【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁工程，具体涉及墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系。
技术介绍
1、随着人们对地震及其致灾机理认识的不断加深，桥梁抗震设防理论与方法得到了不断发展，从早期的基于强度的抗震设计，到目前国内外城市和公路桥梁抗震设计规范普遍采用的基于延性的抗震设计理念与方法。基于延性的抗震设计方法允许桥墩等桥梁主体结构在强震中发生塑性铰损伤、桥梁结构发生较大变形但不至于发生倒塌破坏。但无论是震前、震中还是震后，桥墩作为主要竖向承载构件，一旦发生严重损伤，将严重影响其承载能力。桥墩塑性损伤产生较大的残余变形导致桥梁在震后难以快速恢复功能，甚至难以修复，严重影响震后应急救援和灾后生产生活恢复。特别是城市桥梁，地震后不能及时恢复通行功能，将严重影响震后城市功能的快速恢复，造成严重的社会经济影响。因此，以桥梁抗倒塌为设防目标的城市桥梁延性抗震设计方法已经不能满足韧性城市的发展要求，桥梁抗震设计应逐步向具有易修复、可快速恢复的韧性桥梁设计转变。同时，将强震区桥梁墩柱竖向承载功能和水平抗震功能耦合在一起，大幅增加墩柱配筋或采用减隔震支座/装置，从而造成造价显著增加。韧性桥梁是韧性城市交通基础设施的关键节点，其目标是在强震作用下城市桥梁不仅仅要满足不倒塌的基本性能目标，更需要注重震后桥梁功能的可恢复性以及易修复性，从而避免由于城市桥梁功能的丧失造成更严重的不利社会经济影响。发展可恢复功能和可修复的韧性桥梁是国内外正在发展的高性能桥梁结构新理念和新型结构体系是实现韧性桥梁的关键。
技术实现思路
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2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，包括从上往下顺次连接设置的主梁、桥墩、墩底缩尺区域和台座，所述主梁于桥墩的顶部连接部位设有铰接构造结构，所述墩底缩尺区域与台座的连接部位外侧设有抗滑移构造结构，所述墩底缩尺区域外侧设有板式耗能装置，所述板式耗能装置的一端与桥墩连接，另一端与台座连接，所述桥墩与台座的周向设有若干将二者连接的无粘结预应力钢绞线，所述无粘结预应力钢绞线的一端固定连接于桥墩上，另一端固定于台座上。
4、进一步，所述铰接构造结构包括橡胶垫、保护钢板、凸榫和凹槽，所述凸榫设置于主梁上，所述凹槽设置于桥墩的上端，所述凸榫设置于凹槽内，所述橡胶垫设置于桥墩上端的接触平面上，所述保护钢板设置于橡胶垫上，所述主梁安装压紧于保护钢板上。
5、进一步，所述抗滑移构造结构包括限位器和钢垫板，所述钢垫板设置于墩底缩尺区域和台座的接触面之间，所述限位器周向设置于墩底缩尺区域的外侧，且固定于台座上。
6、进一步，所述板式耗能装置的上端和下端分别与桥墩内的预审钢筋和台座内的预设钢筋连接。
7、进一步，所述桥墩的侧面四周预设有孔道，所述桥墩的上端侧面和台座的上端侧面均设有锚固部位，所述无粘结预应力钢绞线穿过孔道，且两端分别锚固于桥墩和底座的锚固部位上。
8、进一步，所述墩底缩尺区域为桥墩的一部分，且二者一体化预制浇注。
9、进一步，所述墩底缩尺区域的外侧设有外包钢板，所述外包钢板将板式耗能装置包覆在内，且所述外包钢板的外轮廓与桥墩的外表面齐平。
10、进一步，所述板式耗能装置包括内侧套接钢板、外侧套接钢板、横向耗能弹簧和竖向耗能弹簧，所述内侧套接钢板套接于墩底缩尺区域外侧，所述外侧套接钢板套接于内侧套接钢板的外侧，且所述内侧套接钢板和外侧套接钢板之间设有安装间距，若干所述横向耗能弹簧设置于安装间距内，且横向耗能弹簧的两端分别固定于内侧套接钢板的外侧面上和外侧套接钢板的内侧面上，所述竖向耗能弹簧的一端固定于内侧套接钢板的下端面上，另一端固定连接于台座上。
11、进一步，所述板式耗能装置的外侧设有钢绞线预应力补偿装置，所述钢绞线预应力补偿装置包括锥形套接钢板，所述锥形套接钢板的圆周方向设有若干倾斜的滑槽，所述滑槽的底面长度方向上设有若干限位孔，所述滑槽的内部设有滑块，所述滑块上设有安装孔，所述安装孔内设有顶杆，所述顶杆的外侧套接有顶升弹簧，所述顶升弹簧的一端固定于滑块上，所述顶升弹簧的另一端固定于顶杆的端部，所述顶杆的端部设有套环，所述套环套接于无粘结预应力钢绞线上，所述滑槽内设有牵引弹簧，所述牵引弹簧的一端固定于滑块上，所述牵引弹簧的另一端固定于台座上。
12、进一步，所述滑槽的两侧对称设有挡板，所述挡板的一侧固定锥形套接钢板上。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、本专利技术涉及的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，通过合理设计桥墩与主梁的铰接关系、桥墩与台座的抗滑移关系，可以实现正常运营状态下桥梁体系的合理受力和在地震作用下桥墩摇摆隔震并实现自复位的双重功能。本专利技术提供的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系适用于各种规则及非规则桥墩，工作原理清晰，实用可靠，选用的材料均为常规材料，因此造价与维护成本低，具有一定的工程应用价值。
15、本专利技术的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：包括从上往下顺次连接设置的主梁(1)、桥墩(2)、墩底缩尺区域(3)和台座(12)，所述主梁(1)于桥墩(2)的顶部连接部位设有铰接构造结构，所述墩底缩尺区域(3)与台座(12)的连接部位外侧设有抗滑移构造结构，所述墩底缩尺区域(3)外侧设有板式耗能装置(9)，所述板式耗能装置(9)的一端与桥墩(2)连接，另一端与台座(12)连接，所述桥墩(2)与台座(12)的周向设有若干将二者连接的无粘结预应力钢绞线(11)，所述无粘结预应力钢绞线(11)的一端固定连接于桥墩(2)上，另一端固定于台座(12)上。
2.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述铰接构造结构包括橡胶垫4、保护钢板(5)、凸榫(6)和凹槽(7)，所述凸榫(6)设置于主梁(1)上，所述凹槽(7)设置于桥墩(2)的上端，所述凸榫(6)设置于凹槽(7)内，所述橡胶垫4设置于桥墩(2)上端的接触平面上，所述保护钢板(5)设置于橡胶垫4上，所述主梁(1)安装压紧于保护钢板(5)上。
3.根据权利要求1所述
4.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述板式耗能装置(9)的上端和下端分别与桥墩(2)内的预审钢筋和台座(12)内的预设钢筋连接。
5.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述桥墩(2)的侧面四周预设有孔道，所述桥墩(2)的上端侧面和台座(12)的上端侧面均设有锚固部位，所述无粘结预应力钢绞线(11)穿过孔道，且两端分别锚固于桥墩(2)和底座的锚固部位上。
6.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述墩底缩尺区域(3)为桥墩(2)的一部分，且二者一体化预制浇注。
7.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述墩底缩尺区域(3)的外侧设有外包钢板(14)，所述外包钢板(14)将板式耗能装置(9)包覆在内，且所述外包钢板(14)的外轮廓与桥墩(2)的外表面齐平。
8.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述板式耗能装置(9)包括内侧套接钢板(91)、外侧套接钢板(94)、横向耗能弹簧(95)和竖向耗能弹簧(93)，所述内侧套接钢板(91)套接于墩底缩尺区域(3)外侧，所述外侧套接钢板(94)套接于内侧套接钢板(91)的外侧，且所述内侧套接钢板(91)和外侧套接钢板(94)之间设有安装间距，若干所述横向耗能弹簧(95)设置于安装间距内，且横向耗能弹簧(95)的两端分别固定于内侧套接钢板(91)的外侧面上和外侧套接钢板(94)的内侧面上，所述竖向耗能弹簧(93)的一端固定于内侧套接钢板(91)的下端面上，另一端固定连接于台座(12)上。
9.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述板式耗能装置(9)的外侧设有钢绞线预应力补偿装置，所述钢绞线预应力补偿装置包括锥形套接钢板(16)，所述锥形套接钢板(16)的圆周方向设有若干倾斜的滑槽(17)，所述滑槽(17)的底面长度方向上设有若干限位孔(20)，所述滑槽(17)的内部设有滑块(19)，所述滑块(19)上设有安装孔，所述安装孔内设有顶杆(22)，所述顶杆(22)的外侧套接有顶升弹簧(21)，所述顶升弹簧(21)的一端固定于滑块(19)上，所述顶升弹簧(21)的另一端固定于顶杆(22)的端部，所述顶杆(22)的端部设有套环(23)，所述套环(23)套接于无粘结预应力钢绞线(11)上，所述滑槽(17)内设有牵引弹簧(24)，所述牵引弹簧(24)的一端固定于滑块(19)上，所述牵引弹簧(24)的另一端固定于台座(12)上。
10.根据权利要求9所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述滑槽(17)的两侧对称设有挡板(18)，所述挡板(18)的一侧固定锥形套接钢板(16)上。
...【技术特征摘要】
1.一种墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：包括从上往下顺次连接设置的主梁(1)、桥墩(2)、墩底缩尺区域(3)和台座(12)，所述主梁(1)于桥墩(2)的顶部连接部位设有铰接构造结构，所述墩底缩尺区域(3)与台座(12)的连接部位外侧设有抗滑移构造结构，所述墩底缩尺区域(3)外侧设有板式耗能装置(9)，所述板式耗能装置(9)的一端与桥墩(2)连接，另一端与台座(12)连接，所述桥墩(2)与台座(12)的周向设有若干将二者连接的无粘结预应力钢绞线(11)，所述无粘结预应力钢绞线(11)的一端固定连接于桥墩(2)上，另一端固定于台座(12)上。
2.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述铰接构造结构包括橡胶垫4、保护钢板(5)、凸榫(6)和凹槽(7)，所述凸榫(6)设置于主梁(1)上，所述凹槽(7)设置于桥墩(2)的上端，所述凸榫(6)设置于凹槽(7)内，所述橡胶垫4设置于桥墩(2)上端的接触平面上，所述保护钢板(5)设置于橡胶垫4上，所述主梁(1)安装压紧于保护钢板(5)上。
3.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述抗滑移构造结构包括限位器(8)和钢垫板，所述钢垫板设置于墩底缩尺区域(3)和台座(12)的接触面之间，所述限位器(8)周向设置于墩底缩尺区域(3)的外侧，且固定于台座(12)上。
4.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述板式耗能装置(9)的上端和下端分别与桥墩(2)内的预审钢筋和台座(12)内的预设钢筋连接。
5.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述桥墩(2)的侧面四周预设有孔道，所述桥墩(2)的上端侧面和台座(12)的上端侧面均设有锚固部位，所述无粘结预应力钢绞线(11)穿过孔道，且两端分别锚固于桥墩(2)和底座的锚固部位上。
6.根据权利要求1所述的墩梁铰接非贯穿式预应力自复位桥梁抗震体系，其特征在于：所述墩底缩尺区域(3)为桥墩(2)的一部分，且二者一体化预制浇注。
【专利技术属性】
技术研发人员：贾俊峰，边嘉琛，庞伟，朱安静，马骏，张博，江昊，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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