发明专利技术属于桥梁建筑工程技术领域，具体涉及一种改善大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的装置，包括至少两根拉索，所述拉索沿目标立柱呈轴对称布置，各根所述拉索的一端与目标立柱的顶部连接，另一端与刚度较大的稳定构件相连接，所述拉索呈张紧状态。本申请的装置，目标立柱为设计过程中，所确定的，需要提高抗震性能的拱上立柱，通过拉索对目标立柱进行张拉，如此，将目标立柱由悬臂结构变为了顶部设弹性支承的结构，在承受地震力时，明显降低目标立柱的根部弯矩和墩顶位移，从而可以显著降低目标立柱的损伤，有效减少拱上立柱破坏，防止拱上立柱发生倒塌性破坏，使得该类桥梁的抗震设计更为合理。
【技术实现步骤摘要】
一种改善大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的装置
本专利技术属于桥梁建筑工程
，具体涉及一种改善大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的装置。
技术介绍
上承式混凝土拱桥具有造型美观、结构刚度大、经济性好等优点，并且，拱圈为受压结构，抗震性能好，而且还能够适用于跨越山谷和海岛等地形，所以，在目前的桥梁建筑领域中，越来越被广泛的运用。随着施工技术发展，拱桥跨度越来越大，拱上立柱也越来越高，目前国内，也是世界最大跨度上承式混凝土拱桥主跨达到445m，交界墩高达到102m，拱上立柱高度近60m。就拱上立柱而言，一般比较纤细，且一旦发生破坏修复极为困难，所以，在拱桥的抗震设计中，拱上立柱成为了抗震设计的关键点。在通常的拱上立柱抗震设计中，首先考虑通过钢筋混凝土结构自身的能力来抵抗地震力，适当提高墩柱的配筋率，在地震效应较大时则不可行。过高的配筋率在给施工造成困难的同时也会导致墩柱在地震中发生脆性破坏，造成结构倒塌。此外，为了提高拱上立柱的抗震性能，国内外目前没有专门针对拱上立柱的抗震措施，一般是将普通桥墩的抗震措施应用于拱上墩柱，常用的抗震措施是采用阻尼器和减隔震支座减小地震响应，其虽然可以在一定程度上减小地震力，但是，也依然存在着不足：在常规桥梁的设计中，一般是允许墩柱进入塑性状态的，随着地震力的增加，要想达到预期的效果，阻尼器或减隔震支座也将承受更大的水平力，这使得产品的造价大幅增加；另外，一旦墩柱进入塑性后，墩柱的刚度迅速减小、墩顶位移迅速增大，阻尼器和减隔震支座会逐步丧失其功能，且无法阻止墩柱不可预料的倒塌。所以，采用阻尼器和减隔震支座，也只能在有限的范围内减小地震力对拱桥结构的影响，在地震效应较大时，通常无法完全依赖阻尼器或减隔震支座保证结构不受破坏。目前，在上述措施不能保证拱上立柱在地震作用下的安全和完整时，往往采用类似普通墩柱的延性控制法或进一步增加墩柱的尺寸，一旦拱上墩进入塑性修复就极为困难，而一味的增大墩柱的尺寸会造成很大的工程浪费。所以，基于上述，目前亟需设计一种能够适用于大跨度上承式拱桥，能够有效提高拱上结构抗震性能，并且具有较低施工成本的结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对目前大跨度上承式拱桥结构中，拱上结构抗震性能较弱的不足，提供一种能够适用于大跨度上承式拱桥，能够有效提高拱上结构抗震性能，并且具有较低施工成本的结构。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种改善大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的装置，包括至少两根拉索，所述拉索沿目标立柱呈轴对称布置，各根所述拉索的一端与目标立柱的顶部连接，另一端与刚度较大的稳定构件相连接，所述拉索呈张紧状态。本申请的装置，目标立柱为设计过程中，所确定的，需要提高抗震性能的拱上立柱，通过拉索对目标立柱进行张拉，如此，将目标立柱由悬臂结构变为了顶部设弹性支承的结构，在承受地震力时，明显降低目标立柱的根部弯矩和墩顶位移，从而可以显著降低目标立柱的损伤，有效减少拱上立柱破坏，防止拱上立柱发生倒塌性破坏，使得该类桥梁的抗震设计更为合理。优选的，各根所述拉索与所述目标立柱在竖直方向上的夹角差值小于或者等于10°。优选的，所述拉索张紧状态时，各根拉索初始水平分力相同。如上的，各根拉索拉索初始水平分力的相同，使目标立柱在水平方向上的合力为零，而在竖直方向上，目标立柱受到向下拉力，增加目标立柱与拱圈之间的连接可靠性，也保证了桥梁结构的具有良好的借给我稳定性。优选的，所述拉索外套设有套管。通过设置套管，提高拉索的防水和防腐蚀能力，提高拉索使用寿命。优选的，所述拉索的两端分别设置有锚具，所述拉索的端部通过设置锚具与各自对应的所述目标立柱或者所述稳定构件连接。优选的，所述拉索由所述目标立柱的一侧贯穿至另一侧。优选的，拉索在安装时，预紧力为所述拉索容许承载力的30%。如此，既能保证锚具被可靠张紧，又能保证在地震力作用时有足够的富裕度。优选的，所述锚具对应的所述目标立柱或者稳定构件上，还设置有防水罩。通过设置防水罩，能够有效的避免雨水对锚具结构的侵蚀，进一步提高锚具结构的寿命，也方便后续的检查和维护工作。优选的，所述目标立柱内设置有管道，所述拉索由所述管道贯穿所述目标立柱。通过设置管道，方便拉索穿过目标立柱，进而方便拉索的布置。优选的，所述管道为弧形状，所述管道的两端分别与所述拉索相切。目标立柱内的管道为弧形状，一方面，是保证了管道与目标立柱之间连接的可靠性，另一方面，还起到使拉索平滑过渡的作用，使拉索受力更加合理，避免拉索方向突变而导致应力集中的问题。优选的，所述稳定构件为交界墩下部、与目标立柱相邻的相邻立柱下部、拱圈、拱座或者山体。上述的这些稳定构件，都具有较大的刚性和结构稳定性，所以，能够对目标立柱施以可靠的张紧力。优选的，所述锚具对应的所述目标立柱上设置有缺口，所述缺口内具有一垂直于所述拉索伸出方向的第一锚固面，所述锚具的锚板设置在所述第一锚固面上。如此设置，首先是使得拉索沿垂直于锚板的方向伸入锚具，进而提高锚固的可靠性，另一方面，由于缺口的设置，使得目标立柱上，拉索穿出的通孔位于缺口内，有助于避免雨水或者灰尘进入到通孔内，也有助于避免雨水或者灰尘侵蚀锚具，如此，提高结构的使用寿命。优选的，当所述稳定构件为交界墩下部、与目标立柱相邻的相邻立柱下部、拱圈或者拱座时，所述锚具对应的所述稳定构件上，还设置有齿块，所述齿块具有一垂直于所述拉索的第二锚固面，所述稳定构件上的锚具设置在所述第二锚固面上。通过设置齿块，包括拉索沿垂直于锚板的方向伸入锚具，提高锚固的可靠性，另一方面，由于齿块的设置，避免了对稳定构件的损伤，保证了稳定构件结构的可靠性。优选的，所述齿块为与稳定构件固定连接的混凝土块。齿块为混凝土块，能够在稳定构件浇筑时，同时浇筑得到，进而也方便了齿块的设置，还提高了齿块与稳定构件之间连接的可靠性。优选的，所述稳定构件为相邻立柱配合时，与所述相邻立柱连接的所述拉索的锚固端完全贯穿所述相邻立柱。拉索完全贯穿相邻保证了拉索锚固的稳定性和可靠性。优选的，所述稳定构件为交界墩下部时，与所述交界墩连接的所述拉索的锚固端穿过所述交界墩的墩壁，位于所述交界墩内。优选的，所述稳定构件为拱圈时，与所述拱圈连接的所述拉索的锚固端穿过所述拱圈侧壁，位于所述拱圈内。如上述的，由于拱圈和交界墩本身具有良好的刚度和结构强度，所以，将拉索锚固在交界墩的墩壁或者拱圈侧壁即可实现良好的可靠性，另一方面，锚固端位于交界墩内或者拱圈内，还能够良好的保证锚具结构和锚点的清洁，以及具有良好的防水和防锈蚀能力，进而也具有良好的使用寿命，以及方便后续的维护工作。优选的，所述稳定构件为拱座或者山体时，在所述拱座或者山体上还设置有与锚具相配合的锚固。优选的，所述拉索为柔性钢绞线。优选的，所述目标立柱与所述拱圈之间还设置有减震支座，所述目标立柱设置在所述减震支座上。采用该种方式，一方面，减震支座能够起到一定的减震作用，进一步提高拱桥结构的抗震性能，另一方面，由于拉索的存在，当地震力较大时，拉索能够较大程度的将立柱保持在减震支座上，如此，能够使大幅提高减震支座的减震效果，进而大幅减小拱桥结构的震动强度，再一方面，当地震力较大时，由于减震支座的存在，还能够大幅的减小拉索受到的拉力，进而大幅提高了拉索的在本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的装置，其特征在于：包括至少两根拉索，所述拉索沿目标立柱呈轴对称布置，各根所述拉索的一端与目标立柱的顶部连接，另一端与刚度较大的稳定构件相连接，所述拉索呈张紧状态。
【技术特征摘要】
1.一种改善大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的装置，其特征在于：包括至少两根拉索，所述拉索沿目标立柱呈轴对称布置，各根所述拉索的一端与目标立柱的顶部连接，另一端与刚度较大的稳定构件相连接，所述拉索呈张紧状态。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：各根所述拉索与所述目标立柱在竖直方向上的夹角差值小于或者等于10°。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述拉索的两端分别设置有锚具，所述拉索的端部通过设置锚具与各自对应的所述目标立柱或者所述稳定构件连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述拉索由所述目标立柱的一侧贯穿至另一侧，所述锚具对应的所述目标立柱或者稳定构件上，还设置有防水罩。5.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于：拉索在安装时，预紧力为所述拉索容许承载力的30%。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述目标立柱内设置有管道，所述拉索由所述管道贯穿所述目标立柱，所述管道为弧形状，所述管道的两端分别与所述拉索相切。7.根据权利要求3或4所述的装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵会东，陈良江，陈克坚，徐勇，刘伟，游励晖，胡玉珠，谢海清，任伟，黄毅，杨国静，韩国庆，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，中国铁路经济规划研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51
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