;2-無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋;3-墩身;4-分離平面;5-滾動曲面;6_阻尼器;7_基礎(chǔ)。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0017]如圖1所示，自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩由錨具I，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2，墩身3，阻尼器6以及基礎(chǔ)7組成，墩身3與基礎(chǔ)7垂直連接，墩身3內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2—端錨固于墩身3頂面，另一端錨固于基礎(chǔ)7底部，阻尼器6—端錨固于墩身3外壁，另一端錨固于基礎(chǔ)7頂面。橋墩3在基礎(chǔ)7頂面作小范圍無滑滾動后，橋墩3自重和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2提供自復(fù)位能力，阻尼器6提供耗能能力。橋墩3底面由中間分離平面4和兩側(cè)滾動曲面5組成，實現(xiàn)小震不動，大震滾動搖擺。橋墩3底面和基礎(chǔ)7頂面設(shè)置嵌合預(yù)埋件，實現(xiàn)無滑滾動。
[0018]在正常使用或小震作用時，墩身3的分離平面4垂直支承于基礎(chǔ)7頂面上，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2和阻尼器6不產(chǎn)生附加變形，此時的自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩相當(dāng)于普通橋墩的工作狀態(tài);在大震時，墩身3的滾動曲面4支承于基礎(chǔ)7頂面上，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2產(chǎn)生附加變形并與墩身3自重共同促使墩身3回復(fù)至垂直于基礎(chǔ)7的初始狀態(tài)，阻尼器6隨著墩身3的搖擺產(chǎn)生滯回耗能，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)反應(yīng)、實現(xiàn)震后結(jié)構(gòu)功能自恢復(fù)的目的。
[0019]自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩在正常使用狀況和偶然地震作用下均具有良好的工作性能，值得在實際工程中推廣應(yīng)用。
[0020]圖2為處于向右搖擺臨界狀態(tài)的高低墩連續(xù)梁橋示意圖，其中A墩為采用滾動搖擺的任一低墩，B墩為采用定支點搖擺的最高橋墩，定義點D為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動支點、線段BD為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動半徑、線段BD與鉛垂線的夾角為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動起始角，取線段AC平行等于線段BD并定義點C為虛擬轉(zhuǎn)動支點、線段AC與基礎(chǔ)交點E為A墩滾動起始點、點F為A墩滾動曲線上的任一點、點G為基礎(chǔ)上與點E距離等于曲線EF長度的點，則當(dāng)橋梁向右進(jìn)入搖擺狀態(tài)后，只要線段AF與線段CG長度之和等于線段BD的長度，點A就會繞虛擬支點C作半徑為BD的圓弧運動，A、B兩點的運動軌跡是一致的，梁體將作平動。
[0021]應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種自復(fù)位滾動搖擺隔震橋墩，其特征在于:包括墩身、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、阻尼器和基礎(chǔ)，所述墩身垂直安裝在基礎(chǔ)上，墩身底面和基礎(chǔ)頂面設(shè)置嵌合預(yù)埋件，墩身內(nèi)設(shè)有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋一端通過錨具錨固于墩身頂面，另一端錨固于基礎(chǔ)底部，墩身外壁與基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置設(shè)有阻尼器，阻尼器一端錨固于墩身外壁，另一端錨固于基礎(chǔ)頂面，墩身底面由中間的分離平面和兩邊的滾動曲面組成。
【文檔編號】E01D101/28GK105887665SQ201610225062
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】徐偉煒, 聶斐, 楊毅
【申請人】東南大學(xué)