提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置及独塔斜拉桥制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，包括：模型单元，包括所述独塔斜拉桥的模型主塔、模型主梁和模型过渡墩；第一阻尼模块和第二阻尼模块，分别设置在模型主塔与模型主梁之间、以及模型过渡墩与模型主梁之间。由此，通过独塔斜拉桥的模型，可以选择合适的第一阻尼模块和第二阻尼模块，从而应用在独塔斜拉桥上，能够大幅减小独塔斜拉桥的地震内力响应，同时还能控制位移响应在合理范围内。

Installations for Improving Transverse Seismic Performance of Single Tower Cable-Stayed Bridge and Single Tower Cable-Stayed Bridge

【技术实现步骤摘要】
提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置及独塔斜拉桥
本专利技术涉及桥梁领域，尤其涉及一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置及独塔斜拉桥。
技术介绍
斜拉桥属于大跨度桥梁，其模型主塔较高，项目投资额度大，一旦桥塔在地震下出现非线性破坏，修复比较困难，而且费用昂贵。例如我国台湾集鹿大桥，在1999年地震中，其受到的震害破坏非常严重，震害形式主要为：横桥向塔梁连接处桥塔的损伤、辅助墩和模型主梁连接处支承连接构件(支座、挡块、剪力键等)的损伤，以及主桥和引桥之间过大的相对位移。斜拉桥和悬索桥等大跨桥梁在横桥向往往都需要满足抗风要求，结构上通常采用抗风固定支座。但塔、梁与墩、梁固结的约束体系，显著增加了桥梁横桥向的整体刚度，导致其基频可能位于地震能量较丰富的频段，造成的结果是整个结构在横桥向的地震惯性力增加，这一点对于边墩的影响更明显。如果采用塔、梁与墩、梁自由放开的约束体系，则模型主梁与塔、墩的相对位移过大，模型主梁将可能会与模型主塔产生碰撞。横桥向引入弹塑性钢阻尼器装置却可以很好的解决上述产生的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置及独塔斜拉桥，以解决上述的至少一项技术问题。(二)技术方案本专利技术实施例提供了一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，包括：模型单元，包括所述独塔斜拉桥的模型主塔、模型主梁和模型过渡墩；第一阻尼模块和第二阻尼模块，分别设置在模型主塔与模型主梁之间、以及模型过渡墩与模型主梁之间。在本专利技术的一些实施例中，所述第一阻尼模块包括弹塑性钢阻尼器、软钢阻尼器和形状记忆合金阻尼器。在本专利技术的一些实施例中，所述第二阻尼模块包括弹塑性钢阻尼器、软钢阻尼器和形状记忆合金阻尼器。在本专利技术的一些实施例中，所述第一阻尼模块与第二阻尼模块相同。在本专利技术的一些实施例中，所述第一阻尼模块和第二阻尼模块包括偶数个阻尼器，且第一阻尼模块或第二阻尼模块中的偶数个阻尼器横向对称设置。在本专利技术的一些实施例中，所述模型主塔与模型主梁之间的第一屈服荷载Fy的范围为5～10kN；和/或其第一屈服位移Δy的范围为1～3mm；和/或其第一屈后屈前比α的范围为0.01～0.03；和/或其第一极限位移Δu的范围为5～15mm。在本专利技术的一些实施例中，所述模型过渡墩与模型主梁之间的第二屈服荷载Fy的范围为0.05～5kN；其第二屈服位移Δy的范围为1～3mm；和/或其第一屈后屈前比α的范围为0.01～0.03；和/或其第一极限位移Δu的范围为15～25mm。在本专利技术的一些实施例中，所述第一阻尼模块和第二阻尼模块均与所述独塔斜拉桥的支座隔离设置。在本专利技术的一些实施例中，所述第一阻尼模块和第二阻尼模块设置于所述支座的垫石的预设孔隙中。本专利技术实施例还提供了一种独塔斜拉桥，包括前述的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置(三)有益效果本专利技术的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置及独塔斜拉桥，相较于现有技术，至少具有以下优点：1、通过独塔斜拉桥的模型，可以选择合适的第一阻尼模块和第二阻尼模块，从而应用在独塔斜拉桥上，能够大幅减小独塔斜拉桥的地震内力响应，同时还能控制位移响应在合理范围内；2、通过对横桥向固结体系、墩、梁滑动体系和弹塑性体系三种不同约束体系模型计算结果的对比，得出设置弹塑性钢阻尼器的弹塑性约束体系不仅能够大幅减小全桥结构的地震内力响应，同时还能控制位移响应在合理范围内，显示这种抗震体系对本桥是非常有效的。同时结果也得到了振动台比例模型的试验验证；3、由于横桥向弹塑性钢阻尼器与支座分开设置，在一定程度上能保护支座在地震作用下免受损伤，同时其本身构件更换简便、受力明确、操作空间大(可设置于两支座垫石之间的较大孔隙中)，带来的经济效益也较明显。附图说明图1为本专利技术实施例的独塔斜拉桥的结构示意图；图2为本专利技术实施例的主塔、主梁处弹塑性钢阻尼器的设计图；图3为本专利技术实施例的过渡墩、主梁处弹塑性钢阻尼器的设计图。<符号说明>1-主塔；2-主梁；3-过渡墩。具体实施方式现有技术中，斜拉桥和悬索桥等大跨桥梁在横桥向中，其主梁与塔、墩的相对位移过大，主梁将可能会与主塔产生碰撞。有鉴于此，本专利技术提供了一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，通过独塔斜拉桥的模型，可以选择合适的第一阻尼模块和第二阻尼模块，从而应用在独塔斜拉桥上，能够大幅减小独塔斜拉桥的地震内力响应，同时还能控制位移响应在合理范围内。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术第一实施例提供了一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，包括：模型单元，包括所述独塔斜拉桥的模型主塔、模型主梁和模型过渡墩；第一阻尼模块和第二阻尼模块，分别设置在模型主塔与模型主梁之间、以及模型过渡墩与模型主梁之间。在模型单元中，可以通过在多功能振动台试验室1∶20(预定值也可以为其他值，根据实际情况选择)模型的实际设计、制造，对横桥向独塔斜拉桥(请参照图1)进行模型构建，得到独塔斜拉桥模型。其中，该独塔斜拉桥包括主塔1、主梁2和过渡墩3。图2为本专利技术实施例的主塔、主梁处弹塑性钢阻尼器的设计图，图3为本专利技术实施例的过渡墩、主梁处弹塑性钢阻尼器的设计图，如图2和图3所示，在本专利技术实施例中，第一阻尼模块可以包括弹塑性钢阻尼器、软钢阻尼器、形状记忆合金阻尼器或者其他类型的阻尼器。第二阻尼模块也可以包括弹塑性钢阻尼器、软钢阻尼器、形状记忆合金阻尼器或者其他类型的阻尼器。其中，所述第一阻尼模块与第二阻尼模块的类型可以相同也可以不同，优选为相同，这样两个阻尼模块的类型相同，起到的防震效果差距不大，保证了独塔斜拉桥模型的稳定性。其中，经过实验，得到第一阻尼模块和第二阻尼模块包括偶数个阻尼器，且第一阻尼模块或第二阻尼模块中的偶数个阻尼器横向对称设置，由此能够进一步加强两个阻尼模块的吸能减震的效果，从而提升独塔斜拉桥横向抗震性能。为了进一步保证模型主塔与模型主梁之间的稳定，模型主塔与模型主梁之间的第一屈服荷载Fy的范围为5～10kN；和/或其第一屈服位移Δy的范围为1～3mm；和/或其第一屈后屈前比α的范围为0.01～0.03；和/或其第一极限位移Δu的范围为5～15mm。为了进一步保证模型过渡墩与模型主梁之间的稳定，所述模型过渡墩与模型主梁之间的第二屈服荷载Fy的范围为0.05～5kN；其第二屈服位移Δy的范围为1～3mm；和/或其第一屈后屈前比α的范围为0.01～0.03；和/或其第一极限位移Δu的范围为15～25mm。此外，所述第一阻尼模块和第二阻尼模块均与所述独塔斜拉桥的支座隔离设置，如此，在一定程度上能保护支座在地震作用下免受损伤，同时其本身构件具有更换简便、受力明确、操作空间大的优点。可以将第一阻尼模块和第二阻尼模块设置于所述支座的垫石的预设孔隙中，进一步使得第一阻尼模块、第二阻尼模块与支座的更换简便、受力明确、操作空间大，带来更明显的经济效益。在确定独塔斜拉桥模型的结构之后，将其应用在独塔斜拉桥实体上，将会大幅减小独塔斜拉桥的地震内力响应，同时还能控制位移响应在合理范围内。由此，本专利技术第一实施例的描述完毕。本专利技术第二实施例还提供了一种独塔斜拉桥，包括前述的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置。综上，本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，包括：模型单元，包括所述独塔斜拉桥的模型主塔、模型主梁和模型过渡墩；第一阻尼模块和第二阻尼模块，分别设置在模型主塔与模型主梁之间、以及模型过渡墩与模型主梁之间。

【技术特征摘要】
1.一种提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，包括：模型单元，包括所述独塔斜拉桥的模型主塔、模型主梁和模型过渡墩；第一阻尼模块和第二阻尼模块，分别设置在模型主塔与模型主梁之间、以及模型过渡墩与模型主梁之间。2.根据权利要求1所述的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，其中，所述第一阻尼模块包括弹塑性钢阻尼器、软钢阻尼器和形状记忆合金阻尼器。3.根据权利要求2所述的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，其中，所述第二阻尼模块包括弹塑性钢阻尼器、软钢阻尼器和形状记忆合金阻尼器。4.根据权利要求3所述的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，其中，所述第一阻尼模块与第二阻尼模块相同。5.根据权利要求1所述的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，其中，所述第一阻尼模块和第二阻尼模块包括偶数个阻尼器，且第一阻尼模块或第二阻尼模块中的偶数个阻尼器横向对称设置。6.根据权利要求1所述的提升独塔斜拉桥横向抗震性能的装置，其中，所述模型主塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官甦，刘闯，吴敬武，孙平宽，于德恩，吕晓宇，王成斌，李兆鹏，潘德雄，阳振中，李邦武，张德文，
申请(专利权)人：中国公路工程咨询集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11