一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，位于所述大跨獨塔斜拉橋的主梁與主塔下牛腿之間，該縱向約束結(jié)構(gòu)主要由縱向固定支座、鋼阻尼器組合件以及抗震擋塊構(gòu)成，其中所述縱向固定支座的給定剪斷力不大于所述鋼阻尼器的屈服應(yīng)力。本實用新型的優(yōu)點是，塔梁間通過采用給定剪斷力的縱向固定支座，在靜力作用下縱向固定，在地震作用下縱向固定支座剪斷瞬間將所承受的縱向水平力平穩(wěn)傳遞給鋼阻尼器承受，減小地震響應(yīng)，并在塔、梁之間設(shè)置有抗震擋塊，以限制地震最大位移；該體系既可大幅減小主塔及其基礎(chǔ)的地震內(nèi)力，又能將墩、梁相對位移控制在給定的范圍內(nèi)，主塔的靜載內(nèi)力也有所減小，且鋼阻尼器滯回曲線明確。
【專利說明】 一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及橋梁結(jié)構(gòu)，具體涉及一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]斜拉橋?qū)τ诳缍仍?00m以上的橋梁具有一定優(yōu)勢。一般來說，獨塔斜拉橋可適用于雙跨布置，橋塔高景觀效果好，較適宜于在中小河流上建造，而且相對于同等跨徑的雙塔斜拉橋，主橋總長較小，其造價也相對較低。
[0003]對于大跨度雙塔斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系，國內(nèi)外已有很多研宄，特別是縱向約束結(jié)構(gòu)，已有比較成熟的應(yīng)用。但大跨度獨塔斜拉橋與同等跨度雙塔斜拉橋相比，其縱向位移大于后者，靜力和地震反應(yīng)特性相應(yīng)地也有不同。已建橋梁有些設(shè)置縱向固定支座，但無法順利實現(xiàn)靜力受力狀態(tài)與地震受力狀態(tài)平穩(wěn)過渡；有些設(shè)置縱向滑動支座，但靜力縱向位移大，導致橋塔靜力受力大、伸縮縫規(guī)格大且易損壞、行車舒適性不佳等。因此對于地震響應(yīng)較大的大跨度獨塔斜拉橋，縱向約束結(jié)構(gòu)需要進行特別設(shè)計。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，該縱向約束結(jié)構(gòu)通過采用給定剪斷力的縱向固定支座以及鋼阻尼器，在靜力作用下縱向固定支座固結(jié)，在地震作用下縱向固定支座剪斷瞬間將所承受的縱向水平力平穩(wěn)傳遞給鋼阻尼器承受。
[0005]本實用新型目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
[0006]一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，位于所述大跨獨塔斜拉橋的主梁與主塔下牛腿之間，其特征在于所述縱向約束結(jié)構(gòu)主要由縱向固定支座、鋼阻尼器組合件以及抗震擋塊構(gòu)成，所述鋼阻尼器位于所述縱向固定支座和所述抗震擋塊之間，其中所述縱向固定支座的給定剪斷力，大于所述主梁傳遞給所述下牛腿的靜載水平力，且不大于所述鋼阻尼器的屈服應(yīng)力。
[0007]所述縱向固定支座布置于所述下牛腿的內(nèi)側(cè)，所述抗震擋塊布置于所述下牛腿的外側(cè)。
[0008]所述抗震擋塊為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，其表面覆有橡膠緩沖墊層。
[0009]所述縱向固定支座的前、后兩端也布置有所述鋼阻尼器。
[0010]本實用新型的優(yōu)點是，塔梁間通過采用給定剪斷力的縱向固定支座，在靜力作用下縱向固定支座固結(jié)，降低縱向水平力在橋塔上的傳力點，減小塔底彎矩及主梁縱向位移，從而減小梁端伸縮縫規(guī)格、提高行車舒適性；在地震作用下縱向固定支座剪斷瞬間將所承受的縱向水平力平穩(wěn)傳遞給鋼阻尼器承受，避免沖擊力對液壓類阻尼器造成破壞或力學性能改變，并減小地震響應(yīng)；在塔、梁之間設(shè)置有抗震擋塊，保證在超過設(shè)防地震下，或固定支座和鋼阻尼器在靜力作用下同時失效的情況下，也能限制主梁最大位移，避免主、引橋梁體相互碰撞，伸縮縫損壞和塔底彎矩增大過多；本結(jié)構(gòu)適用于抗震等級高、兼顧靜力工況與抗震性能的大跨獨塔斜拉橋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型中獨塔斜拉橋上的縱向約束結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實用新型中下牛腿上的縱向約束結(jié)構(gòu)平面布置圖；
[0013]圖3為本實用新型圖2中的A-A視圖；
[0014]圖4為本實用新型圖2中的B-B視圖。

【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
[0016]如圖1-4，圖中標記1-7分別為:縱向約束結(jié)構(gòu)1、下牛腿2、鋼阻尼器3、縱向固定支座4、抗震擋塊5、主梁6、主塔7。
[0017]實施例:如圖1-4所示，本實施例具體涉及一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，該縱向約束結(jié)構(gòu)I設(shè)置于主梁6與主塔7的下牛腿2之間，主要由縱向固定支座4、鋼阻尼器3以及抗震擋塊5構(gòu)成，抗震擋塊5布置于主塔7的下牛腿2頂面外側(cè)(即遠離主塔7 —側(cè))，縱向固定支座4布置于主塔7的下牛腿2頂面內(nèi)側(cè)(即靠近主塔7 —側(cè))，在縱向固定支座4和抗震擋塊5之間布置有兩道鋼阻尼器3，此外，在縱向固定支座4沿橋向的前、后兩端同樣設(shè)置有鋼阻尼器3。
[0018]其中，
[0019]縱向固定支座4主要起支承主梁6以及靜力工況下固定約束主梁6的縱向位移，此外，需要給定縱向固定支座4 一個剪斷力，給定剪斷力的大小視實際獨塔斜拉橋工況確定，當超過其設(shè)計水平承載力時縱向固定支座4可被剪壞，失去約束作用，縱向固定支座4的具體形狀和類型并不唯一；
[0020]鋼阻尼器3為位于主塔7與主梁6之間的縱向減震耗能裝置，在靜力工況下，鋼阻尼器3與主塔7和主梁6之間緊貼而不相互作用，具有明確的滯回曲線，可平穩(wěn)轉(zhuǎn)化地震沖擊力，鋼阻尼器3的形狀、屈服力以及屈服位移可根據(jù)橋梁實際需求合理選擇，需要遵循的是，其屈服力應(yīng)不小于縱向固定支座4的給定剪斷力；
[0021]抗震擋塊5位于主塔7的下牛腿2頂面與主梁6之間，其主要功能是通過構(gòu)造措施限制主梁在地震工況下的極限位移，因此沿橋向設(shè)置的相鄰抗震擋塊5之間的間隔應(yīng)不小于地震最大位移，此處，抗震擋塊5的材質(zhì)可以是鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)，同時在其表面設(shè)置有橡膠緩沖墊層以作緩沖之用；可以理解的是，抗震擋塊5的形狀可以是長方形、楔形、梯形等。
[0022]如圖1-4所示，本實施例中大跨獨塔斜拉橋的縱向約束結(jié)構(gòu)I的工作方法如下:在靜力工況下，縱向固定支座4約束全橋的縱向位移；而在地震工況下，縱向固定支座4受地震水平力作用超過其給定剪斷力，縱向固定支座4剪斷后成為普通滑動支座提供滯回耗能，剪斷的瞬間縱向固定支座4將其所承受的縱向水平力平穩(wěn)傳遞給鋼阻尼器承受，減小地震響應(yīng)，此外，抗震擋塊在地震工況下限值主梁6的極限位移。
[0023]需要說明的是，
[0024](I)由于固結(jié)后溫度力很大，因此本實施例中的縱向約束結(jié)構(gòu)只適用于獨塔斜拉橋或下塔柱較高的雙塔斜拉橋；
[0025](2)在地震發(fā)生時，本實施例中縱向固定支座與鋼阻尼器組合，能夠使得受力傳遞實現(xiàn)平穩(wěn)過渡，效果優(yōu)于縱向固定支座與粘滯阻尼器之間的過渡，也遠遠優(yōu)于縱向滑動支座與阻尼器組合使用的效果，具體分析如下:
[0026]如果采用液壓粘滯阻尼器，由于其是速度依存型的，速度較小時阻尼力也小，當縱向固定支座剪斷瞬間，液壓粘滯阻尼器速度為零，抵抗外力的阻尼力也為零，而液壓粘滯阻尼器所受外力即為支座剪斷力，因此液壓粘滯阻尼器的位移和速度會迅速增大，無法實現(xiàn)對地震力的有效控制；同時，如果按照控制梁端位移和塔、梁間相對位移作為條件，則采用的四個粘滯阻尼器的最大阻尼合力也可能會小于縱向固定支座的剪斷力，因此在支座剪斷瞬間阻尼器遭到破壞；同時，不考慮縱向固定支座剪斷瞬間的沖擊力而進行地震反應(yīng)分析時，會高估粘滯阻尼器的耗能效果，但低估對粘滯阻尼器的位移要求；即使可以增大對粘滯阻尼器的阻尼系數(shù)要求，使得粘滯阻尼器的最大阻尼力不小于縱向固定支座的剪斷力，也由于粘滯阻尼器在沖擊力下力學性能不明確，不能保證粘滯阻尼器就能滿足抗震要求，而且經(jīng)濟性上的代價也比較大。上述分析表明粘滯阻尼器不能適用于此類結(jié)構(gòu)。
[0027]而本實施例中鋼阻尼器的阻尼力取決于位移，當縱向固定支座剪斷瞬間，塔、梁間相對位移為零，剪斷力平穩(wěn)過渡到上、下部分密貼的鋼阻尼器上，此時鋼阻尼器所受的水平力等于縱向固定支座的剪斷力；因此，只要鋼阻尼器的屈服力不小于縱向固定支座的剪斷力，則可保證縱向固定支座剪斷瞬間鋼阻尼器不屈服，之后鋼阻尼器在剪斷力和地震力共同作用下工作，由于鋼阻尼器力學模型明確，因此可以準確分析出支座剪斷后整個過程中結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，據(jù)此確定鋼阻尼器的最大位移和屈服力，所以不存在對鋼阻尼器耗能效果的高估問題，不會低估鋼阻尼器的位移需求；因此，只要鋼阻尼器的屈服力不小于支座的剪斷力，則兩種體系之間的轉(zhuǎn)換相對簡單，對鋼阻尼器的位移需求相對比較明確，在地震工況下，縱向固定支座與鋼阻尼器之間能實現(xiàn)平穩(wěn)過渡。
[0028]如果采用縱向滑動支座與阻尼器組合，無論采用粘滯阻尼器還是鋼阻尼器，靜載受力狀態(tài)和地震受力狀態(tài)之間可平穩(wěn)過渡，可以準確確定阻尼器各項參數(shù)，確保阻尼器安全和減震效果，但是在靜力作用下，主梁對橋塔的傳力點高，塔底彎矩大受力不利，且主梁縱向位移大，伸縮縫規(guī)格大易破壞、行車舒適性不佳。
[0029]而本實施例中在靜力作用下縱向固定支座固結(jié)，降低縱向水平力在橋塔上的傳力點，減小塔底彎矩改善受力，主梁縱向位移小，從而減小梁端伸縮縫規(guī)格、增強伸縮縫耐久性、提高行車舒適性。
【權(quán)利要求】
1.一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，位于所述大跨獨塔斜拉橋的主梁與主塔下牛腿之間，其特征在于所述縱向約束結(jié)構(gòu)主要由縱向固定支座、鋼阻尼器組合件以及抗震擋塊構(gòu)成，所述鋼阻尼器位于所述縱向固定支座和所述抗震擋塊之間，其中所述縱向固定支座的給定剪斷力不大于所述鋼阻尼器的屈服應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，其特征在于所述縱向固定支座布置于所述下牛腿的內(nèi)側(cè)，所述抗震擋塊布置于所述下牛腿的外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，其特征在于所述抗震擋塊為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，其表面覆有橡膠緩沖墊層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大跨獨塔斜拉橋縱向約束結(jié)構(gòu)，其特征在于所述縱向固定支座的前、后兩端也布置有所述鋼阻尼器。
【文檔編號】E01D11/04GK204252000SQ201420641001
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】李文勃, 沈祺, 曾進忠, 盧永成, 常付平 申請人:上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司