一种公铁两用双层桥梁排架墩地震损伤控制体系
本发明公开了一种公铁两用双层桥梁排架墩地震损伤控制体系,属桥梁工程领域。主要由承台、底层分体柱桥墩、底层盖梁、顶层桥墩、顶层盖梁、摩擦耗能片、耗能斜撑、无粘结预应力筋、分体柱等组成,所有桥墩均采用钢管混凝土。底层分体柱桥墩在正常使用下呈整体受力模式,两端接近固结,强震下分体柱两端转变为摇摆-自复位体系,并通过分体柱间的摩擦耗能片提供耗能能力。顶层桥墩与底层盖梁、顶层盖梁连结处设置为摇摆-自复位形式,通过耗能斜撑耗能。该体系通过底层分体柱桥墩受力体系的转换,以及顶层桥墩的摇摆-自复位反应,实现了公铁两用双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计,大大减轻强震下结构的地震损伤,且该体系震后易于修复。
我国跨越大江大河的大型桥梁工程中,其引桥一般采用公铁两用形式,形成了特殊的双层桥梁排架墩。其中下层为铁路桥,上层为公路桥。对下层铁路桥而言,为满足铁路行车的刚度需求,墩身截面很大,为典型的矮墩,强震下承受强烈的地震力,易发生破坏。对上层公路桥而言,由于下层桥墩的地震动放大效应,上层公路桥承受的地震动量级明显增大,上层公路桥梁也成为抗震的薄弱环节。且一旦上层公路桥梁发生破坏,检修时将严重影响下层铁路桥梁的通行能力。
1.强震下底层分体柱桥墩、顶层桥墩均发生摇摆-自复位反应,形成了双层摇摆结构体系,可大大减轻结构承受的地震力和地震损伤破坏。
2.底层分体柱桥墩在正常使用及小震下呈整体受力模式,两端接近固结,可保证铁路桥梁的刚度需求。强震下由于无粘结预应力短筋拉断,每个底层分体柱桥墩转变为4个独立的分体柱,且分体柱两端为摇摆-自复位受力模式,可大大减轻结构承受的地震力。底层分体柱桥墩在强震前和强震后受力体系的转换是该发明的一个重要特征。
3.顶层桥墩上下两侧为摇摆-自复位形式,地震下很容易发生摇摆反应,进一步减轻了结构的地震反应。
4.无论是耗能斜撑还是摩擦耗能片,均属于外置耗能装置,安装方便,受力机理明确,强震下一旦发生破坏,可迅速替换,保证结构的震后快速可恢复性。
5.该体系所有桥墩均为钢管混凝土桥墩,施工时钢管可作为内部混凝土浇筑时的模板,避免了支模等施工过程。另外,该体系除承台外,其余部件均可工厂预制,现场仅需拼装,可大大加快施工进度,减轻施工过程对周围环境的影响。
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孙治国
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