設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架，包括：橋梁基礎(chǔ)，預(yù)制蓋梁和設(shè)置于橋梁基礎(chǔ)上用于支撐預(yù)制蓋梁左右兩側(cè)的兩個預(yù)制橋墩；還包括，橫向設(shè)置于兩個預(yù)制橋墩之間的可替換系梁；預(yù)制橋墩內(nèi)部縱向設(shè)置有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，且無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的兩端伸出于預(yù)制橋墩上端和下端，分別與預(yù)制蓋梁和橋梁基礎(chǔ)固定；預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁接縫位置采用剪力鍵連接；預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁接縫位置還設(shè)置有兩端分別與預(yù)制橋墩和預(yù)制蓋梁固定的耗能縱筋；采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，可實現(xiàn)預(yù)制快速拼裝，且通過各處銜接位置、可替換系梁和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且具有搖擺-自復(fù)位的結(jié)構(gòu)特性。
【專利說明】設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架及其安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型橋梁結(jié)構(gòu)體系，特別涉及搖擺自復(fù)位新型橋梁排架結(jié)構(gòu)體系。
【背景技術(shù)】
[0002]城市交通擁堵問題日益嚴(yán)重，加快城市高架橋梁建設(shè)，發(fā)揮其立體交通優(yōu)勢是解決城市交通問題的必由之路；
[0003]現(xiàn)有的大型橋梁排架都采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆的方法實現(xiàn)，這種橋梁建設(shè)周期長，對城市交通和環(huán)境影響較重；
[0004]將墩柱、蓋梁、主梁等主要受力構(gòu)件實現(xiàn)工廠預(yù)制，現(xiàn)場拼裝成為預(yù)制-拼裝橋梁，可大大加快施工進(jìn)度，并降低對城市交通和環(huán)境問題的影響，是非常有應(yīng)用前景的，但是這種橋梁的整個排架體系的抗震強度和穩(wěn)定性一直是沒有解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提出一種采用預(yù)制-拼裝組裝最后形成搖擺-自復(fù)位結(jié)構(gòu)體系的設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架。
[0006]為達(dá)到以上目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架，包括:橋梁基礎(chǔ)，預(yù)制蓋梁和設(shè)置于橋梁基礎(chǔ)上用于支撐預(yù)制蓋梁左右兩側(cè)的兩個預(yù)制橋墩；還包括，橫向設(shè)置于兩個預(yù)制橋墩之間的可替換系梁；
[0008]預(yù)制橋墩內(nèi)部縱向設(shè)置有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，且無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的兩端伸出于預(yù)制橋墩上端和下端，分別與預(yù)制蓋梁和橋梁基礎(chǔ)固定；
[0009]預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁接縫位置采用剪力鍵連接；預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁接縫位置還設(shè)置有兩端分別與預(yù)制橋墩和預(yù)制蓋梁固定的耗能縱筋；
[0010]可替換系梁與預(yù)制橋墩連接位置通過鋼耗能件作為過渡連接件，且鋼耗能件兩端都通過預(yù)埋螺栓組件分別與可替換系梁和預(yù)制橋墩固定。
[0011 ] 設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架的安裝方法，包括如下步驟:
[0012]步驟一，橋梁基礎(chǔ)現(xiàn)場施工，并在預(yù)制橋墩安裝位置設(shè)置耗能縱筋，同時將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在橋梁基礎(chǔ)中錨固；
[0013]步驟二，預(yù)制橋墩施工，橋梁基礎(chǔ)上的耗能縱筋插入預(yù)制橋墩底部預(yù)留的孔道中，并通過灌注高強度水泥砂漿保證耗能縱筋的有效粘結(jié)；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋穿過預(yù)制橋墩，預(yù)制橋墩上部預(yù)先配置耗能縱筋，預(yù)制橋墩中部設(shè)置可替換系梁部位，預(yù)先埋置橫向相對設(shè)置的錨桿；
[0014]步驟三，預(yù)制蓋梁施工，預(yù)制蓋梁中預(yù)留穿過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋以及耗能縱筋的孔道，耗能縱筋插入孔道后灌注高強度水泥砂漿；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋穿過預(yù)制蓋梁后，在預(yù)制蓋梁上部施加預(yù)應(yīng)力并錨固；
[0015]步驟四，安裝延性可替換系梁，可替換系梁兩側(cè)預(yù)埋錨桿，可替換系梁與兩側(cè)預(yù)制橋墩通過鋼耗能件過渡連接，鋼耗能件與可替換系梁、預(yù)制橋墩均通過預(yù)埋螺栓組件連接。
[0016]采用上述技術(shù)方案:
[0017]1.預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁、可替換系梁等均為預(yù)制構(gòu)件，僅需現(xiàn)場拼裝形成橋梁排架結(jié)構(gòu)，可大大加快施工進(jìn)度，減少因現(xiàn)場施工對城市交通和環(huán)境的影響。
[0018]2.排架體系設(shè)計實現(xiàn)了“功能分離”的理念，正常使用狀態(tài)下排架的豎向承載力由預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁承擔(dān)；正常使用狀態(tài)下排架縱橋向抗剪承載力和側(cè)向剛度通過接縫處的剪力鍵、耗能縱筋提供。
[0019]3.可替換系梁通過兩側(cè)的鋼耗能件與預(yù)制橋墩連接，在可替換系梁中預(yù)埋錨桿，通過螺栓連結(jié)將鋼耗能件與預(yù)制橋墩、鋼耗能件與可替換系梁連接；正常使用狀態(tài)下可替換系梁可提供排架橫橋向的抗側(cè)剛度和強度。
[0020]4.可替換系梁設(shè)計為大震下排架橫橋向抗震的“保險絲”，由于排架橫橋向強度、剛度主要由可替換系梁提供，大震下可替換系梁將首先屈服并通過兩側(cè)的鋼耗能件耗能；損傷破壞后的鋼耗能件可拆除并重新安裝，迅速恢復(fù)排架抗震能力。
[0021]5.預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁、預(yù)制橋墩與基礎(chǔ)接縫處設(shè)置為搖擺-自復(fù)位結(jié)構(gòu)形式，大震下接縫處形成搖擺機(jī)制，大大減輕排架承受的地震力，從而使得橋墩自身免于地震損傷。
[0022]6.在預(yù)制橋墩與基礎(chǔ)、預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁連接的接縫處配置一定量的耗能縱筋，施工時在預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁中預(yù)留孔道，將耗能縱筋插入并灌注高強度水泥砂漿，以保證縱筋的可靠連接；耗能縱筋在正常使用狀態(tài)下可為排架體系提供一定的側(cè)向強度和剛度，并在地震下起到耗能的作用。
[0023]7.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋穿過預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁，并在基礎(chǔ)中、預(yù)制蓋梁上部錨固；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的作用在于提供排架體系的自復(fù)位能力，由于預(yù)應(yīng)力筋屈服強度高且與周圍混凝土無粘結(jié)，地震荷載下不屈服，預(yù)應(yīng)力筋提供的回復(fù)力將保證排架體系的自復(fù)位能力，大大減少排架震后的殘余位移。
[0024]與傳統(tǒng)現(xiàn)澆橋梁排架相比，本發(fā)明具有3個突出優(yōu)點，其一是預(yù)制結(jié)構(gòu)可大大加快施工進(jìn)度，減少施工過程對城市交通和環(huán)境帶來的不利影響；其二，由于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋提供的彈性恢復(fù)力，橋墩的震后殘余位移和混凝土開裂破壞減小，使結(jié)構(gòu)的地震損傷大大降低；其三，橋墩與基礎(chǔ)、蓋梁間搖擺反應(yīng)的發(fā)生將改變橋墩受力模式和變形機(jī)制，降低橋墩承受的地震力，使傳統(tǒng)的延性抗震設(shè)計面臨的短柱抗剪、橋墩延性不足等問題得到改善。
[0025]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明共5幅附圖，其中:
[0027]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為橋梁基礎(chǔ)施工后結(jié)構(gòu)不意圖。
[0029]圖3為預(yù)制橋墩施工后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為預(yù)制蓋梁施工后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5為延性可替換系梁施工后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中:1、預(yù)制橋墩，2、預(yù)制蓋梁，3、橋梁基礎(chǔ)，4、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，5、可替換系梁，
6、鋼耗能件，7、耗能縱筋，8、剪力鍵。
【具體實施方式】
[0033]如圖1所示的設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架，包括:橋梁基礎(chǔ)3，預(yù)制蓋梁2和設(shè)置于橋梁基礎(chǔ)3上用于支撐預(yù)制蓋梁2左右兩側(cè)的兩個預(yù)制橋墩I ;還包括，橫向設(shè)置于兩個預(yù)制橋墩I之間的可替換系梁5 ；
[0034]預(yù)制橋墩I內(nèi)部縱向設(shè)置有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋4，且無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋4的兩端伸出于預(yù)制橋墩I上端和下端，分別與預(yù)制蓋梁2和橋梁基礎(chǔ)3固定；
[0035]預(yù)制橋墩I與預(yù)制蓋梁2接縫位置采用剪力鍵8連接；預(yù)制橋墩I與預(yù)制蓋梁2接縫位置還設(shè)置有兩端分別與預(yù)制橋墩I和預(yù)制蓋梁2固定的耗能縱筋7 ；
[0036]可替換系梁5與預(yù)制橋墩I連接位置通過鋼耗能件6作為過渡連接件，且鋼耗能件6兩端都通過預(yù)埋螺栓組件9分別與可替換系梁5和預(yù)制橋墩I固定。
[0037]設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架的安裝方法，包括如下步驟:
[0038]步驟一，如圖2所示，橋梁基礎(chǔ)3現(xiàn)場施工，并在預(yù)制橋墩I安裝位置設(shè)置耗能縱筋7，同時將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋4在橋梁基礎(chǔ)3中錨固；
[0039]步驟二，如圖3所示，預(yù)制橋墩I施工，橋梁基礎(chǔ)3上的耗能縱筋7插入預(yù)制橋墩I底部預(yù)留的孔道中，并通過灌注高強度水泥砂漿保證耗能縱筋7的有效粘結(jié)；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋4穿過預(yù)制橋墩1，預(yù)制橋墩I上部預(yù)先配置耗能縱筋7，預(yù)制橋墩I中部設(shè)置可替換系梁5部位，預(yù)先埋置橫向相對設(shè)置的錨桿；
[0040]步驟三，如圖4所示，預(yù)制蓋梁2施工，預(yù)制蓋梁2中預(yù)留穿過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋4以及耗能縱筋7的孔道，耗能縱筋7插入孔道后灌注高強度水泥砂漿；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋4穿過預(yù)制蓋梁2后，在預(yù)制蓋梁2上部施加預(yù)應(yīng)力并錨固；
[0041]步驟四，如圖5所示，安裝延性可替換系梁5，可替換系梁5兩側(cè)預(yù)埋錨桿，可替換系梁5與兩側(cè)預(yù)制橋墩通過鋼耗能件6過渡連接，鋼耗能件6與可替換系梁5、預(yù)制橋墩I均通過預(yù)埋螺栓組件9連接。
[0042]采用上述技術(shù)方案:
[0043]1.預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁、可替換系梁等均為預(yù)制構(gòu)件，僅需現(xiàn)場拼裝形成橋梁排架結(jié)構(gòu)，可大大加快施工進(jìn)度，減少因現(xiàn)場施工對對城市交通和環(huán)境的影響。
[0044]2.排架體系設(shè)計實現(xiàn)了“功能分離”的理念，正常使用狀態(tài)下排架的豎向承載力由預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁承擔(dān)；正常使用狀態(tài)下排架縱橋向抗剪承載力和側(cè)向剛度通過接縫處的剪力鍵、耗能縱筋提供。
[0045]3.可替換系梁通過兩側(cè)的鋼耗能件與預(yù)制橋墩連接，在可替換系梁中預(yù)埋錨桿，通過螺栓連結(jié)將鋼耗能件與預(yù)制橋墩、鋼耗能件與可替換系梁連結(jié)；正常使用狀態(tài)下可替換系梁可提供排架橫橋向的抗側(cè)剛度和強度。
[0046]4.可替換系梁設(shè)計為大震下排架橫橋向抗震的“保險絲”，由于排架橫橋向強度、剛度主要由可替換系梁提供，大震下可替換系梁將首先屈服并通過兩側(cè)的鋼耗能件耗能；損傷破壞后的鋼耗能件可拆除并重新安裝，迅速恢復(fù)排架抗震能力。
[0047]5.預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁、預(yù)制橋墩與基礎(chǔ)接縫處設(shè)置為搖擺-自復(fù)位結(jié)構(gòu)形式，大震下接縫處形成搖擺機(jī)制，大大減輕排架承受的地震力，從而使得橋墩自身免于地震損傷。
[0048]6.在預(yù)制橋墩與基礎(chǔ)、預(yù)制橋墩與預(yù)制蓋梁連接的接縫處配置一定量的耗能縱筋，施工時在預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁中預(yù)留孔道，將耗能縱筋插入并灌注高強度水泥砂漿，以保證縱筋的可靠連接；耗能縱筋在正常使用狀態(tài)下可為排架體系提供一定的側(cè)向強度和剛度，并在地震下起到耗能的作用。
[0049]7.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋穿過預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁，并在基礎(chǔ)中、預(yù)制蓋梁上部錨固；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的作用在于提供排架體系的自復(fù)位能力，由于預(yù)應(yīng)力筋屈服強度高且與周圍混凝土無粘結(jié)，地震荷載下不屈服，預(yù)應(yīng)力筋提供的恢復(fù)力將保證排架體系的自復(fù)位能力，大大減少排架震后的殘余位移。
[0050]綜上，本發(fā)明利用預(yù)制-拼裝結(jié)構(gòu)體系，并放松橋墩與基礎(chǔ)、蓋梁間的約束，使橋墩在強震下發(fā)生搖擺，并通過豎向無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋使結(jié)構(gòu)復(fù)位，形成搖擺-自復(fù)位橋梁排架體系；與傳統(tǒng)現(xiàn)澆橋梁排架相比，本發(fā)明具有3個突出優(yōu)點，其一是預(yù)制結(jié)構(gòu)可大大加快施工進(jìn)度，減少施工過程對城市交通和環(huán)境帶來的不利影響；其二，由于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋提供的彈性恢復(fù)力，橋墩的震后殘余位移和混凝土開裂破壞減小，使結(jié)構(gòu)的地震損傷大大降低；其三，搖擺反應(yīng)的發(fā)生將改變橋墩受力模式和變形機(jī)制，降低橋墩承受的地震力，使傳統(tǒng)的延性抗震設(shè)計面臨的短柱抗剪、橋墩延性不足等問題得到改善。
[0051]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上訴揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架，包括:橋梁基礎(chǔ)(3)，預(yù)制蓋梁(2)和設(shè)置于橋梁基礎(chǔ)(3)上用于支撐預(yù)制蓋梁(2)左右兩側(cè)的兩個預(yù)制橋墩(I);其特征在于:還包括，橫向設(shè)置于兩個預(yù)制橋墩⑴之間的可替換系梁(5)； 所述預(yù)制橋墩(I)內(nèi)部縱向設(shè)置有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(4)，且無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(4)的兩端伸出于預(yù)制橋墩(I)上端和下端，分別與預(yù)制蓋梁(2)和橋梁基礎(chǔ)(3)固定；預(yù)制橋墩⑴與預(yù)制蓋梁⑵接縫位置采用剪力鍵⑶連接；預(yù)制橋墩⑴與預(yù)制蓋梁(2)接縫位置還設(shè)置有兩端分別與預(yù)制橋墩(I)和預(yù)制蓋梁(2)固定的耗能縱筋(7)；所述可替換系梁(5)與預(yù)制橋墩(I)連接位置通過鋼耗能件(6)作為過渡連接件，且鋼耗能件(6)兩端都通過預(yù)埋螺栓組件(9)分別與可替換系梁(5)和預(yù)制橋墩⑴固定。
2.設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架的安裝方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一，橋梁基礎(chǔ)(3)現(xiàn)場施工，并在預(yù)制橋墩(I)安裝位置設(shè)置耗能縱筋(7)，同時將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(4)在橋梁基礎(chǔ)(3)中錨固； 步驟二，預(yù)制橋墩(I)施工，橋梁基礎(chǔ)(3)上的耗能縱筋(7)插入預(yù)制橋墩(I)底部預(yù)留的孔道中，并通過灌注高強度水泥砂漿保證耗能縱筋(7)的有效粘結(jié)；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(4)穿過預(yù)制橋墩(I)，預(yù)制橋墩(I)上部預(yù)先配置耗能縱筋(7)，預(yù)制橋墩(I)中部設(shè)置可替換系梁(5)部位，預(yù)先埋置橫向相對設(shè)置的錨桿； 步驟三，預(yù)制蓋梁(2)施工，預(yù)制蓋梁(2)中預(yù)留穿過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋⑷以及耗能縱筋(7)的孔道，耗能縱筋(7)插入孔道后灌注高強度水泥砂漿；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(4)穿過預(yù)制蓋梁(2)后，在預(yù)制蓋梁(2)上部施加預(yù)應(yīng)力并錨固； 步驟四，安裝延性可替換系梁(5)，可替換系梁(5)兩側(cè)預(yù)埋錨桿，可替換系梁(5)與兩側(cè)預(yù)制橋墩通過鋼耗能件(6)過渡連接，鋼耗能件(6)與可替換系梁(5)、預(yù)制橋墩(I)均通過預(yù)埋螺栓組件(9)連接。
【文檔編號】E01D21/00GK104452566SQ201410571152
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】孫治國, 王東升, 華承俊, 石巖 申請人:大連海事大學(xué)