[发明专利]震后易替换的桥梁延性抗震结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁抗震及震后修复技术，尤其涉及一种震后易替换的桥梁延性抗震结构及施工方法。

背景技术

采用板式橡胶支座的中小跨径梁桥在我国的交通基础设施中占有很高的比例，在这类桥梁中，梁体(T梁、板梁、小箱梁等)通常直接搁置在板式橡胶支座上，板式橡胶支座则直接放置在桥墩盖梁和桥台台帽的垫石上，梁体、板式橡胶支座和垫石之间没有连接构造措施；为了限制主梁在地震作用下的横向位移，在桥墩盖梁和桥台台帽横向的两端设置挡块是最通用、最常见的方式，因此，挡块也被称为“抗震挡块”，抗震挡块可以在地震中对主梁的横向移位进行限制，避免板式橡胶支座脱空或过度受剪。

据调查，在汶川地震中，桥梁上的抗震挡块几乎都出现了不同程度的破损，完全被剪断的比例高达19.5％，且抗震挡块的震害普遍为斜截面和竖截面脆性剪断，不仅没有限制住主梁的横向落座，也没有对板式橡胶支座起到有效的保护作用，板式橡胶支座损坏比例高达16.6％，尤其是桥墩盖梁和桥台台帽破坏严重，给震后修复带来了巨大的困难；因此，现有抗震挡块的力学性能和破坏方式对桥梁的横向抗震非常不利，十分不利于震后救灾工作的开展，因此，设计研究出一种便于修复、经济性较好的延性抗震结构具有重要的社会和经济效益。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种震后易替换的桥梁延性抗震结构，其创新在于：所述桥梁延性抗震结构由基体和两个抗震挡块组成；所述基体和抗震挡块均为钢筋混凝土结构，基体和抗震挡块相对独立；所述基体的上侧面与水平面平行，所述抗震挡块设置在基体的上侧面上：抗震挡块下端面与基体上侧面接触，两个抗震挡块分别位于基体的横向两端；抗震挡块和基体通过多根竖向剪切钢筋连接：竖向剪切钢筋的轴向与基体上侧面垂直，竖向剪切钢筋上部埋设在抗震挡块内并与抗震挡块内部的钢筋笼固定连接，竖向剪切钢筋下部通过打孔植筋方式埋设在基体内，多根竖向剪切钢筋沿基体轴向平行设置；所述基体为桥梁上的桥墩盖梁或桥台台帽，所述桥梁为中小跨径板式橡胶支座梁桥，桥梁上的主梁设置在基体上两个抗震挡块之间的位置处。

本发明的原理是：现有技术在制作抗震结构时，抗震挡块内部钢筋和下部结构的内部钢筋一般同时绑扎，混凝土也是一次性整体浇筑成型，抗震挡块一般采用配筋率较低的倒U型构造钢筋，由倒U型构造钢筋作为抗震挡块的受剪钢筋，这种抗震结构，没有考虑抗震挡块和下部结构的相互影响，抗震挡块破坏时，桥墩盖梁和桥台台帽也会受到抗震挡块传递下来的剪力，很容易就会导致桥墩盖梁和桥台台帽出现开裂或斜截面剪切破坏；本发明的核心思路是，使基体和抗震挡块相对独立，二者通过结构强度相对较弱的竖向剪切钢筋连接，且竖向剪切钢筋与抗震挡块的连接强度大于竖向剪切钢筋与基体的连接强度(竖向剪切钢筋上部与抗震挡块内部的钢筋笼固定连接，竖向剪切钢筋下部以打孔植筋方式埋设在基体内)，竖向剪切钢筋被破坏时，抗震挡块能够沿基体上侧面滑动；地震发生时，若主梁的横向冲击不强，抗震挡块的横向位移和竖向剪切钢筋的形变作用可以提供较大的形变量，可以对主梁的横向位移起到较好的限制作用，若主梁的横向冲击较强，竖向剪切钢筋会首先被破坏，抗震挡块就会与基体发生相对滑动，从而避免基体被牵连破坏，最大限度地对基体起到保护作用，降低震后修复的难度。

优选地，所述基体上部埋设有多根倒U形的水平拉筋，水平拉筋的横向尺寸与基体的横向尺寸匹配，水平拉筋与基体内部钢筋笼的上部固定连接，多根水平拉筋沿基体轴向平行设置。水平拉筋可以有效提高基体上部的抗拉强度，防止基体被抗震挡块牵连损坏。

优选地，所述抗震挡块的横向内侧面上设置有凸起块，主梁发生横向位移时，主梁通过凸起块与抗震挡块接触。凸起块可以使主梁对抗震挡块的冲击作用更为集中，有利于抗震挡块及竖向剪切钢筋以横向剪切方式被破坏，便于抗震挡块沿基体上表面滑动。

优选地，所述基体上侧面上与抗震挡块下端面接触的区域记为挡块设置区，所述挡块设置区表面打磨光滑；挡块设置区表面涂抹有脱模油、肥皂或滑石粉。挡块设置区表面打磨光滑和涂抹脱模油、肥皂或滑石粉后，可以降低抗震挡块和基体之间的摩擦应力，有利于抗震挡块的横向位移以及破坏后的横向滑动。

优选地，埋设在抗震挡块内的竖向剪切钢筋长度与抗震挡块内部钢筋笼的竖向尺寸匹配，埋设在基体内的竖向剪切钢筋长度大于或等于竖向剪切钢筋直径的25倍。

基于前述桥梁延性抗震结构，本发明还提出了一种在新建桥梁上制作桥梁延性抗震结构的施工方法，所述桥梁延性抗震结构如前所述，具体的施工方法包括：基体内部的钢筋笼记为基体钢筋笼，抗震挡块内部的钢筋笼记为挡块钢筋笼；