[发明专利]防侧倾节段拼装摇摆单柱墩多重减震体系

说明书

一种防侧倾的节段拼装摇摆单柱墩多重减震体系，具体包括上部结构、拉索减震支座、节段拼装单柱墩、承台、角钢弹簧阻尼器、无粘结预应力筋。上部结构与节段拼装单柱墩之间采用拉索减震支座连接，桥墩墩底的封板直接放置在承台的预埋钢板上，通过无粘结预应力连接形成整体，并安装角钢弹簧阻尼器。本发明能满足正常使用阶段功能，没有额外增大设计、施工的难度，在地震强度较弱时仅由支座进入非线性实现减震效果，在大震作用下拉索拉紧限制墩梁位移，角钢弹簧阻尼器屈服、桥墩摇摆，从而避免了墩梁位移过大并减小桥墩内力增大，实现了多重减震的功能，弹簧提供刚度也避免了桥墩侧倾风险，桥墩基本保持弹性，残余位移小，震后的维修更换也很方便。

技术领域

本发明属于桥梁工程抗震领域，具体涉及到一种节段拼装单柱桥墩、以及在地震作用下可以通过拉索减震支座和分离承台之间摇摆共同提供减震能力且能够防止桥墩侧倾的摇摆桥墩多重减震体系。

背景技术

目前，现有的节段拼装桥墩具有整体性差、抗震性能较弱的缺陷，此外，常见的横向仅布置单个桥墩时还存在横向稳定性不足的隐患。该缺陷和隐患是进一步推广桥梁快速施工的过程中必须攻克的难题，有专家提出必须从抗震体系出发提高节段拼装桥墩的抗震能力。

于现有的以下几种桥梁施工体系来说：

1)延性体系基于桥墩屈服形成塑性铰的前提，但节段拼装的桥墩难以满足延性要求，并且，塑性铰区损伤严重，震后不容易修复；

2)减隔震体系易修易换，虽能够减小对桥墩的性能要求，但存在大震时屈后刚度不足、墩梁位移失控等隐患；

3)又有学者提出，拉索减震支座虽然能够通过拉索限位，但拉索拉紧同样存在桥墩进入塑性的可能；

4)近年来提出，摇摆自复位体系通过桥墩摇摆隔绝地震能量输入，会具有残余位移小、自复位性能好等优点，然而，墩顶位移过大时存在桥墩侧倾的风险，尤其是对于单柱墩，为了避免上部结构重心超过摇摆轴而引起桥墩侧倾，往往只能采取较小的摇摆角，不能充分发挥摇摆体系的作用。

综上所述，随着抗震设防水平不断提高，单一减震体系已不能够满足当下韧性抗震的要求。因此，需提出一种新的防侧倾摇摆承台多重减震体系。

发明内容

为了解决背景技术中所阐述的节段拼装单柱墩所存在的抗震能力弱、抗侧倾问题突出、单一减震体系能力不足等问题，本发明提出一种防侧倾节段拼装摇摆单柱墩多重减震体系，可以逐步减小桥梁在地震下的水平刚度，延长结构周期隔绝地震能量，并克服墩梁位移过大、墩顶位移过大而造成的梁体碰撞、落梁等问题；同时，本发明将摇摆界面设置在承台，减小桥梁动力响应，增大了抗倾覆力臂防止桥墩侧倾，并将预应力筋设置在承台上提供自恢复力，避免将预应力设置在桥墩时桥墩需要额外配筋从而增加造价，使得震后体系能够自复位，实现快速维修替换，实现抗震韧性。

为实现以上目的，通过以下技术方案实现：

一种防侧倾节段拼装摇摆单柱墩多重减震体系，包括上部结构、拉索减震支座、节段拼装单柱墩、连接盖板、凹槽剪力键、无粘结预应力索、角钢弹簧阻尼器、封板、预埋钢板、承台；所述上部结构通过所述拉索减震支座支承在所述节段拼装单柱墩上，所述节段拼装单柱墩的桥墩节段之间其外部通过所述连接盖板链接，其内部通过所述凹槽剪力键连接，并通过所述无粘结预应力索贯穿整个桥墩，所述无粘结预应力索张拉锚固于所述节段拼装单柱墩的墩顶和所述承台之间以使得所述节段拼装单柱墩和所述承台连接成整体；所述节段拼装单柱墩的桥墩底部通过所述角钢弹簧阻尼器与所述承台连接。

优选地，所述节段拼装单柱墩的截面包括外钢板、填充混凝土、预埋预应力管道，所述节段拼装单柱墩的墩底设有预留螺栓孔以及封板；所述节段拼装单柱墩与所述承台之间设置所述封板和所述预埋钢板接触；所述角钢弹簧阻尼器与所述节段拼装单柱墩之间通过高强螺栓连接，所述角钢弹簧阻尼器与和所述承台顶部的所述预埋钢板通过高强螺栓连接，高强螺栓穿过所述预留螺栓孔以及角钢预留螺栓孔；所述无粘结预应力索通过所述预埋预应力管道贯穿整个桥墩。