一种功能分离式自复位减震桥梁及安装方法技术

一种功能分离式自复位减震桥梁及安装方法，包括桥台、桥墩、主梁及桥台、桥墩处竖向支承主梁的滑动支座和连接主梁的水平自复位耗能减震体系。所述自复位耗能减震体系由自复位耗能阻尼器和加速度相关型锁定装置串联组成，在串联部位设置串联定位装置并固定于主梁底部，通过连接构件将自复位耗能减震体系与桥台、桥墩及主梁铰接；自复位耗能减震体系轴线与主梁轴线呈一定角度布置；加速度相关型锁定装置能够适应桥梁正常运营时的温度变形，地震发生时被瞬间激活，自复位耗能阻尼器开始工作；滑动支座和自复位耗能减震体系实现了竖向和水平向的功能分离。该发明专利技术能够有效限制地震作用下墩梁相对位移，减小桥墩地震损伤，确保桥梁结构震后恢复通车。

A Functionally Separated Self-Resetting Shock Absorbing Bridge and Its Installation Method

A function-separated self-resetting vibration reduction bridge and its installation method include a sliding bearing of the main beam vertically supported at the abutment, pier, main beam and abutment, and a horizontal self-resetting energy dissipation system connecting the main beam. The self-reset energy dissipation system consists of a self-reset energy dissipation damper and an acceleration-related locking device in series. The self-reset energy dissipation system is fixed at the bottom of the main girder in series. The self-reset energy dissipation system is articulated with the abutment, pier and main girder through connecting members. The axes of the self-reset energy dissipation system are arranged at a certain angle with the axes of the main girder. The locking device can adapt to the temperature deformation of the bridge in normal operation, and is activated instantaneously when the earthquake occurs. The self-resetting energy dissipation damper starts to work. The sliding bearing and the self-resetting energy dissipation system realize the separation of vertical and horizontal functions. The invention can effectively limit the relative displacement of piers and beams under earthquake action, reduce the seismic damage of piers, and ensure the bridge structure to be restored to traffic after earthquake.

【技术实现步骤摘要】
一种功能分离式自复位减震桥梁及安装方法
本专利技术涉及桥梁结构体系，具体涉及自复位耗能阻尼器、加速度相关型锁定装置、串联定位装置和滑动支座配合使用的功能分离式自复位减震桥梁。
技术介绍
现有桥梁结构体系其抗震性能的提升，主要是通过设置减隔震支座和弹塑性挡块等减震措施来实现，采用这些减震措施的桥梁其梁体的地震位移响应较大，极易引起支座的破坏以及落梁等震害的发生。另外，这些传统的减震措施在震后主梁存在很大的残余位移，不能使桥梁结构体系恢复到初始的状态，很难满足震后应急运营等要求。为此，借鉴日本及我国台湾省高铁桥梁中采用的“功能分离”抗震设计理念，提出一种功能分离式自复位减震桥梁，自复位减震桥梁主要是通过滑动支座来承担主梁的竖向荷载，通过自复位耗能减震体系控制主梁的水平位移，从而实现竖向和水平向的功能分离。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种功能分离式自复位减震桥梁及安装方法。本专利技术是一种功能分离式自复位减震桥梁及安装方法，功能分离式自复位减震桥梁，桥台1、桥墩2、主梁3以及桥台1、桥墩2处竖向支承主梁的滑动支座4和连接主梁的自复位耗能减震体系5；自复位耗能减震体系5由自复位耗能阻尼器7、加速度相关型锁定装置8、串联定位装置9构成，串联定位装置9为一圆形不锈钢钢筒，钢筒外部的中点位置焊接连接构件6，利用螺栓将自复位耗能阻尼器7与加速度相关型锁定装置8串联在一起，并在串联部位外套串联定位装置9，形成自复位耗能减震体系5；将连接好的自复位耗能减震装体系5通过连接构件6与桥台1、桥墩2及主梁3铰接相连；自复位耗能减震体系5在梁底的布置形式按平行主梁3轴线沿桥梁纵向布置、垂直主梁3轴线沿桥梁横向布置或者与主梁3轴线成一定的夹角θ布置，θ的取值范围为0°~90°。本专利技术的功能分离式自复位减震桥梁的安装方法，其步骤为：（1）自复位耗能减震体系：根据设计要求选取自复位耗能阻尼器7、加速度锁定装置8、串联定位装置9；利用螺栓将自复位耗能阻尼器7与加速度相关型锁定装置8串联在一起，并在串联部位外套串联定位装置9，形成自复位耗能减震体系5；（2）连接构件6：根据桥梁结构纵、横向地震风险的差异性，确定自复位耗能减震体系5在主梁3与桥墩2或台上的布置位置，根据设计要求用钢材制作连接构件6，并利用高强螺栓在桥台1、桥墩2、主梁3的布置位置处安装连接构件6；（3）整体装配：利用螺栓将自复位耗能减震体系5与桥台1、桥墩2、主梁3处的连接构件6相连，利用螺栓将串联定位装置9外焊接的连接构件6与主梁3底部相连。本专利技术的有益之处是：1）在温度、收缩、徐变作用下，通过滑动支座满足正常使用的小变形要求。2）车辆、风、地震等活载作用下，加速度相关型锁定装置瞬间被激活，使其力学特性由柔性变为刚性，以确保墩（台）梁间的变形和耗能全有自复位耗能减震体系承担，从而减小桥墩的地震损伤。3）对于连续梁结构体系，各个桥墩协同受力，共同承担地震力。4）通过自复位耗能阻尼器耗散地震输入结构的能量，减小桥梁结构的地震损伤，实现桥梁结构的震后功能可恢复性，以满足震后的应急运营等要求。附图说明图1为本专利技术的功能分离式自复位减震桥梁体系的结构示意图，图2为功能分离式自复位减震桥梁中主梁与桥台间布置2根自复位耗能减震体系的结构示意图，图3、图4为功能分离式自复位减震桥梁中主梁与桥墩间多根自复位耗能减震体系布置结构示意图。附图标记及对应名称为：1、桥台，2、桥墩，3、主梁，4、滑动支座，5、自复位耗能减震体系，6、连接构件，7、自复位耗能阻尼器，8、加速度相关型锁定装置，9、串联定位装置。具体实施方式如图1~图4所示，本专利技术是一种功能分离式自复位减震桥梁及安装方法，功能分离式自复位减震桥梁，桥台1、桥墩2、主梁3以及桥台1、桥墩2处竖向支承主梁的滑动支座4和连接主梁的自复位耗能减震体系5；自复位耗能减震体系5由自复位耗能阻尼器7、加速度相关型锁定装置8、串联定位装置9构成，串联定位装置9为一圆形不锈钢钢筒，钢筒外部的中点位置焊接连接构件6，利用螺栓将自复位耗能阻尼器7与加速度相关型锁定装置8串联在一起，并在串联部位外套串联定位装置9，形成自复位耗能减震体系5；将连接好的自复位耗能减震装体系5通过连接构件6与桥台1、桥墩2及主梁3铰接相连；自复位耗能减震体系5在梁底的布置形式按平行主梁3轴线沿桥梁纵向布置、垂直主梁3轴线沿桥梁横向布置或者与主梁3轴线成一定的夹角θ布置，θ的取值范围为0°~90°。本专利技术涉及自复位耗能阻尼器、加速度相关型锁定装置、串联定位装置和滑动支座配合使用的功能分离式自复位减震桥梁，不仅能适应梁体在温度、收缩、徐变作用下的自由收缩，而且能够有效限制地震作用下墩梁相对位移，减小桥梁结构损伤。对于连续梁桥结构体系，功能分离式自复位减震桥梁使得连续梁桥的固定墩和活动墩协同受力，避免固定墩单独受力。同时，通过自复位耗能减震体系使得桥梁结构恢复至初始状态，满足桥梁结构震后尽快恢复通车。该专利技术适用于新建桥梁的抗震和减隔震设计措施和既有桥梁的抗震加固。如图1~图4所示，所述桥梁体系的纵向地震风险高于横向地震风险的情况下，自复位耗能减震体系5与主梁3轴线的夹角θ取值在0°~45°范围内；所述桥梁体系的横向地震风险高于桥梁纵向地震风险的情况下，自复位耗能减震体系5与主梁3轴线的夹角θ取值在45°~90°范围内；所述桥梁体系的纵、横向地震风险相当或者纵、横向地震风险不确定的情况下，自复位耗能减震体系5轴线5与主梁3轴线呈45°夹角布置；其中几种比较典型情况如下：θ=0°表示只在桥梁结构的纵向布置自复位耗能减震体系5，即平行主梁3轴线沿桥梁纵向布置自复位耗能减震体系5；θ=90°表示只在桥梁的横向布置自复位耗能减震体系5，即垂直主梁3轴线沿桥梁横向布置自复位耗能减震体系5。如图1~图4所示，自复位耗能减震体系5中的加速度相关型锁定装置8铰接于自复位耗能阻尼器7的端部，并在铰接部位设有防止串联体系横向失稳的串联定位装置9，串联定位装置9为一圆柱形不锈钢钢筒，并在钢筒外部焊接连接构件6，利用螺栓将连接构件6与主梁3底部相连。如图1~图4所示，所述自复位耗能减震体系5中的加速度相关型锁定装置8应选用在温度、收缩徐变作用下处于自由伸缩状态、不产生次内力，在地震动、高速活载状况下会被瞬间激活的锁定装置。如图1~图4所示，所述的自复位耗能减震体系5中的自复位耗能阻尼器7选用具有自复位和耗能特性的自复位摩擦阻尼器、自复位耗能支撑。如图1~图4所示，所述的滑动支座4采用板式橡胶支座或者聚四氟乙烯滑板式橡胶支座。如图1~图4所示，所述的桥墩2采用重力式钢筋混凝土实体桥墩；所述的桥台1采用重力式桥台。如图1~图4所示，所述结构体系为简支梁桥和连续梁桥体系；对于连续梁桥桥台处设置的自复位耗能减震体系5中的自复位耗能阻尼器7可更换为耗能性阻尼器。本专利技术的功能分离式自复位减震桥梁的安装方法，其步骤为：（1）自复位耗能减震体系：根据设计要求选取自复位耗能阻尼器7、加速度锁定装置8、串联定位装置9；利用螺栓将自复位耗能阻尼器7与加速度相关型锁定装置8串联在一起，并在串联部位外套串联定位装置9，形成自复位耗能减震体系5；（2）连接构件6：根据桥梁结构纵、横向地震风险的差异性，确定自复位耗能减震体系5在主梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能分离式自复位减震桥梁，其特征在于：桥台（1）、桥墩（2）、主梁（3）以及桥台（1）、桥墩（2）处竖向支承主梁的滑动支座（4）和连接主梁的自复位耗能减震体系（5）；自复位耗能减震体系（5）由自复位耗能阻尼器（7）、加速度相关型锁定装置（8）、串联定位装置（9）构成，串联定位装置（9）为一圆形不锈钢钢筒，钢筒外部的中点位置焊接连接构件（6），利用螺栓将自复位耗能阻尼器（7）与加速度相关型锁定装置（8）串联在一起，并在串联部位外套串联定位装置（9），形成自复位耗能减震体系（5）；将连接好的自复位耗能减震装体系（5）通过连接构件（6）与桥台（1）、桥墩（2）及主梁（3）铰接相连；自复位耗能减震体系（5）在梁底的布置形式按平行主梁（3）轴线沿桥梁纵向布置、垂直主梁（3）轴线沿桥梁横向布置或者与主梁（3）轴线成一定的夹角θ布置，θ的取值范围为0°~90°。

【技术特征摘要】
1.一种功能分离式自复位减震桥梁，其特征在于：桥台（1）、桥墩（2）、主梁（3）以及桥台（1）、桥墩（2）处竖向支承主梁的滑动支座（4）和连接主梁的自复位耗能减震体系（5）；自复位耗能减震体系（5）由自复位耗能阻尼器（7）、加速度相关型锁定装置（8）、串联定位装置（9）构成，串联定位装置（9）为一圆形不锈钢钢筒，钢筒外部的中点位置焊接连接构件（6），利用螺栓将自复位耗能阻尼器（7）与加速度相关型锁定装置（8）串联在一起，并在串联部位外套串联定位装置（9），形成自复位耗能减震体系（5）；将连接好的自复位耗能减震装体系（5）通过连接构件（6）与桥台（1）、桥墩（2）及主梁（3）铰接相连；自复位耗能减震体系（5）在梁底的布置形式按平行主梁（3）轴线沿桥梁纵向布置、垂直主梁（3）轴线沿桥梁横向布置或者与主梁（3）轴线成一定的夹角θ布置，θ的取值范围为0°~90°。2.根据权利要求1所述的功能分离式自复位减震桥梁，其特征在于：所述桥梁体系的纵向地震风险高于横向地震风险的情况下，自复位耗能减震体系（5）与主梁（3）轴线的夹角θ取值在0°~45°范围内；所述桥梁体系的横向地震风险高于桥梁纵向地震风险的情况下，自复位耗能减震体系（5）与主梁（3）轴线的夹角θ取值在45°~90°范围内；所述桥梁体系的纵、横向地震风险相当或者纵、横向地震风险不确定的情况下，自复位耗能减震体系（5）轴线与主梁（3）轴线呈45°夹角布置；其中几种比较典型情况如下：θ=0°表示只在桥梁结构的纵向布置自复位耗能减震体系（5），即平行主梁（3）轴线沿桥梁纵向布置自复位耗能减震体系（5）；θ=90°表示只在桥梁的横向布置自复位耗能减震体系（5），即垂直主梁（3）轴线沿桥梁横向布置自复位耗能减震体系（5）。3.根据权利要求1所述的功能分离式自复位减震桥梁，其特征在于：自复位耗能减震体系（5）中的加速度相关型锁定装置（8）铰接于自复位耗能阻尼器（7）的端部，并在铰接部位设有防止串联体系横向失稳的串联定位装置（9），串联定位装置（9）为...

【专利技术属性】
技术研发人员：石岩，张展宏，秦洪果，李军，钟正午，王玉玲，马小科，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62