[發(fā)明專利]滑移隔震型樁基頂部彎矩釋放器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210578500.4
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN102995667A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙國輝;李宇;白樺;劉健新;李加武
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: E02D31/08
• 分類號: E02D31/08
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 申忠才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁樁基礎(chǔ)減隔震技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠阻斷橋梁上部和橋墩彎矩向樁基礎(chǔ)傳遞，并限制橋梁上部結(jié)構(gòu)和橋墩傳遞給樁基礎(chǔ)的水平力的滑移隔震型樁基頂部彎矩釋放器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)和橋墩、承臺采用固結(jié)方式連接，地震作用下，橋梁的上部結(jié)構(gòu)和橋墩的慣性力產(chǎn)生的巨大彎矩并傳遞到樁基礎(chǔ)。對于承臺下設(shè)置的大直徑群樁基礎(chǔ)，地震作用下樁基頂部的轉(zhuǎn)角需求大，由于彎矩和轉(zhuǎn)角過大導(dǎo)致樁基頂部附近的混凝土出現(xiàn)破壞。由于樁基礎(chǔ)埋置于地下或水下，地震損傷和破壞難以發(fā)現(xiàn)、維修及加固，因此對樁基礎(chǔ)的抗震性能要求普遍高于橋梁的其他部位。

目前鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)的抗震性能主要通過延性設(shè)計，即增加樁基頂部區(qū)段鋼筋和箍筋的用量來提高截面的抗彎能力，從而減小樁基礎(chǔ)震害的程度。但是延性設(shè)計雖然可以提高鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)的抗彎能力和混凝土開裂破碎后的塑性變形能力，但延性設(shè)計并未從根本上降低樁身承受的地震力（尤其是彎矩）的大小，而且需要在樁基頂部保護(hù)層混凝土破壞后行程混凝土塑性鉸來適應(yīng)樁基頂部轉(zhuǎn)角需求，強(qiáng)震作用下，經(jīng)過延性設(shè)計加強(qiáng)的樁基礎(chǔ)依然會產(chǎn)生混凝土開裂、鋼筋屈服等無法恢復(fù)的塑性破壞，只是破壞程度比未經(jīng)延性設(shè)計的樁基礎(chǔ)要小。因此，經(jīng)延性設(shè)計加強(qiáng)的樁基礎(chǔ)依然存在震后損傷檢查及維修加固困難的問題，而且樁基礎(chǔ)的混凝土、鋼筋材料用量大，工程造價高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的大直徑樁基礎(chǔ)地震時破壞程度大且不易檢查及維修加固的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種能夠阻斷橋梁上部結(jié)構(gòu)和橋墩向樁基礎(chǔ)傳遞彎矩的路徑，限制上部結(jié)構(gòu)和橋墩向樁基礎(chǔ)傳遞的水平力，從而顯著降低樁基礎(chǔ)中的彎矩，降低工程造價的滑移隔震型樁基頂部彎矩釋放器。

解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：在上連接板的下表面設(shè)置有滑移板，在滑移板的下方設(shè)置有倒置的凸球面錐臺，凸球面錐臺的上表面開有凹槽，凹槽中設(shè)置有承接板，承接板的上表面與滑移板的下表面搭接，在凸球面錐臺的下方設(shè)置有凹球面底座，凹球面底座的頂部開有與凸球面錐臺結(jié)構(gòu)相適配的錐形槽，凸球面錐臺的凸出部分延伸至錐形槽的槽底，在凹球面底座與凸球面錐臺之間設(shè)置有緩沖層。

上述凸球面錐臺的頂面是平面，凸球面錐臺的底面中間部分凸起形成倒置錐臺，其錐度為1:1～3，倒置錐臺下底面為球面結(jié)構(gòu)。

上述凸球面錐臺的倒置錐臺下端面的球面半徑是倒置錐臺下端橫截面直徑的1.8～2.4倍。

上述凹球面底座的頂面是平面，頂面中心開有錐形槽，錐形槽底面是與凸球面錐臺的下端面相適應(yīng)的球面結(jié)構(gòu)。

上述錐形槽底面的球面半徑是凸球面錐臺下端球面半徑的1.4～1.6倍。

上述錐形槽的截面半徑與同高度處凸球面錐臺的截面半徑之差小于5cm。

上述緩沖層是由橡膠或者聚氨基甲酯材料填充在錐形槽與凸球面錐臺之間的空隙中所形成。

上述滑移板的下表面邊沿設(shè)置有密封層，能夠防止地下水滲入。

上述凹球面底座的外形是倒置錐臺結(jié)構(gòu)或者圓柱形或者棱柱形。

上述承接板是聚四氟乙烯板，滑移板是不銹鋼板。

本發(fā)明的滑移隔震型樁基頂部彎矩釋放器，通過凸球面錐臺與凹球面底座的球型接觸面壓縮傳遞豎向荷載，且在凸球面錐臺與凹球面底座之間的空隙中填充軟質(zhì)聚氨基甲酯緩沖層，通過半徑不等的球面之間的細(xì)微擺動來適應(yīng)墩底或承臺底面的轉(zhuǎn)角并通過凸球面錐臺與凹球面底座之間空隙中填充軟質(zhì)聚氨基甲酯緩沖層緩沖碰撞力，通過滑移板與承接板之間的摩擦阻力限制并限制墩底或承臺底面?zhèn)鬟f給樁基礎(chǔ)的水平力，在確保軸向力順利傳遞的同時，允許樁基頂部與墩底或承臺底部間產(chǎn)生少量水平滑移，從而阻斷橋梁上部和橋墩彎矩向樁基礎(chǔ)傳遞的路徑，達(dá)到顯著降低地震時樁基礎(chǔ)的彎矩的目的，減少樁基的損傷且樁基礎(chǔ)不需要采用延性設(shè)計，無需增大樁基礎(chǔ)截面，可以顯著的降低混凝土及鋼筋的材料用量及工程造價。

附圖說明

圖1為滑移隔震型樁基頂部彎矩釋放器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明不僅限于下述的實(shí)施方式。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的滑移隔震型樁基頂部彎矩釋放器是通過上連接板1、滑移板2、凸球面錐臺3、承接板4、凹球面底座5、緩沖層6以及密封層7聯(lián)接構(gòu)成。