[发明专利]一种多重减震的节段拼装摇摆桥墩设计实施方法

权利要求书

1.一种多重减震的节段拼装摇摆桥墩设计实施方法，其特征在于，按序步骤如下：

一、功能和减震机理设计：

设计桥墩采用节段式，保持弹性状态，节段拼装桥墩(4)安装于承台(9)上；设计采用拉索减震支座(2)连接上部结构(1)和盖梁(3)；在正常使用状态时拉索减震支座(2)不屈服、节段拼装桥墩(4)不摇摆；

设计采用拉索减震支座(2)抵抗中、小震作用，在地震作用下拉索减震支座(2)的减震支座主体屈服，桥梁结构周期延长从而减小上部结构(1)传下来的水平惯性力，随着地震动强度的增大，拉索减震支座(2)的位移增大直至设计的拉索自由行程，拉索减震支座(2)的拉索拉紧限制墩梁相对位移的进一步增大；

设计采用桥墩摇摆进一步抵抗罕遇地震作用，其中无粘结预应力(8)贯穿整个节段拼装桥墩(4)，并将节段拼装桥墩(4)、盖梁(3)和承台(9)连接成整体，角钢阻尼器(6)连接分布于节段拼装桥墩(4)的顶部与盖梁(3)，以及节段拼装桥墩(4)的底部与承台(9)；当地震强度较小时，角钢阻尼器(6)保持弹性，节段拼装桥墩(4)不摇摆，在大震作用下拉索减震支座(2)的拉索拉紧、刚度增大，上部结构(1)传至节段拼装桥墩(4)的水平力加大至角钢阻尼器(6)屈服，节段拼装桥墩(4)在墩底和墩顶处均发生提离，即节段拼装桥墩(4)进入摇摆，进一步延长桥梁结构周期，减小地震内力输入，从而实现了多重减震功能；

设计采用外钢板(41)与填充混凝土(42)组成节段拼装桥墩(4)的截面，外钢板(41)和封板(11)形成三向受压提高填充混凝土(42)的强度，避免其在摇摆过程中发生压坏使得体系提前失效；桥墩节段之间通过凹槽剪力键(12)和连接盖板(5)连接，避免节段之间接缝张开，保证可靠传力；震后通过无粘结预应力(8)和上部结构(1)自重提供自恢复力；

二、施工前的设计阶段：

步骤1、正常使用设计

步骤1.1 拟定节段拼装桥墩(4)尺寸、承台(9)尺寸、桥墩分段数，以适应正常使用阶段的桥墩承载力要求、刚度要求、运输要求；

步骤2、常规地震设计

步骤2.1确定拉索减震支座(2)的初始刚度；

步骤2.2 根据拟定的桥墩尺寸，计算常规中、小地震中拉索减震支座(2)的力学性能要求，然后确定拉索减震支座(2)的屈服力、屈后刚度要求，从而确定拉索减震支座(2)本体尺寸；

步骤2.3 根据伸缩缝尺寸和盖梁尺寸，确定允许的拉索减震支座(2)位移 ，由此确定拉索减震支座(2)中拉索的自由行程，完成拉索减震支座(2)的初步设计 ；

步骤3、罕遇地震设计

步骤3.1 根据初步拟定的拉索减震支座(2)的性能和节段拼装桥墩(4)的尺寸，初步计算罕遇地震作用下的桥墩需求；

步骤3.2 根据桥墩的减震需求，初步拟定节段拼装桥墩(4)的摇摆临界屈服力、自复位能力、水平刚度和耗能能力，由此拟定无粘结预应力(8)的尺寸和初张力，角钢阻尼器(6)的尺寸；

步骤3.3 计算摇摆界面的局部抗压要求；

步骤3.4 计算节段间的连接性能要求，拟定连接盖板(5)的尺寸，完成节段拼装桥墩(4)的初步设计；

步骤4、抗震验算，依次调整拉索减震支座(2)和节段拼装桥墩(4)各部分构件的尺寸，使得性能能够通过验算，完成多重减震的节段拼装摇摆桥墩的设计；

三、现场实施阶段：

步骤1、工厂预制

步骤2、现场拼装

步骤2.1 将桥墩底部定位放置在承台(9)上，其中节段拼装桥墩(4)的底部封板(11)放置在承台顶部的预埋钢板(7)上；

步骤2.2 从下到上将节段拼装呈节段拼装桥墩(4)，上下叠合的桥墩节段之间通过凹槽剪力键(12)连接；

步骤2.3 将盖梁(3)放置在桥墩顶部上，其中盖梁底部的预埋钢板(7)放置在节段拼装桥墩(4)的顶部封板(11)上；

步骤2.4 将无粘结预应力(8)通过预埋预应力管道(43)贯穿整个桥墩，并张拉锚固在盖梁(3)和承台(9)上，将节段拼装桥墩(4)、盖梁(3)和承台(9)连接成整体；

步骤2.5 安装各桥墩节段之间的连接盖板(5)，并通过角钢阻尼器(6)连接节段拼装桥墩(4)的顶部和盖梁(3)，以及节段拼装桥墩(4)的底部和承台(9)，角钢阻尼器(6)与节段拼装桥墩(4)和盖梁底部、承台顶部的预埋钢板(7)都通过高强螺栓10连接；

步骤2.6 上部结构(1)通过拉索减震支座(2)支承在盖梁(3)上，拉索减震支座(2)和盖梁(3)与上部结构(1)之间采用固定安装。