[发明专利]一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构

说明书

本发明公开了一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：采用波折钢腹板组合横梁、塔梁间粘滞阻尼器、缆梁间耗能型中央扣所形成的保护系统，在悬索桥主跨跨中设置3对中央扣，以尽量分散中央扣作用于主梁的集中力；同时在塔梁间设置纵向粘滞阻尼器。通过以上措施改善桥塔抗震性能，协调匹配桥梁各构件的刚度，主动消耗地震能量，以达到提高全桥的综合抗震性能的目的，从而拓展了高烈度区地震区大跨径悬索桥采用钢筋混凝土桥塔的领域。

技术领域

本发明涉及悬索桥抗震领域，具体来讲涉及高烈度地震区大跨径悬索桥采用钢筋混凝土桥塔的一种合理的抗震新体系结构。

背景技术

悬索桥是一种具有良好抗震性能的柔性结构，在高烈度地震区采用钢筋混凝土桥塔时，虽然经济耐久但地震响应大，其抗震难以满足要求，特别是跨径较大而桥塔较高时，钢筋混凝土桥塔的应用受到制约。目前国外高烈度地震区千米级的悬索桥桥塔往往采用质量较轻的钢塔，以满足抗震需求，但钢塔造价较高且在运输不便的山区难以应用。

依托雅安至康定高速公路泸定大渡河特大桥设计项目，对强震区千米级悬索桥的钢筋混凝土桥塔抗震问题进行综合研究，突破了以往采用钢塔的限制，使得在高烈度地震区的超大跨悬索桥采用混凝土桥塔成为可能。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，创新运用波折钢腹板组合横梁、塔梁间粘滞阻尼器+缆梁间耗能型中央扣所形成的保护系统，改善桥塔抗震性能，协调匹配桥梁各构件的刚度，主动消耗地震能量，以达到提高全桥的综合抗震性能的目的，从而拓展了高烈度区地震区大跨径悬索桥采用钢筋混凝土桥塔的领域。

本发明是这样实现的，构造一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：采用波折钢腹板组合横梁、塔梁间粘滞阻尼器、缆梁间耗能型中央扣所形成的保护系统，改善桥塔抗震性能，协调匹配桥梁各构件的刚度，主动消耗地震能量，以达到提高全桥的综合抗震性能的目的，从而拓展了高烈度区地震区大跨径悬索桥采用钢筋混凝土桥塔的领域。

根据本发明所述一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：在悬索桥主跨跨中设置3对中央扣，以尽量分散中央扣作用于主梁的集中力；同时在塔梁间设置纵向粘滞阻尼器。

根据本发明所述一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：纵向粘滞阻尼器分别与桥塔和主梁相连。

根据本发明所述一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：采用耗能杆件作为中央扣的主体构件，耗能杆件是一种位移相关型消能器，例如各种形式的防屈曲支撑杆件，具有稳定饱满的滞回耗能性能，要求其在受拉受压时都能达到全截面屈服，支撑受压承载力与受拉承载力相当，从而充分发挥钢材的滞回耗能作用。

根据本发明所述一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：耗能杆件的上端与对应主缆的索夹铰接，下端与钢桁梁耳板铰接连接。

根据本发明所述一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：耗能杆件包括双叉耳、薄螺母、调整螺母、吊耳、材芯、ZH砂浆、约束套管；约束套管包裹在ZH砂浆的外侧形成耗能杆件的约束单元，使材芯始终近似处于轴向拉压状态。在ZH砂浆内设置材芯，材芯一般由低屈服点钢材制成，形成耗能杆件的主体结构,并在该主体结构的两端通过薄螺母和调整螺母设置双叉耳，在该主体结构的外侧设置吊耳；约束单元与材芯之间设置无粘结涂层形成滑动机制单元。

根据本发明所述一种高烈度地震区悬索桥合理抗震新体系结构，其特征在于：横梁采用波形钢腹板与预应力混凝土顶底板的组合结构，在这一结构中用波形钢腹板取代了通常的混凝土箱形梁的混凝土腹板，从而使横梁自重减轻，同时由于波形钢腹板的褶皱效应，大大减小了横梁的轴向和弯曲刚度，从而可延长结构自振周期，减小地震力。