一種纜索約束橋墩抗震結構的製作方法

2023-05-03 09:55:11 2

專利名稱：一種纜索約束橋墩抗震結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁結構，具體地說，尤其涉及一種纜索約束橋墩抗震結構。
背景技術：
中國位於世界兩大地震帶一環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、 印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震斷裂帶十分發育。中國地震活動頻度高、強度大、震 源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。1976年7月28日發生的唐山大地震和2008年5月 12日發生汶川大地震給我國造成巨大人員傷亡和經濟損失。橋梁工程是交通生命線的咽 喉，但也是最容易發生地震破壞的公路建築，為了能夠提高橋梁抗震性能，多年來，工程界 科研人員不斷努力從事各種研究工作。根據震害調查，橋墩破壞是主要震害之一，這和橋梁工程頭重腳輕的結構特點有 關。為了避免橋墩在地震作用下產生破壞，國外地震研究領先國家從20世紀60年代初開 始，對鋼筋混凝土橋墩的延性進行了試驗研究。在1971年美國聖費爾南多地震爆發之後， 針對鋼筋混凝土柱延性的試驗研究，在世界範圍內大大增加起來，這一時期得到了大量關 於改善鋼筋混凝土橋墩延性的指導性建議。紐西蘭從20世紀70年代中期起，在著名學者 R. Park和T. Pauly的領導下，對鋼筋混凝土柱的延性作了長期和大量的試驗研究工作，取 得了一系列世界公認的研究成果。其中，最重要的、而且如今已眾所周知的成果之一就是他 們提出的箍筋約束混凝土的概念和能力設計原理。目前已經知道，鋼筋混凝土構件和結構 的延性能力，可以通過箍筋約束混凝土的概念和能力設計原理獲得。目前國內外的研究成果主要是增加或改善橋墩內力最大部位的延性能力，利用其 延性來耗散地震能力，達到保護其他部位的不受破壞的目的。該方法其缺點隨之地震需求 增大，需要不斷增加橋墩和基礎截面面積和配筋量，尤其對於樁基，有時滿足要求的設計較 為困難。在遭受大震時，橋墩可能出於塑性狀態，必然造成墩頂產生過大位移，有落梁破壞 產生的可能。在地震結束後，橋墩由於殘餘變形的存在，直接影響災後橋梁通行能力。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種抗震性能強、結構簡單新穎的一種纜索 約束橋墩抗震結構。本發明的技術方案如下設計的一種纜索約束橋墩抗震結構，包括至少一個縱向 設置的橋墩、位於左右兩端的左、右橋臺以及支撐在各所述橋墩和左、右橋臺上的上部結 構，其要點是在相鄰的所述橋墩之間均連接有第一纜索，所述左、右橋臺與靠近該左、右橋 臺的所述橋墩之間均通過第二纜索固定，並所述第一纜索和第二纜索的連接端均連接在各 所述橋墩的上部。本發明是針對傳統橋梁沒有抗震設計或者抗震效果差從而創新性地設計的，採用 以上結構，當橋墩上端因地震力作用而產生位移時，連接橋墩的第一纜索和第二纜索會給 橋墩施加反方向拉力，從而減小橋墩上端位移量和橋墩自身內力。根據橋墩自身剛度和強
3度特點來優化設計纜索剛度，可以達到發生較大地震作用時，能夠保證橋墩處於有限損傷 狀態，並且控制橋墩上端的位移，減少上部結構破壞的可能。作為優選所述橋墩為獨柱墩，所述第一纜索和第二纜索的連接端均連接在各所 述橋墩的墩頂，上述結構中，當本發明的橋墩只是未設置蓋梁的獨柱墩的時候，採用第一纜 索和第二纜索直接與各橋墩的墩頂連接，如此能夠使得在地震時各橋墩以及橋臺相互連接 為一體，在相互拉力的作用下，不易發生破壞。為了使本發明中的第一纜索和第二纜索均與各所述橋墩的連接更加可靠，所述第 一纜索和第二纜索均與各所述獨柱墩錨固連接。作為優選所述橋墩為由墩身和蓋梁構成的獨柱墩，其中所述蓋梁橫向固定在所 述墩身上端，所述第一纜索和第二纜索的連接端均連接在各所述蓋梁上。當本發明的橋墩 為獨柱墩，且由墩身和蓋梁構成時，採用上述結構能夠使得各蓋梁之間相互連接，並將這些 連接在一起的蓋梁與兩端的橋臺連接，如此能夠有效的實現抗震。作為優選所述橋墩為由墩身和蓋梁構成的雙柱墩，其中所述蓋梁縱向搭固在兩 個墩身上端，所述第一纜索和第二纜索至少為一組，該第一纜索和第二纜索分別固定在各 所述墩身上方的各所述蓋梁上。當本發明的橋墩為雙柱墩時，採用一組或多組第一纜索和 第二纜索對蓋梁進行連接，使其連接更加可靠，如此在相互拉力的作用下，地震時不易發生 破壞。為了使本發明中的第一纜索和第二纜索均與各所述蓋梁的連接更加可靠，所述第 一纜索和第二纜索均與各所述蓋梁錨固連接。本發明的有益效果是本發明結構簡單新穎，能夠解決橋墩在地震作用下產生過 大位移而導致上部結構破壞，解決橋墩在地震作用下墩底產生過大內力而破壞，解決基礎 在地震作用下產生過大內力而破壞。與傳統橋梁相比，本發明還具有以下優點對以新建以 地震作用控制設計的橋梁，本發明能夠顯著減小橋墩及基礎的地震效應，可以顯著優化橋 墩及基礎的截面和配筋，減少工程造價；對於處於高地震烈度區，且不滿足現行抗震標準的 已建橋梁，採用本發明能夠進行抗震加固可以顯著減小橋墩和基礎內力，不必對橋墩和處 於難以加固位置的基礎進行處理。


圖1為本發明的實施例1的結構示意圖； 圖2為圖1的俯視圖3為本發明的實施例2的結構示意圖； 圖4為圖3的俯視圖； 圖5為本發明的實施例3的結構示意圖； 圖6為圖6的俯視圖； 圖7為本發明中的錨固結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明 實施例1 如圖1、圖2和圖7所示的一種纜索約束橋墩抗震結構，包括在縱向設置2個的橋墩1、 位於左右兩端的左、右橋臺4、5以及支撐在各所述橋墩1和左、右橋臺4、5上的上部結構2， 所述橋墩1為不設置蓋梁的獨柱墩，在相鄰的所述橋墩1之間均錨固連接有第一纜索3，所 述左、右橋臺4、5與靠近該左、右橋臺4、5的所述橋墩1之間均通過第二纜索6錨固，並第 一纜索3和第二纜索6的連接端均錨固在各所述橋墩1的墩頂。第一纜索3和第二纜索6 可以為一根纜索錨固在各橋墩1以及左、右橋臺4、5上，也可以為分段纜索分別錨固各橋墩 Ia以及左、右橋臺4、5之間。實施例2:
如圖3、圖4和圖7所示的一種纜索約束橋墩抗震結構，包括在縱向設置2個橋墩1、位 於左右兩端的左、右橋臺4、5以及支撐在各所述橋墩1和左、右橋臺4、5上的上部結構2，所 述橋墩1為由墩身Ia和蓋梁Ib構成的獨柱墩，其中所述蓋梁Ib橫向固定在所述墩身Ia 上端，在相鄰的所述蓋梁Ib之間均錨固連接有第一纜索3，所述左、右橋臺4、5與靠近該左、 右橋臺4、5的所述蓋梁Ib之間均通過第二纜索6錨固，並第一纜索3和第二纜索6的連接 端均錨固在各所述蓋梁Ib上。上述橋墩為獨柱墩，第一纜索3和第二纜索6可以為一根纜 索錨固在各蓋梁Ib以及左、右橋臺4、5上，也可以為分段纜索分別錨固各蓋梁Ib以及左、 右橋臺4、5之間。實施例3:
如圖5、圖6和圖7所示的一種纜索約束橋墩抗震結構，包括2個縱向設置的橋墩1、位 於左右兩端的左、右橋臺4、5以及支撐在各所述橋墩1和左、右橋臺4、5上的上部結構2，所 述橋墩1為由墩身Ia和蓋梁Ib構成的雙柱墩，其中所述蓋梁Ib縱向搭固在兩個墩身Ia 上端，在相鄰的所述蓋梁Ib之間均錨固連接有第一纜索3，所述左、右橋臺4、5與靠近該左、 右橋臺4、5的所述蓋梁Ib之間均通過第二纜索6錨固，所述第一纜索3和第二纜索6均為 兩組，該兩組第一纜索3和第二纜索6分別固定在各所述橋墩Ia上方的各所述蓋梁Ib上。 上述橋墩為雙柱墩，第一纜索3和第二纜索6可以為一根纜索錨固在各蓋梁Ib以及左、右 橋臺4、5上，也可以為分段纜索分別錨固各蓋梁Ib以及左、右橋臺4、5之間。上述纜索3的連接方式可以採用以下幾種方式
1、對於在建橋梁，在墩身Ia墩頂或者蓋梁Ib澆注混凝土前，可以纜索3直接穿過墩身 Ia墩頂或者蓋梁Ib模板，將其直接澆注於混凝土中進行錨固，左、右橋臺4、5處採用相同方 式錨固，纜索3貫穿於整個橋梁墩臺之間。此種方式用於在建橋梁或待建橋梁。2、對於已建橋梁，當需要採用本發明進行加固處理時，則需要在墩身Ia墩頂或蓋 梁Ib處安裝纜索錨固裝置，利用該錨固裝置將纜索3與墩身Ia墩頂或蓋梁Ib進行可靠連 接，纜索3可以通長貫穿於各個墩身Ia墩頂或蓋梁Ib之間，在墩身Ia墩頂或蓋梁Ib上分 別錨固。也可根據橋梁跨度採用分節段纜索3錨固方式。具體採用何種方式，根據設計優 化結果和採用何種錨固裝置而定。3、由於邊跨纜索3產生地震力較大，當左、右橋臺4、5不能承受纜索3拉力時，在 邊跨可以將纜索3斜向下左、右橋臺4、5錨固與左、右橋臺4、5底部，或者在左、右橋臺4、5 兩側採用錨杆結構將纜索3錨固於地基中。本發明以一座8跨40m簡支T梁為實施對象，該橋上部結構由5片T梁組成，橋墩 為矩形空心墩，墩高從36m到51m不等，基礎為樁基，每個承臺下布置4根樁基。橋梁區地震基本烈度為IX區。將採用發明的設計對其進行抗震性能加固處理，然後對比加固前和加 固後地震響應特點來證明本發明所具有的優點。在每一跨的蓋梁Ib兩端各錨固一根由10 束鋼絞線組成的纜索3，邊跨纜索3 —端錨固在蓋梁Ib上，另一端錨固在左、右橋臺4、5上， 鋼絞線總的用量為7. 3噸，整個加固工程費用約10萬元。結果表示加固前的橋梁橋墩Ia 墩底順橋向最大地震彎矩為32837kN · m、最大地震剪力為2237kN，加固後的橋梁橋墩1墩 底順橋向最大地震彎矩為11471kN · m、最大地震剪力為297kN，橋墩1內力大幅降低；加固 前的橋梁橋墩1墩頂最大縱向最大地震位移為4. 84cm,加固前的橋梁橋墩Ia最大縱向最大 地震位移為2. 40cm，橋墩1墩頂位移也有較大降幅；邊跨抗震纜索3在地震過程中的最大 地震軸力為145kN，索力並不大，對錨固系統要求不高，因此，採用本發明的結構能夠顯著降 低橋墩1地震內力和橋墩1墩頂位移，表現出良好的抗震性能。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，如本發明中的橋墩1也可以為三柱墩 以上的多柱墩；當橋墩1由墩身Ia和蓋梁Ib構成時，纜索也可以固定在墩身Ia墩頂；當橋 梁為多跨橋時，縱向設置的橋墩1可以根據跨度的需要設置為多個等。諸如以上的結構均 應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種纜索約束橋墩抗震結構，包括至少一個縱向設置的橋墩(1)、位於左右兩端的左、右橋臺(4、5)以及支撐在各所述橋墩(1)和左、右橋臺(4、5)上的上部結構(2)，其特徵在於在相鄰的所述橋墩(1)之間均連接有第一纜索(3)，所述左、右橋臺(4、5)與靠近該左、右橋臺(4、5)的所述橋墩(1)之間均通過第二纜索(6)固定，並所述第一纜索(3)和第二纜索(6)的連接端均連接在各所述橋墩(1)的上部。
2.根據權利要求1所述的一種纜索約束橋墩抗震結構，其特徵在於所述橋墩(1)為獨 柱墩，所述第一纜索(3)和第二纜索(6)的連接端均連接在各所述獨柱墩的墩頂。
3.根據權利要求2所述的一種纜索約束橋墩抗震結構，其特徵在於所述第一纜索(3) 和第二纜索(6)均與各所述獨柱墩錨固連接。
4.根據權利要求1所述的一種纜索約束橋墩抗震結構，其特徵在於所述橋墩(1)為由 墩身(Ia)和蓋梁(Ib)構成的獨柱墩，其中所述蓋梁(Ib)橫向固定在所述墩身(Ia)上端， 所述第一纜索(3)和第二纜索(6)的連接端均連接在各所述蓋梁(lb)上。
5.根據權利要求1所述的一種纜索約束橋墩抗震結構，其特徵在於所述橋墩(1)為由 墩身(la)和蓋梁(lb)構成的雙柱墩，其中所述蓋梁(lb)縱向搭固在兩個墩身(la)上端， 所述第一纜索(3)和第二纜索(6)至少為一組，該第一纜索(3)和第二纜索(6)分別固定在 各所述墩身(Ia)上方的各所述蓋梁(Ib)上。
6.根據權利要求4或5所述的一種纜索約束橋墩抗震結構，其特徵在於所述第一纜 索(3)和第二纜索(6)均與各所述蓋梁(Ib)錨固連接。
全文摘要
本發明公開了一種纜索約束橋墩抗震結構，包括至少一個縱向設置的橋墩、位於左右兩端的左、右橋臺以及支撐在各所述橋墩和左、右橋臺上的上部結構，在相鄰的所述橋墩之間均連接有第一纜索，所述左、右橋臺與靠近該左、右橋臺的所述橋墩之間均通過第二纜索固定，並所述第一纜索和第二纜索的連接端均連接在各所述橋墩的上部。本發明結構簡單新穎，能夠解決橋墩在地震作用下產生過大位移而導致上部結構破壞，解決橋墩在地震作用下墩底產生過大內力而破壞，解決基礎在地震作用下產生過大內力而破壞。
文檔編號E01D19/02GK101942797SQ20101028861
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者唐光武, 張又進, 張顯明, 鄭萬山 申請人:招商局重慶交通科研設計院有限公司