[發明專利]一種橋塔橫向抗震結構及其設計方法

有效

• 申請號: 201910258958.3
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109853385B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 張超;林成杰;方圣恩
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E01D19/14
• 分類號: E01D19/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;黃詩錦

1.一種橋塔橫向抗震結構，包括基礎承臺和設置在基礎承臺上的橋塔，其特征在于：所述橋塔包含兩個對稱設置的塔柱和水平設置在兩個塔柱中下部之間的下橫梁，所述下橫梁的兩端設置有彎曲耗能裝置，兩個塔柱的上端之間通過若干個剪切耗能裝置連接，所述塔柱的下端與基礎承臺之間連接有軸向耗能裝置；所述塔柱包括從上往下依次設置的上塔柱、中塔柱以及下塔柱，若干個剪切耗能裝置設置在兩個塔柱的上塔柱之間；所述下橫梁位于中塔柱與下塔柱的交點處；所述下塔柱的下端與基礎承臺斷開，且在斷開處設置有摩擦墊層，所述軸向耗能裝置設置在下塔柱的下端外側；所述剪切耗能裝置與上塔柱、彎曲耗能裝置與下橫梁、軸向耗能裝置與下塔柱及基礎承臺之間均通過螺栓連接。

2.根據權利要求1所述的一種橋塔橫向抗震結構，其特征在于：所述剪切耗能裝置、彎曲耗能裝置以及軸向耗能裝置均為金屬阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器、摩擦消能阻尼器或者復合阻尼器。

3.根據權利要求1所述的一種橋塔橫向抗震結構，其特征在于：所述基礎承臺上設有用于容置下塔柱的下端的凹部，所述摩擦墊層設置在凹部的內部。

4.根據權利要求3所述的一種橋塔橫向抗震結構，其特征在于：所述摩擦墊層為砂墊層、低強度混凝土墊層或者緩沖橡膠墊層。

5.一種橋塔橫向抗震結構的設計方法，其特征在于：包括采用如權利要求1～4任一項所述的橋塔橫向抗震結構，包含如下步驟：

步驟S1：根據橋梁設計規范，初步選定下塔柱、下橫梁、中塔柱以及上塔柱的截面尺寸和材料參數；

步驟S2：根據橋塔設計的使用年限和空間尺度，選擇合適的軸向耗能裝置、彎曲耗能裝置和剪切耗能裝置，通過非線性動力時程分析方法計算橋塔結構在設防水準的地震作用下的響應；計算后，通過調整下塔柱、下橫梁、中塔柱以及上塔柱的截面尺寸和材料參數，以及軸向耗能裝置、彎曲耗能裝置、剪切耗能裝置的材料參數和裝置個數，確保橋塔整體在設防水準的地震作用下處于彈性狀態。

6.根據權利要求5所述的一種橋塔橫向抗震結構的設計方法，其特征在于：還包括步驟S3：通過非線性動力時程分析方法計算步驟S2中調整后的橋塔結構在超越設防水準的地震作用下的響應；計算后，通過調整下塔柱、下橫梁、中塔柱、上塔柱的截面尺寸和材料參數，以及調整軸向耗能裝置、彎曲耗能裝置、剪切耗能裝置的材料參數和裝置個數，確保橋塔關鍵構件在超越設防水準的地震作用下處于彈性狀態。

7.根據權利要求6所述的一種橋塔橫向抗震結構的設計方法，其特征在于：還包括步驟S4：通過調整軸向耗能裝置、彎曲耗能裝置、剪切耗能裝置的材料參數和裝置個數，保證軸向耗能裝置先于彎曲耗能裝置、彎曲耗能裝置先于剪切耗能裝置發生彈塑性變形，從而構成多道抗震設防體系，分級耗能。

8.根據權利要求7所述的一種橋塔橫向抗震結構的設計方法，其特征在于：還包括步驟S5：將步驟S4中確定的橋塔結構在超越設防水準的地震作用下再驗算一次，確保橋塔關鍵構件在超越設防水準的地震作用下處于彈性狀態。