[發明專利]一種用于高速鐵路的減隔震搖擺橋墩

有效

• 申請號: 202210138228.1
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114351573B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 蔣麗忠;左勇健;周旺保;聶磊鑫;彭東航;王曉嬋娟;任振彬;祖凌智
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E01D19/00;E02D27/14
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

本發明公開了一種用于高速鐵路的減隔震搖擺橋墩，包括圓端型的空心墩體和其下端的承臺。所述空心墩體的軸向中心有貫穿承臺的無粘結預應力鋼束，空心墩體的底部外壁和承臺之間可拆卸固定有減震耗能裝置。無粘結預應力鋼束使空心橋墩具有橋墩搖擺?自復位耗能，減震耗能裝置采用波紋板套筒結構可通過波紋板的拉壓和橡膠的壓縮緩沖實現搖擺過程的減震耗能。可解決現有高鐵橋墩震后的永久損傷問題，搖擺橋墩+減震耗能裝置的組合形式，控制了橋墩損傷位置，減震耗能裝置的可拆卸設置，可實現橋墩震后的可修復性。即本發明采用RSC橋墩，利用橋梁下部的結構減震隔震，可大幅降低橋梁地震響應，可保證列車的震時行車安全性以及橋梁的震后可修復性。

技術領域

本發明屬于土木工程領域，具體為一種用于高速鐵路的減隔震搖擺橋墩。

背景技術

我國幅員遼闊，跨越兩大地震帶，即環太平洋地震帶和歐亞地震帶，地震較為活躍，青海、四川、云南等地小震中震時有發生，各種土木工程設施都有隨時遭遇地震的可能。有必要對高鐵橋梁的抗震性能展開研究，并采取一定措施進行加強保護。

相較于公路橋，我國鐵路橋梁普遍采用重力式橋墩，其尺寸、剛度以及質量均較大，并且配筋率一般小于0.5％，延性抗震能力不足，地震破壞時呈現典型的脆性破壞特征，因此傳統的普通鋼筋混凝土公路橋墩的延性抗震理論并不適用于該類型橋墩。

目前關于高速鐵路橋梁中使用的低配筋重力式橋墩的研究，盡管已經取得一些重大成果，但由于地震特征具有隨機性，加之結構抗震性能影響因素眾多，國內外對橋墩破壞機理尚不明確，抗震設計方法仍未形成規范體系。因此，有必要在經濟允許的條件下偏安全地設計高鐵橋墩，極大限度地利用結構自身抗震，輔之以附加的減震耗能裝置。

現有的高鐵橋梁減震耗能措施主要是設置減隔震支座，通過減隔震支座的摩擦效應達到減震耗能的目的，但此方法并不能很好的保證橋墩的震后狀態。目前公路橋墩抗震設計中已較多采用搖擺-自復位(RSC)結構，并有不少研究開始涉及在鐵路中使用RSC橋墩，而在高速鐵路橋中的應用并不多見。

現有的高鐵橋墩大部分都是采用圓端型橋墩，橫橋向寬，縱橋向窄，如若改造成RSC橋墩，則橫向易搖擺，而縱向易傾覆，在地震作用下容易失穩，達不到理想的搖擺耗能效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可達到理想搖擺耗能效果的用于高速鐵路的減隔震搖擺橋墩，降低高鐵橋梁的地震響應，提高高鐵橋梁的減隔震能力和水平向抗剪能力。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：用于高速鐵路的減隔震搖擺橋墩，包括圓端型的空心墩體和其下端的承臺。所述空心墩體的軸向中心有貫穿承臺的無粘結預應力鋼束，空心墩體的底部外壁和承臺之間可拆卸固定有減震耗能裝置。

上述技術方案的一種實施方式中，所述無粘結預應力鋼束包括多根預應力鋼筋、橡膠波紋管和錨固結構，橡膠波紋管的兩端對稱設置錨固結構，預應力筋穿過橡膠波紋管后與錨固結構固定，錨固結構分別固定于所述空心墩體頂部和承臺底部。

上述技術方案的一種實施方式中，所述錨固結構包括錨墊板、錨板和螺旋筋，錨板對中固定于錨墊板的頂面，螺旋筋的上端與錨墊板同心固定，錨墊板設置有中心孔用于所述預應力鋼筋穿過，錨板在中心位置的外圍設置有用于固定各預應力鋼筋的錨固孔。

上述技術方案的一種實施方式中，所述錨固結構與橡膠波紋管連接時，其螺旋筋套于橡膠波紋管的端部，其錨墊板的底面對中固定于橡膠波紋管的端面。

上述技術方案的一種實施方式中，所述減震耗能裝置包括內外套置的多層減震套筒，第一層減震套筒為直筒，貼合套于所述空心墩體的外壁，第二層開始往外的各層減震套筒為高度依次遞增的錐筒，它們的上端均與第一層減震套筒錨固，下端分別錨固于底座板上。

上述技術方案的一種實施方式中，第二層減震套筒開始的各層減震套筒的側壁平行且有間距。