桥梁碰撞缓冲抗震构造

摘要

本发明公开了一种桥梁碰撞缓冲抗震构造，设置在桥梁的盖梁和梁体的结合部以强化桥梁抗震能力。盖梁顶面设置有摩擦摆支座，梁体支撑于所述摩擦摆支座上；盖梁两端分别向上延伸各形成一挡块；各挡块靠梁体侧各嵌入两块L型钢板；L型钢板端部具有一定坡角；所述两L型钢板之间的所述挡块表面置有橡胶层；两L型钢板间距橡胶层一定距离处置有一定数量的弧形钢筋，所述梁体的侧面布置有钢预埋件。在强震过程中，本发明能够有效地缓冲地震作用下主梁对挡块的碰撞作用，耗散地震能量，进而限制梁体较大的位移和防止落梁事故的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁抗震和桥梁减隔震技术领域，特别涉及一种桥梁碰撞缓冲抗震构造。

背景技术

近几十年来，国内外大震频发并由此对现代桥梁结构造成了严重破坏。桥梁结构作为交通网络的咽喉，而我国又是一个地震多发国家，由于桥梁结构自身抗震不足而使结构构件产生损伤甚至发生灾难性倒塌事故已屡见不鲜，桥梁结构的严重震害不仅会直接带来严重的经济损失和人员伤亡，而且震区交通大动脉的中断会严重影响震后救援工作的及时开展，加重次生灾害，从而导致经济损失的进一步加大。如何确保桥梁结构在地震中的安全，如何选择与设计合适的抗震和减隔震装置以达到提高桥梁抗震性能的目的，始终是土木工程发展中的重要课题。

在强震作用下，梁体易产生较大的横桥向位移，梁体将对横向挡块产生较大的碰撞冲击作用，造成横向挡块的剪切脆性破坏，从而导致横向落梁的发生，当梁体沿相邻跨发生较大纵向位移时梁与梁之间易发生碰撞，造成梁体局部破坏，进而影响行车的安全性与舒适性，增加震后维修加固费用。移位震害、碰撞震害、落梁震害在实际的地震中较为常见，主要原因是在强震作用下的梁体纵向和横向位移没有被有效地约束。本申请人阅读大量国内外文献及桥梁抗震、减隔震专利发现现有的很多具有碰撞缓冲功能的桥梁减隔震装置制造加工工艺要求较高、施工不方便且造价高。

为实现有效地降低梁体对横向挡块的碰撞冲击作用，同时该装置制造加工难度小，以达到降低造价、快速施工。因此，本申请人一直致力于开发一种桥梁碰撞缓冲抗震构造，实现在正常使用荷载和中小震下，该装置不影响梁体位移及变形，在强震下有效缓冲梁体对挡块的撞击作用，避免或降低撞击作用对挡块造成的损伤，进而防止横向落梁，降低桥梁结构震后维修加固费用。

发明内容

鉴于现有技术和装置的上述不足，本发明提出了一种实现在正常使用荷载和小震下，不影响梁体位移及变形，在中震、强震下有效缓冲梁体对挡块的撞击作用，避免或降低撞击作用对挡块造成的损伤，进而防止横向落梁，降低桥梁结构震后维修加固费用的桥梁碰撞缓冲抗震构造。

为达到上述目的，本发明所采用的手段是：一种桥梁碰撞缓冲抗震构造，设置在桥梁的盖梁和梁体的结合部以强化桥梁抗震能力。盖梁顶面设置有摩擦摆支座，梁体支撑于所述摩擦摆支座上；盖梁两端分别向上延伸各形成一挡块；各挡块靠梁体侧各嵌入两块L型钢板；L型钢板端部具有一定坡角；所述两L型钢板之间的所述挡块表面置有橡胶层；两L型钢板间距橡胶层一定距离处置有一定数量的弧形钢筋，所述梁体的侧面布置有钢预埋件。

进一步地，所述钢预埋件上具有与L型钢板坡角相契合端头角。该坡角与所述两L型钢板端部切割的坡角大小相等。

进一步地，所述两L型钢板端部距离小于或等于所述钢预埋件上焊接钢板端部尺寸。

进一步地，所述弧形钢筋靠主梁侧应近似成一直线。

本发明所提供的桥梁碰撞缓冲抗震构造与现有技术相比，具有以下有益效果：

1）本发明可以实现多阶段抗震功能，在正常使用荷载和小震作用下该装置不影响摩擦摆支座的自由摆动和耗能作用的发挥，在中震作用下预埋件上焊接的钢板与L型钢板端部接触，较大地震作用导致撞击力的增大，此阶段可以充分发挥L型钢板和其上焊接的弧形钢筋的变形耗能作用，在大震作用下预埋件上焊接的钢板与L型钢板端部焊接的弧形钢筋接触，较大的撞击作用将使弧形钢筋反方向发生弯曲变形，此阶段可以充分发挥L型钢板和其上焊接的弧形钢筋的变形耗能作用，加之挡块靠梁体侧贴有橡胶，可以对撞击作用起到进一步的缓冲作用，以达到减缓碰撞力和防止横向落梁的发生。因此该装置各部件制造加工难度小，施工方便，成本较低且安全可靠，推广应用价值较大。

2）本发明通过将普通钢筋弯成弧形并凸部朝向两侧，在整个梁体撞击过程中可以充分发挥该弧形钢筋弯曲变形耗能作用。

3）本发明的抗震强度可通过改变该装置的各部件尺寸和钢筋直径等参数进行调节，以满足不同桥梁结构的抗震需求。

附图说明

图1为具体实施例桥梁碰撞缓冲抗震构造的结构参考图。

图2为图1的C-C截面示意图。

图3为图1的A处放大示意图。

图4为图2的B处放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的构思、具体细节及获得的技术效果作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的桥梁碰撞缓冲抗震构造。如图1—图4所示，该桥梁碰撞缓冲抗震构造包括盖梁1、梁体2，盖梁1的顶面设置有摩擦摆支座3，梁体2支撑于摩擦摆支座3上，盖梁1的两端部分别向上延伸各形成一挡块4，在挡块4靠所述梁体侧各嵌入两块L型钢板5，L型钢板5的端部切割成一定坡角，在两L型钢板5之间的挡块4的表面上粘贴一层橡胶层6，沿两L型钢板5的竖向距橡胶层6一定位置处焊接一定数量的弧形钢筋7，在所述挡块侧梁体2上布置有钢预埋件8，在钢预埋件8上焊接一端部切割成一定坡角的钢板9。

具体的，根据桥梁结构抗震或减隔震设计的需要，预先将一定尺寸的L型钢板端部切割成一定角度，同时将一定尺寸的钢板端部切割成一定角度形成钢板9，然后将该L型钢板与挡块内布置的钢筋焊接固定，L型钢板嵌入挡块内一定长度（5-10cm）即可，因在整个撞击过程中装置以受压为主，浇筑盖梁及挡块混凝土，形成挡块4，待挡块达到一定强度后L型钢板5间挡块表面粘贴一层橡胶6，然后在梁体预埋件上焊接钢板9，这样，桥梁碰撞缓冲抗震构造也便形成了。本发明桥梁碰撞缓冲抗震构造结构简单，传力路径明确，施工快捷方便，通过合理的计算分析和有限实验可达到提高整个桥梁结构的抗震性能和降低桥梁结构震后维修加固费用的目的。

在其他具体实施例中，本实施例的弧形钢筋和切割成一定坡角的L型钢板还可以是其他形式，不限于本实施例中的L型和弧形。本发明桥梁碰撞缓冲抗震构造也可以应用于主梁间、纵向挡块、桥台上。

本实施例的桥梁碰撞缓冲抗震构造的应用情况如下：在正常使用荷载和小地震作用下，桥梁通过摩擦摆支座的往复摆动消耗地震能量，此时该装置不影响梁体位移及变形。

在中震作用下该装置的L型钢板端部首先与梁体预埋件上焊接的钢板接触，由于两L型钢板端部之间距离小于梁体预埋件上焊接钢板端部尺寸，撞击作用将迫使L型钢板端部间距增加，L型钢板将发生弯曲变形，同时弧形钢筋又对两L型钢板的变形起约束作用，此过程充分发挥了弧形钢筋和L型钢板的变形耗能作用。在强水平地震动作用下梁体横桥向将对挡块产生较大的碰撞冲击作用，此时梁体预埋件上焊接的钢板与弧形钢筋接触，此阶段通过两L型钢板间焊接的弧形钢筋的反方向变形和L型钢板的弯曲变形来耗散地震能量和缓冲碰撞冲击作用，在整个梁体与挡块相碰撞过程中整个装置近似于弹性支撑作用，避免或降低了横向落梁的发生，充分发挥了钢材延性好的特点。该装置有效地降低成本，显著地提高桥梁结构的抗震性能。

以上所述的仅是本发明的较佳具体实施例。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，无需创造性劳动就可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。