[發(fā)明專利]一種搖擺橋墩-系梁的自復(fù)位耗能連接構(gòu)造

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010133257.X
• 申請日: 2020-03-01
• 公開（公告）號: CN111305049B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜修力;陳敬一;韓強;周雨龍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E01D101/30;E01D101/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種搖擺橋墩?系梁的自復(fù)位耗能連接構(gòu)造，屬于橋梁工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減震技術(shù)領(lǐng)域。由搖擺橋墩、系梁、鋼墊板、鋼套筒以及形狀記憶合金(SMA)棒構(gòu)成。系梁兩端設(shè)置內(nèi)外兩層鋼套筒并與凹槽鋼板焊接連接，凹槽鋼板與凸槽鋼板直接對接，并通過SMA棒連接。當(dāng)?shù)卣疠^小時，該構(gòu)造可提高搖擺橋墩穩(wěn)定性，使結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍內(nèi)；當(dāng)?shù)卣疠^大時，該造使系梁與橋墩之間發(fā)生提離而避免橋墩?系梁的節(jié)點破壞，同時SMA棒被拉長而發(fā)揮耗散地震能量并提供自復(fù)位能力。因此該構(gòu)造可提高搖擺橋墩穩(wěn)定性，限制橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)和橋墩?系梁節(jié)點塑性損傷，可解決搖擺橋墩與傳統(tǒng)現(xiàn)澆系梁的連接節(jié)點在地震作用后損傷破壞嚴(yán)重，以及殘余變形大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁工程韌性抗震技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下?lián)p傷小、易修復(fù)的一種搖擺橋墩-系梁的自復(fù)位耗能連接構(gòu)造。

背景技術(shù)

我國地處環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，國土的大部分地區(qū)為地震區(qū)，特別是我國的西部地區(qū)多為強震區(qū)，地震活動頻繁。橋梁是交通生命線的樞紐工程，其建設(shè)成本高，一旦遭到地震破壞，將會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失，且震后修復(fù)極其困難。直接發(fā)生在橋梁上的傷亡人數(shù)并不多，但是由于交通生命線損毀、中斷而造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡不可估量，造成救援人員不能及時到位，很多人因為沒有得到及時救援而加劇地震災(zāi)害。同時，遭受破壞的大型橋梁修復(fù)起來比較困難，嚴(yán)重影響災(zāi)區(qū)生產(chǎn)生活和災(zāi)后的重建工作。當(dāng)前的橋梁抗震設(shè)計主要是基于鋼筋混凝土橋墩滯回性能的延性抗震設(shè)計，但橋墩塑性鉸區(qū)損傷和破壞的修復(fù)比較困難。由此，搖擺橋墩理念應(yīng)運而生，但對于采用系梁的雙柱式或多柱式搖擺橋墩，橋墩在地震作用下發(fā)生搖擺會造成系梁與橋墩節(jié)點區(qū)嚴(yán)重破壞，無法真正實現(xiàn)搖擺橋墩限制地震損傷的預(yù)期。針對上述問題，本發(fā)明將搖擺結(jié)構(gòu)思想應(yīng)用于橋墩與系梁的連接界面，提出一種搖擺橋墩-系梁的自復(fù)位耗能連接構(gòu)造。該連接構(gòu)造能夠有效釋放搖擺橋墩-系梁節(jié)點區(qū)的彎矩并耗散地震能量，避免搖擺橋墩-系梁節(jié)點的塑性變形，有效控制搖擺橋墩在地震中的反應(yīng)，真正達到橋梁韌性抗震設(shè)計的目的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種搖擺橋墩-系梁的自復(fù)位耗能連接構(gòu)造，系梁的凹槽鋼墊板與橋墩的內(nèi)側(cè)凸槽鋼墊板直接對接，且僅通過形狀記憶合金棒連接，使系梁與橋墩形成搖擺界面，且形狀記憶合金棒隨之發(fā)生軸向變形。因此，在地震作用下，當(dāng)橋墩發(fā)生搖擺時，系梁-橋墩節(jié)點的塑性損傷被限制在搖擺界面內(nèi)，同時形狀記憶合金棒提供耗能和自復(fù)位能力，從而真正實現(xiàn)帶系梁的雙柱式搖擺橋墩的抗震韌性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種搖擺橋墩-系梁的自復(fù)位耗能連接構(gòu)造，主要由搖擺橋墩(1)、系梁(2)、凹槽鋼墊板(3)、外鋼套筒(4)、內(nèi)鋼套筒(5)、內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)、外側(cè)鋼墊板(7)、形狀記憶合金棒(8)、螺帽(9)組成；兩個搖擺橋墩(1)之間設(shè)有系梁(2)，其特征在于，搖擺橋墩(1)與系梁(2)的端部采用凹槽鋼墊板(3)、外鋼套筒(4)、內(nèi)鋼套筒(5)、內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)連接，其中內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)為一側(cè)面中心帶有凸起的鋼板，凹槽鋼墊板(3)為一側(cè)面中心帶有凹槽的鋼板，內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)嵌入到搖擺橋墩(1)中與系梁(2)對接觸處，且凸起向外伸出搖擺橋墩(1)對接觸的平面；每個搖擺橋墩(1)與對應(yīng)的系梁(2)對接連接處，凹槽鋼墊板(3)固定到系梁(2)端部，凹槽向外，使得凹槽鋼墊板(3)凹槽與內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)的凸起相匹配；凹槽鋼墊板(3)的另一側(cè)面設(shè)有一同軸嵌套且軸向均垂直凹槽鋼墊板(3)的外鋼套筒(4)、內(nèi)鋼套筒(5)，外鋼套筒(4)嵌入到系梁(2)的表面且與系梁(2)同軸，內(nèi)鋼套筒(5)則與系梁(2)同軸深入到系梁(2)內(nèi)部；在搖擺橋墩(1)的另一側(cè)設(shè)有外側(cè)鋼墊板(7)，即外側(cè)鋼墊板(7)和內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)位于搖擺橋墩(1)相悖的兩側(cè)，形狀記憶合金棒(8)依次穿過外側(cè)鋼墊板(7)、內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)、搖擺橋墩(1)與凹槽鋼墊板(3)采用螺帽(9)將上述外側(cè)鋼墊板(7)、內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)、搖擺橋墩(1)與凹槽鋼墊板(3)固定在一起。

凹槽鋼墊板(3)與內(nèi)側(cè)凸起鋼墊板(6)直接對接，僅通過形狀記憶合金棒(8)連接。