[發明專利]高架橋下部構造及其設計方法

無效

• 申請號: 00120159.X
• 申請日: 2000-06-01
• 公開（公告）號: CN1277288A
• 公開（公告）日: 2000-12-20
• 發明（設計）人: 大內一;岡野素之;涌井一;松本信之;曾我部正道;在田浩之;大屋戶理明
• 申請（專利權）人: 株式會社大林組;財團法人鐵道總合技術研究所
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E04C3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 黃力行

本發明涉及一種高架橋，特別是涉及一種鐵路高架橋下部構造及其設計方法。

而且，本發明涉及用于加強其剪切破壞優先于彎曲破壞的RC構件的抗震加強法，以抵抗地震。

而且，本發明涉及一種具有抗震性能的抗震框架結構及其設計方法，特別是適用于在道路、鐵路等領域使用的高架橋的下部構造的抗震框架結構和設計方法。

鐵路和運輸工具例如汽車行駛的橋梁從狹義上講包括跨過河流、海峽等的橋梁，還包括在街道連續架設的所謂高架橋。從有效利用土地的觀點上講，這種高架橋在道路、鐵路或河流上空連續架設，而在立體交叉的高架橋下的道路或鐵路也有助于減緩交通堵塞。

另外，在許多情況下，這種高架橋下部構造通常構造成鋼筋混凝土(RC)的剛性框架結構，但在設計/施工期間，地震時高架橋本身的穩固性，以及運輸車輛行駛的安全性必須充分的加以研究。

在這種情況下，本申請人等提出了這種高架橋下部構造，減震器-支柱布置在鋼筋混凝土剛性框架內，已經發現這種構造提高了抗震性能和行駛安全性。

然而，還沒有制定任何抗震設計方法，可有效和經濟的確保抗震性能和行駛安全性的設計技術等待發展。

而且，與彎曲破壞不同，RC構件的剪切破壞發展迅速，而且缺乏延展性，在許多情況下，對結構產生致命的危害。特別是，由地震荷載的作用引起的柱材料的剪切破壞在許多情況下對結構產生極大破壞，而且，對于具有小的剪跨比和其上作用有大的軸向力的短柱等來說，在大的軸向應力和剪切應力的合成作用下，柱芯部的混凝土突然破壞，并且，柱快速的損失其荷載支承能力。

因此，在結構設計中，必須防止最大程度的剪切破壞，而且，對于剪切破壞很可能先發生的當前RC構件來說，抗震加強是必須的，例如圍繞其周邊卷繞碳纖維和卷繞鋼板。

在該方法中，有可能增強RC構件的剪切荷載支承能力，并防止以后發生的剪切破壞，但另一方面，由于碳纖維必須繞整個構件長度圍繞，因此，施工時間太長，從經濟的觀點來看，這種抗震加強法不一定是最優的。

而且，在RC剛性框架內布置有減震器-支柱的高架橋的下部構造大有前途，因為如上所述其抗震性能大大加強。但是，當鋼框架偏心支撐布置在RC剛性框架內，且減震器夾在鋼框架偏心支撐和RC剛性框架之間時，而且，當減震器具有小的允許變形量，例如滯后的剪切破壞，在大地震中，減震器首先斷裂，但仍存在一個問題，即RC剛性框架的展延性不能有效利用。

而且，當減震器以較小的變形斷裂時，減震器或RC剛性框架的荷載支承能力必須增加，但在這種情況下，實際上需要地基和樁以增加荷載支承能力，結果，整個結構具有大的截面，導致成本問題。

因此，本發明的一個目的是提供一種高架橋下部構造，及其設計方法，其中抗震性能和行駛安全性可有效和經濟的得到保證。

本發明的另一個目的是提供一種RC框架的抗震加強法，該框架中不需要更多的施工時間即可預先防止剪切破壞。

本發明的另一個目的是提供一種抗震框架結構及其設計方法，不需要提供具有大截面的減震器或RC剛性框架即可增強抗震性能。

對于前述目的，本發明提供了一種高架橋下部構造的設計方法，以設計出一種高架橋下部構造，該高架橋下部構造包括RC剛性框架和布置在一個結構平面內的減震器-支柱。該方法的步驟包括：在假定的地震運動中，設定下部構造的目標延度系數μ_d和目標固有周期T_d；從對應于假定的地震運動的屈服地震系數譜中獲得對應于目標延度系數μ_d和目標固有周期T_d的屈服地震系數，以提供設計地震系數K_b，并獲得對應于目標固有周期T_d的目標屈服剛度K_d；利用設計地震系數K_b獲得設計水平荷載支承能力H_d，并從目標屈服剛度K_d獲得對應于設計水平荷載支承能力H_d的位移作為設計屈服位移δ_d；將設計水平荷載支承能力H_d分解成由RC剛性框架承受的水平力H_f和由減震器-支柱承受的水平力H_b；設定RC剛性框架和減震器-支柱的構件截面，因此，RC剛性框架和減震器-支柱承受水平力H_f，H_b，最終的荷載支承能力和對應于水平力H_f，H_b的位移等于設計屈服位移δ_d與目標延度系數μ_d的乘積。