一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系制造技术

一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系，包括若干个预制桩基，预制桩基上有预制下承台，预制下承台通过摇摆组件连接有预制上承台，预制上承台固接有预制桥墩，预制梁盖连接在预制桥墩顶端，预制桥墩的顶端面固接有十字形预埋钢板，预制梁盖底面开设有十字形槽；十字形预埋钢板与十字形槽相适配；预制桥墩内竖直穿设有若干个预应力钢筋；预应力钢筋分别锚固在预制梁盖顶面和预制下承台底面；本发明专利技术的结构体系基于滚动板、十字形预埋钢板的墩顶摇摆构造、预应力钢筋、可更换耗能元件、自复位元件，可以在地震作用下进行摇摆，延长结构自振周期，削弱结构的地震响应，并提供自复位能力和耗能能力，有效降低桥梁的残余位移和局部损伤。位移和局部损伤。位移和局部损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系


[0001]本专利技术涉及桥梁工程与地震工程
，特别是涉及一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系。

技术介绍

[0002]预制装配式桥梁以其施工周期短、结构构件质量优异、对环境影响较小等优势性能，迅速得到了桥梁建造者的青睐，成为桥梁快速施工中的研究热点。但是，装配式桥梁建设仍存在一些问题。
[0003]一方面，目前的桥梁预制装配技术主要围绕上部结构、桩基础以及墩柱展开，而承台由于重量过大，运输和吊装较为困难，其施工方式仍然以现浇为主，极大地限制了预制桥梁结构的建造速度。另一方面，装配式桥梁的构件抗震性能较弱，制约了其在强震区推广使用。
[0004]对此，有专家和学者提出了通过摇摆自复位实现桥梁震后低损伤和可快速修复的摇摆桥梁体系来提高装配式桥梁的抗震韧性。然而，现有摇摆桥梁体系主要包括摇摆基础和摇摆桥墩两种形式，其中摇摆基础结构由于土体变形会导致桥梁结构的震后残余变形，影响桥梁震后可恢复性能；摇摆桥墩结构存在开合界面尺寸较小，影响耗能元件布置及变形，导致耗能效率较低的问题。
[0005]同时，现阶段的研究多基于单柱摇摆，双柱摇摆桥梁的研究开展得较少。而双柱桥墩作为桥梁工程中一种常见的下部结构形式，广泛应用于城市高架桥的实际工程中。与单柱桥墩相比，双柱桥墩能一定程度地打破桥面车道的限制，缓解城市交通拥堵问题，还能减少单柱桥面侧翻的风险，此外，双柱桥墩在抗震能力方面的表现更加良好。
[0006]综上所述，装配式桥梁建设中存在着承台重量过大不宜装配，现有摇摆桥梁体系的形式较难满足城市桥梁抗震韧性重大需求，以及单柱桥墩在城市桥梁实际工程中存在横向稳定性等问题。因此，亟需提出一种可实现桥梁结构桩基
‑
承台
‑
桥墩
‑
上部结构全装配的、具有较高耗能能力和较好自复位性能的新型双柱式摇摆桥梁结构体系。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0008]一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系，包括两个摇摆支撑机构，两个所述摇摆支撑机构的顶端安装有同一预制梁盖；所述摇摆支撑机构包括若干个预制桩基，若干所述预制桩基顶端固接有同一预制下承台，所述预制下承台的顶面通过摇摆组件连接有预制上承台，所述预制上承台的顶面竖直固接有预制桥墩，所述预制梁盖连接在所述预制桥墩顶端；所述预制桥墩的顶端面中部固接有十字形预埋钢板，所述预制梁盖底面与所述十字形预埋钢板对应的位置开设有十字形槽；所述十字形预埋钢板与所述十字形槽相适配；所述预制桥墩内竖直穿设有若干个预应力钢筋；所述预应力钢筋的顶端由下
到上贯穿所述预制梁盖并锚固在所述预制梁盖的顶面，所述预应力钢筋的底端由上到下贯穿所述预制上承台和所述预制下承台并锚固在所述预制下承台的底面。
[0009]优选的，所述十字形预埋钢板的顶端面整体呈球弧面；所述十字形槽的槽底整体呈球弧面并与所述十字形预埋钢板的顶端面相适配。
[0010]优选的，所述十字形预埋钢板的顶端面和侧面相交所成棱角处为与两面相切的圆角面；所述十字形槽的槽底与槽侧壁相交所成棱角处为与两面相切的圆角面。
[0011]优选的，所述十字形槽的槽壁固接有薄钢板。
[0012]优选的，所述摇摆组件包括布置于所述预制下承台顶面四个角位置的四个可更换耗能元件和布置于所述预制下承台顶面每个边中部的四个自复位元件；四个所述可更换耗能元件和四个所述自复位元件的底面均固接于所述预制下承台且顶面均固结于所述预制上承台。
[0013]优选的，所述预制下承台的顶面中部开设有凹槽，所述预制上承台的底面中部形成有凸台，所述凸台与所述凹槽相适配且均呈倒立梯形台结构；所述滚动板的底面为平面并与所述凹槽槽底抵接，所述滚动板的底面与四个侧面相交所成棱角处呈圆角面。
[0014]优选的，所述预制上承台和预制下承台均在与所述可更换耗能元件对应位置预埋有第一钢板，所述可更换耗能元件上下均固接有连接钢板，并通过锚栓与所述预埋第一钢板连接；所述预制上承台和预制下承台均在与所述自复位元件对应位置预埋有第二钢板，所述自复位元件的顶面和底面通过锚栓与所述预埋第二钢板固定连接。
[0015]本专利技术公开了以下技术效果：1.本专利技术的结构体系基于滚动板、球弧顶端面十字形预埋钢板的墩顶摇摆构造、预应力钢筋、可更换耗能元件、自复位元件，可以确保结构体系在正常使用状态下与传统桥梁结构体系无异，而在地震作用下顺利进行摇摆，延长结构自振周期，削弱结构的地震响应，同时提供自复位能力和耗能能力，有效降低桥梁的残余位移和局部损伤。
[0016]2.本专利技术提出的分离式承台：一方面可以减少承台重量，有助于实现桥梁建造的全预制装配施工，便于充分发挥出预制装配式桥梁的优势；另一方面将传统桥梁桩基础的承台一分为二，使承台上部能够在地震作用下摇摆，从而在基础部位隔断地震传播途径，达到减隔震的目的；此外，分离式上下承台之间可以提供较大空间，利于合理布置各类功能元件，为实现新型桥梁结构体系较好的自复位性能和较高的耗能能力提供了充分条件。
[0017]3.本专利技术的滚动板底面为平面且棱角处为圆角面，可保证在正常使用时能较好承受上部传递而来的荷载，在地震作用下更好的实现摇摆，同时圆角面处理避免了传统摇摆桥梁承台或墩柱底部在摇摆过程中局部承压导致保护层混凝土的剥落和脚点混凝土的压碎。
[0018]4.本专利技术的预应力钢筋沿靠近预制桥墩的四条侧棱设置，让桥梁各个方向的摇摆都能实现自复位，相较于桥墩中部设预应力筋可增大体系的自复位力和抗倾覆力矩，提高稳定性；另外，该布置方案也对体系的延性以及水平抗力有一定改善。
[0019]5.本专利技术的桥墩与上部结构的连接方式为类似销栓的柔性摇摆连接，即墩顶设有球弧顶端面十字形预埋钢板插入盖梁开设的十字形槽。一方面，该方式作为销栓构造仅能传递剪力而不传递弯矩，有效降低摇摆桥梁在释放墩底弯矩时显著增加的墩顶同上部结构连接处的弯矩需求，避免墩顶出现塑性破坏；另一方面，十字形预埋钢板顶端面和十字形槽
底面均呈整体球弧面，在发挥销栓作用的同时，能顺利进行摇摆，并且在预应力钢筋的作用下保证墩顶连接处实现震后可自复位。
[0020]6.本专利技术的结构体系能将一般震后的损伤和破坏限制在功能元件上，保证主体结构在小震、中震、大震下保持弹性，降低修复成本、缩短修复时间，在巨震下不倒塌。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术整体轴视图及局部剖视图；图2为本专利技术预制桥墩顶端和预制梁盖底面构造和装配示意图；图3为本专利技术预制上承台轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系，其特征在于，包括：两个摇摆支撑机构，两个所述摇摆支撑机构的顶端安装有同一预制梁盖（1）；所述摇摆支撑机构包括若干个预制桩基（5），若干所述预制桩基（5）顶端固接有同一预制下承台（4），所述预制下承台（4）的顶面通过摇摆组件连接有预制上承台（3），所述预制上承台（3）的顶面竖直固接有预制桥墩（2），所述预制梁盖（1）连接在所述预制桥墩（2）顶端；所述预制桥墩（2）的顶端面中部固接有十字形预埋钢板（21），所述预制梁盖（1）底面与所述十字形预埋钢板（21）对应的位置开设有十字形槽（12）；所述十字形预埋钢板（21）与所述十字形槽（12）相适配；所述预制桥墩（2）内竖直穿设有若干个预应力钢筋（6）；所述预应力钢筋（6）的顶端由下到上贯穿所述预制梁盖（1）并锚固在所述预制梁盖（1）的顶面，所述预应力钢筋（6）的底端由上到下贯穿所述预制上承台（3）和所述预制下承台（4）并锚固在所述预制下承台（4）的底面。2.根据权利要求1所述的一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系，其特征在于：所述十字形预埋钢板（21）的顶端面整体呈球弧面；所述十字形槽（12）的槽底整体呈球弧面并与所述十字形预埋钢板（21）的顶端面相适配。3.根据权利要求1所述的一种基于承台和墩顶摇摆的全装配式双柱桥梁结构体系，其特征在于：所述十字形预埋钢板（21）的顶端面和侧面相交所成棱角处为与两面相切的圆角面；所述十字形槽（12）的槽底与槽侧壁相交所成棱角处为与两面相切的圆角面。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏俊省，娄策翔，李忠献，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：