本实用新型专利技术公开了一种可更换减震耗能型双肢高墩系梁，涉及桥梁结构抗震与减震技术领域，包括刚杆和刚杆两端的连接结构，连接结构包括转板、耳板和端板，端板与两侧的双肢高墩固定连接，耳板焊接在端板的板面上，转板一端与刚杆焊接，另一端通过同心轴与耳板连接，在耳板与转板相接触的面上围绕同心轴设有圆环形的凹槽，在转板与耳板相接触的面上沿着凹槽的圆周方向均匀设有多个槽孔，槽孔与凹槽相互连通，在凹槽和槽孔内灌注有凝固成一个整体的软铅。本系梁可以代替传统上使用的钢筋混凝土系梁，不仅可以降低桥墩的计算高度、提高静力稳定性,也可以在地震中进行耗能，提高桥墩的抗震能力，震后易更换。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及桥梁结构抗震与减震
技术介绍
随着中国西部大开发及“一带一路”政策的实施，西部交通建设进入一个新的发展期。那里地势险峻，地形多为沟壑、陡坡，对桥梁工程的设计和施工建设提出了更高的要求，相继出现了大量高墩甚至是超高墩大跨连续刚构桥。其中双肢桥墩是此类桥梁的常用墩型，且此类桥墩的墩高常设置为40米至200米（大于100米即认为是超高墩桥梁），为了降低其计算高度、增加稳定性，则双肢墩之间需要设置系梁，传统上均采用钢筋混凝土系梁。由于现行桥梁抗震设计规范只针对墩高低于40米的桥梁，所以对于高墩及超高墩桥梁的抗震性能的规定和研究均非常落后。近些年的震害表明，钢筋混凝土系梁在地震中容易破坏失效是双肢高墩桥梁的常见震害，如果其设置不合理还会导致高墩墩身出现多处塑性铰，对震后加固带来了极大困难。西部地区地震带分布较广，所以对于高墩桥梁的抗震设计要求很高。所以，对于系梁的合理设置，并提高其减震性能，保护桥梁主体桥墩结构，降低桥梁震害损毁，对于双肢高墩桥梁的抗震性能具有重大的理论和适用价值。
结构抗震减震控制的核心目的是在主体结构上加装附加耗能系统从而转移或耗散主体结构的地震能量，以保护主体结构在地震作用下不致破坏或将震损程度降至最低。但是，如果能将结构中的非主要受力部件替换为兼具其静、动力性能的减震控制装置，则可以达到对主体结构进行减震控制的目的。所以，鉴于双肢高墩系梁的静动力功能，开发能够替代传统钢筋混凝土系梁的装置，既能满足提高高墩静力稳定性的功能，又能在地震作用下提供耗能功能，且震后可更换、易复位，将对双肢高墩桥梁的抗震设计具有重要的工程意义和适用价值。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可更换减震耗能型双肢高墩系梁，本系梁可以代替传统上使用的钢筋混凝土系梁，降低桥墩的计算高度、提高静力稳定性；同时此系梁具有减震耗能的功能，在地震作用下可以转移和耗散桥梁主体结构承受的地震能量，从而保护桥墩免遭破坏或将震损程度降至最低；若桥梁遭遇强震导致本系梁发生破坏，则本系梁可以在不改变主体结构的情况进行更换；本系梁安装简单、布置灵活，可在桥墩施工完成后进行装配安装，不影响桥梁的正常施工。
为解决上述问题，本技术采取的技术方案是：一种可更换减震耗能型双肢高墩系梁，该系梁包括中部的刚杆和刚杆两端对称设置的连接结构，所述连接结构包括转板、耳板和端板，所述端板用于与两侧的双肢高墩固定连接，所述耳板焊接在端板的板面上，所述转板一端与刚杆焊接，另一端通过同心轴与耳板连接，在耳板与转板相接触的面上围绕同心轴设有圆环形的凹槽，在转板与耳板相接触的面上沿着凹槽的圆周方向均匀设有多个槽孔，所述槽孔与凹槽相互连通，在所述凹槽和槽孔内灌注有凝固成一个整体的软铅。
优选的，所述端板竖直设置，在端板上设有螺纹孔，所述端板通过螺栓与双肢高墩固定连接。
优选的，所述耳板竖直设置，所述耳板的外侧端呈圆弧形，所述转板与耳板的连接端呈半圆形，在耳板和转板上开有可相互对正的轴孔，所述同心轴穿过轴孔。
优选的，在耳板上还设有与凹槽连通的用于灌注液态软铅的注液孔。
与现有双肢高墩系梁相比，本技术的优点如下：1）本技术可以代替现有的钢筋混凝土系梁，降低高墩计算高度、提高其受压稳定性；2）本技术可以在地震作用下转移和耗散主体结构本应承受的地震能量，从而起到减震耗能的作用，降低主体结构地震损坏；3）本技术对于凡是采用双肢高墩的桥梁结构均适用，可以根据结构形式在不同位置灵活布置，不影响主体结构施工进度，且震后易于更换。
附图说明
图1为本技术结构示意图；
图2为图1的俯视结构示意图；
图3为本技术使用状态下的结构示意图。
其中，1、刚杆，2、转板，3、耳板，4、端板，5、同心轴，6、凹槽，7、槽孔，8、螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明：如图1、图2、图3所示的一种可更换减震耗能型双肢高墩系梁，该系梁包括中部的刚杆1和刚杆1两端对称设置的连接结构，所述连接结构包括转板2、耳板3和端板4，所述端板4用于与两侧的双肢高墩固定连接，所述耳板3焊接在端板4的板面上，所述转板2一端与刚杆1焊接，另一端通过同心轴5与耳板3连接，在耳板3与转板2相接触的面上围绕同心轴5设有圆环形的凹槽6，在转板2与耳板3相接触的面上沿着凹槽6的圆周方向均匀设有多个槽孔7，所述槽孔7与凹槽6相互连通，在所述凹槽6和槽孔7内灌注有凝固成一个整体的软铅。
端板4竖直设置，在端板4上设有螺纹孔8，所述端板4通过螺栓与双肢高墩固定连接。所述耳板3竖直设置，所述耳板3的外侧端呈圆弧形，所述转板2与耳板3的连接端呈半圆形，在耳板3和转板2上开有可相互对正的轴孔，所述同心轴5穿过轴孔。在耳板3上还设有与凹槽6连通的用于灌注液态软铅的注液孔。
首先制作各组成构件，其中端板4上预留螺纹孔8，用以将本系梁与两侧高墩之间进行铆接，在耳板3上开挖圆环形凹槽6，对应凹槽6的位置在耳板3上预留灌注液态软铅的注液孔，然后将端板4和耳板3按照设计位置进行牢固焊接；接着制作转板2，在转板2上对应耳板3上凹槽6的位置，沿圆周方向每隔一定角度均匀开挖槽孔7，槽孔7与耳板3上的凹槽6等宽，宽度取3厘米到20厘米，进而将耳板3和转板2通过同心轴5进行连接，同心轴5穿过耳板3和转板2，通过对同心轴5施加一定的压力压紧耳板3和转板2，同时不会对耳板3和转板2的相对转动产生影响，所以在耳板3和转板2的接触面上涂抹永久性润滑油；刚杆1由一定厚度的钢板焊接而成，然后将刚杆1和转板2按照设计位置进行牢固焊接；最后通过耳板3上的注液孔灌注液态软铅，待灌满后封闭注液孔，直至软铅凝固成型，则本系梁制作完成。
本技术的具体工作原理如下：将本系梁可以设置在双肢高墩之间，代替传统的钢筋混凝土系梁，降低双肢高墩的计算高度、提高其受压稳定性，发挥本系梁的静力工作性能；当高墩桥梁承受地震作用时，双肢高墩在水平地震力的作用下会发生弯曲变形，进而在系梁端部就会产生较大的弯矩动力响应和转动变形，从而会引发转板2和耳板3的相对转动，由于软铅的刚度较小，所以转板2和耳板3的相对转动会带动软铅发生剪切塑流耗能现象，以此来达到耗散双肢高墩墩身地震能量的功能，减小主体结构的地震响应，降低主体结构的地震损坏程度，发挥本系梁的减震耗能动力工作性能；当遭遇强震时，若本系梁发生损坏，则可以迅速更换，降低高墩桥梁的加固难度。
本系梁具体尺寸的选择如下，首先根据实际双肢高墩结构的外形尺寸、桥墩布置位置、主体结构自振周期、静动力刚度等确定本系梁的几何尺寸、轴向刚度、弯曲刚度及各组成构件的外形尺寸；进而计算桥梁结构分别在小震、中震和大震等设计地震作用下的结构动力响应，通过计算结果确定本系梁的最佳设置数量、位置、单个系梁端部耗能减震控制的最优出力及转动位移，根据最优结果再确定耳板3上开挖的凹槽6的半径、宽度及深度和转板2上开挖的槽孔7的数量、宽度、长度及深度。其中耳板3的凹槽6和转板2上的槽孔7的宽度均应保证在3厘米至20厘米之间，深度应保证在2厘米至8厘米之间，耳板3上的凹槽6的内径可取10厘米到30厘米之间，转板2上的槽孔7本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可更换减震耗能型双肢高墩系梁，其特征是：该系梁包括中部的刚杆（1）和刚杆（1）两端对称设置的连接结构，所述连接结构包括转板（2）、耳板（3）和端板（4），所述端板（4）用于与两侧的双肢高墩固定连接，所述耳板（3）焊接在端板（4）的板面上，所述转板（2）一端与刚杆（1）焊接，另一端通过同心轴（5）与耳板（3）连接，在耳板（3）与转板（2）相接触的面上围绕同心轴（5）设有圆环形的凹槽（6），在转板（2）与耳板（3）相接触的面上沿着凹槽（6）的圆周方向均匀设有多个槽孔（7），所述槽孔（7）与凹槽（6）相互连通，在所述凹槽（6）和槽孔（7）内灌注有凝固成一个整体的软铅。
【技术特征摘要】
1.一种可更换减震耗能型双肢高墩系梁，其特征是：该系梁包括中部的刚杆（1）和刚杆（1）两端对称设置的连接结构，所述连接结构包括转板（2）、耳板（3）和端板（4），所述端板（4）用于与两侧的双肢高墩固定连接，所述耳板（3）焊接在端板（4）的板面上，所述转板（2）一端与刚杆（1）焊接，另一端通过同心轴（5）与耳板（3）连接，在耳板（3）与转板（2）相接触的面上围绕同心轴（5）设有圆环形的凹槽（6），在转板（2）与耳板（3）相接触的面上沿着凹槽（6）的圆周方向均匀设有多个槽孔（7），所述槽孔（7）与凹槽（6）相互连通，在所述凹槽（6）和槽孔（7）内灌注有凝固成一个整体的软铅。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，李亚峰，安蕊梅，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：新型
国别省市：河北;13
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