一种新型摇摆式双层桥梁排架的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型摇摆式双层桥梁排架，包括：排架基础，分别设置于排架基础左、右两端的一组底层预制桥墩，设置于底层预制桥墩顶端的底层预制盖梁，分别设置于底层预制盖梁左右两端的一组顶层预制桥墩，设置于顶层预制桥墩顶端的顶层预制盖梁，无粘结预应力筋，防屈曲支撑和钢连结件；其中无粘结预应力筋贯穿底层预制桥墩两端分别与排架基础和底层预制盖梁连接提供排架的自复位能力；底层预制盖梁与排架基础之间设置防屈曲支撑，提供主要的横向刚度和耗能能力；双层桥梁排架设计实现了“功能分离”的理念，正常使用状态下排架的竖向承载力由预制桥墩、预制盖梁承担；地震作用下排架横桥向刚度和耗能能力则主要通过防屈曲支撑承担。
【专利说明】一种新型摇摆式双层桥梁排架
【技术领域】
[0001]本发明涉及新型桥梁结构体系，特别涉及双层高架桥梁的新型桥梁排架结构体系O
【背景技术】
[0002]双层高架桥梁很好的发挥了立体交通优势，在城市交通拥堵问题日益严重的大背景下，双层高架桥梁在城市桥梁建设中具有广泛应用前景。
[0003]传统的桥梁施工大多采用现场浇筑的形式，建设周期长，对城市交通和周围环境造成了严重影响。将桥墩、盖梁、主梁等桥梁主要受力构件实现工厂预制，现场仅需安装成为预制-拼装桥梁结构，可大大加快施工进度，减少施工花费，降低对城市交通和环境问题的影响。在城市桥梁工程建设中应用前景广泛。但预制-装配式桥梁结构的抗震能力弱，结构形式单一，阻碍了其在桥梁工程中的应用，一直没有很好解决。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述技术问题，提出一种采用预制拼装结构，且通过防屈曲支撑于提供主要横向刚度和耗能能力，通过竖向无粘结预应力筋提供排架自复位能力的新型摇摆式双层桥梁排架。
[0005]为达到以上目的，通过以下技术方案实现的:
[0006]一种新型摇摆式双层桥梁排架，包括:排架基础，分别设置于排架基础左、右两端的一组底层预制桥墩，设置于底层预制桥墩顶端的底层预制盖梁，分别设置于底层预制盖梁左右两端的一组顶层预制桥墩，设置于顶层预制桥墩顶端的顶层预制盖梁，无粘结预应力筋，防屈曲支撑和钢连结件；
[0007]底层预制桥墩中预留用于无粘结预应力筋穿过的孔洞；
[0008]无粘结预应力筋数量与底层预制桥墩数量匹配，且无粘结预应力筋通过底层预制桥墩中预留的孔洞贯穿于底层预制桥墩，无粘结预应力筋下端锚固于排架基础中，上端穿过底层预制盖梁于底层预制盖梁上端施加预应力并锚固；
[0009]防屈曲支撑上、下两端通过钢连结件分别与排架基础和底层预制盖梁连结。
[0010]作为优选，防屈曲支撑数量为两个，并以底层预制盖梁纵向中心线为参照对称设置；
[0011]上述结构中，底层预制盖梁、顶层预制盖梁、底层预制桥墩、顶层预制桥墩均为预制结构，施工现场组成成为双层桥梁排架，是典型的预制拼装结构，便于快速施工；
[0012]底层预制桥墩上下两端与底层预制盖梁、排架基础连结位置普通纵筋及混凝土不连续，地震下将发生摇摆反应，从而大大减轻上部结构承受的地震力；
[0013]顶层预制桥墩上下两端与顶层预制盖梁、底层预制盖梁间为湿接缝形式，普通纵筋连续，混凝土相互粘结，荷载下为整体结构形式，不发生摇摆反应；
[0014]竖向无粘结预应力筋的主要作用在于提供底层排架发生摇摆反应后的自复位能力，使结构震后仍能回复原位置；
[0015]防屈曲支撑的主要作用在于提供排架横桥向刚度和耗能能力，地震作用下整个排架体系的损伤将集中于防屈曲支撑，且震后损坏的防屈曲支撑可快速替换。
[0016]一种新型摇摆式双层桥梁排架的安装方法，包括如下步骤:
[0017]步骤一，排架基础现场施工，并将无粘结预应力筋在排架基础中锚固；然后，底层预制桥墩施工，并将无粘结预应力筋穿过底层预制桥墩；
[0018]步骤二，底层预制盖梁施工，底层预制盖梁中预留穿过无粘结预应力筋的孔道，无粘结预应力筋穿过底层预制盖梁后，在底层预制盖梁上部施加预应力并锚固；底层预制桥墩与排架基础、底层预制盖梁连结处均设计为摇摆接缝形式，混凝土与普通纵筋均不连续；
[0019]步骤三，顶层预制桥墩，顶层预制盖梁施工；顶层预制桥墩上下两端预留普通纵筋，插入底层预制盖梁、顶层预制盖梁预留的孔洞，并灌注高强度水泥砂浆；顶层预制桥墩与底层预制盖梁、顶层预制盖梁连结处均设计为湿接缝形式，混凝土与普通纵筋均连续；
[0020]步骤四，防屈曲支撑施工，在排架基础和底层预制盖梁安装钢连结件，防屈曲支撑通过钢连结件与排架基础、底层预制盖梁连结。
[0021]采用上述技术方案的本发明:
[0022]1.所有桥墩、盖梁等均为预制构件，仅需现场拼装形成桥梁排架结构，可大大加快施工进度，减少现场施工对城市交通和环境的影响。
[0023]2.双层桥梁排架包含上、下两层盖梁，可形成双层高架桥梁，大大增加桥梁工程通车能力。
[0024]3.底层预制桥墩与底层预制盖梁、排架基础接缝处不设置耗能纵筋，减小了现场施工难度，可加快施工进度。另外，接缝处在地震作用下形成摇摆-自复位反应，大大减轻排架承受的地震力，进而减小排架结构的地震损伤。
[0025]4.防屈曲支撑为双层桥梁排架提供主要的横向刚度和耗能能力，且地震作用下排架的损伤将集中于防屈曲支撑，成为结构抗震设计的“保险丝”。而震后损坏的防屈曲支撑可快速替换，迅速恢复排架通车能力。
[0026]5.竖向无粘结预应力筋将提供排架的自复位能力，大大减少排架在地震作用下的残余位移，实现结构的地震损伤控制设计。
[0027]6.双层桥梁排架设计实现了“功能分离”的理念，正常使用状态下排架的竖向承载力由预制桥墩、预制盖梁承担；地震作用下排架横桥向刚度和耗能能力则主要通过防屈曲支撑承担。
[0028]与传统桥梁排架相比，本发明具有5个突出优点，其一是预制结构可大大加快施工进度，减少施工过程对城市交通和环境带来的不利影响；其二，双层桥梁排架可支撑双层高架桥，大大增加桥梁通车能力；其三，底层预制桥墩与底层预制盖梁、排架基础间摇摆反应的发生将改变排架受力模式和变形机制，降低排架承受的地震力，使传统的延性抗震设计面临的短柱抗剪、桥墩延性不足等问题得到改善；其四，由于无粘结预应力筋提供的弹性恢复力，桥墩的震后残余位移和混凝土开裂破坏减小，使结构的地震损伤大大降低；其五，地震下，排架的损伤将集中于防屈曲支撑，成为结构抗震设计的“保险丝”，且损坏的防屈曲支撑可快速替换，迅速恢复排架通车能力。
[0029]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]本发明共5幅附图，其中:
[0031]图1为本发明的整体结构示意图。
[0032]图2为排架基础、底层预制桥壤施工后结构不意图。
[0033]图3为底层预制盖梁施工后结构示意图。
[0034]图4为顶层预制桥墩、顶层预制盖梁施工后结构示意图。
[0035]图5为防屈曲支撑施工后结构示意图。
[0036]图中:1、排架基础，2、底层预制盖梁，3、顶层预制盖梁，4、底层预制桥墩，5、顶层预制桥墩，6、防屈曲支撑，7、无粘结预应力筋，8、钢连结件。
【具体实施方式】
[0037]如图1至图5所示的一种新型摇摆式双层桥梁排架，包括:排架基础1，分别设置于排架基础I左、右两端的一组底层预制桥墩4，设置于底层预制桥墩4顶端的底层预制盖梁2，分别设置于底层预制盖梁2左右两端的一组顶层预制桥墩5，设置于顶层预制桥墩5顶端的顶层预制盖梁3，无粘结预应力筋7，防屈曲支撑6和钢连结件8 ；
[0038]底层预制桥墩4中预留用于无粘结预应力筋7穿过的孔洞；
[0039]无粘结预应力筋7数量与底层预制桥墩4数量匹配，且无粘结预应力筋7通过底层预制桥墩4中预留的孔洞贯穿于底层预制桥墩4，无粘结预应力筋7下端锚固于排架基础I中，上端穿过底层预制盖梁2于底层预制盖梁2上端施加预应力并锚固；
[0040]防屈曲支撑6上、下两端通过钢连结件8分别与排架基础I和底层预制盖梁2连结。
[0041]作为优选，防屈曲支撑6数量为两个，并以底层预制盖梁2纵向中心线为参照对称设置；
[0042]上述结构中，底层预制盖梁、顶层预制盖梁、底层预制桥墩、顶层预制桥墩均为预制结构，施工现场组成成为双层桥梁排架，是典型的预制拼装结构，便于快速施工；
[0043]底层预制桥墩上下两端与底层预制盖梁、排架基础连结位置普通纵筋及混凝土不连续，地震下将发生摇摆反应，从而大大减轻上部结构承受的地震力；
[0044]顶层预制桥墩上下两端与顶层预制盖梁、底层预制盖梁间为湿接缝形式，普通纵筋连续，混凝土相互粘结，荷载下为整体结构形式，不发生摇摆反应；
[0045]竖向无粘结预应力筋的主要作用在于提供底层排架发生摇摆反应后的自复位能力，使结构震后仍能回复原位置；
[0046]防屈曲支撑的主要作用在于提供排架横桥向刚度和耗能能力，地震作用下整个排架体系的损伤将集中于防屈曲支撑，且震后损坏的防屈曲支撑可快速替换。
[0047]一种新型摇摆式双层桥梁排架的安装方法，包括如下步骤:
[0048]步骤一，排架基础I现场施工，并将无粘结预应力筋7在排架基础I中锚固；然后，底层预制桥墩4施工，并将无粘结预应力筋7穿过底层预制桥墩4 ；
[0049]步骤二，底层预制盖梁2施工，底层预制盖梁2中预留穿过无粘结预应力筋7的孔道，无粘结预应力筋7穿过底层预制盖梁2后，在底层预制盖梁2上部施加预应力并锚固；底层预制桥墩4与排架基础1、底层预制盖梁2连结处均设计为摇摆接缝形式，混凝土与普通纵筋均不连续；
[0050]步骤三，顶层预制桥墩5，顶层预制盖梁3施工；顶层预制桥墩5上下两端预留普通纵筋，插入底层预制盖梁2、顶层预制盖梁3预留的孔洞，并灌注高强度水泥砂浆；顶层预制桥墩5与底层预制盖梁2、顶层预制盖梁3连结处均设计为湿接缝形式，混凝土与普通纵筋均连续；
[0051 ] 步骤四，防屈曲支撑6施工，在排架基础1和底层预制盖梁2安装钢连结件8，防屈曲支撑6通过钢连结件8与排架基础1、底层预制盖梁2连结。
[0052]采用上述技术方案的本发明:
[0053]1.所有桥墩、盖梁等均为预制构件，仅需现场拼装形成桥梁排架结构，可大大加快施工进度，减少现场施工对城市交通和环境的影响。
[0054]2.双层桥梁排架包含上、下两层盖梁，可形成双层高架桥梁，大大增加桥梁工程通车能力。
[0055]3.底层预制桥墩与底层预制盖梁、排架基础接缝处不设置耗能纵筋，减小了现场施工难度，可加快施工进度。另外，接缝处在地震作用下形成摇摆-自复位反应，大大减轻排架承受的地震力，进而减小排架结构的地震损伤。
[0056]4.防屈曲支撑为双层桥梁排架提供主要的横向刚度和耗能能力，且地震作用下排架的损伤将集中于防屈曲支撑，成为结构抗震设计的“保险丝”。而震后损坏的防屈曲支撑可快速替换，迅速恢复排架通车能力。
[0057]5.竖向无粘结预应力筋将提供排架的自复位能力，大大减少排架在地震作用下的残余位移，实现结构的地震损伤控制设计。
[0058]6.双层桥梁排架设计实现了“功能分离”的理念，正常使用状态下排架的竖向承载力由预制桥墩、预制盖梁承担；地震作用下排架横桥向刚度和耗能能力则主要通过防屈曲支撑承担。
[0059]与传统桥梁排架相比，本发明具有5个突出优点，其一是预制结构可大大加快施工进度，减少施工过程对城市交通和环境带来的不利影响；其二，双层桥梁排架可支撑双层高架桥，大大增加桥梁通车能力；其三，底层预制桥墩与底层预制盖梁、排架基础间摇摆反应的发生将改变排架受力模式和变形机制，降低排架承受的地震力，使传统的延性抗震设计面临的短柱抗剪、桥墩延性不足等问题得到改善；其四，由于无粘结预应力筋提供的弹性恢复力，桥墩的震后残余位移和混凝土开裂破坏减小，使结构的地震损伤大大降低；其五，地震下，排架的损伤将集中于防屈曲支撑，成为结构抗震设计的“保险丝”，且损坏的防屈曲支撑可快速替换，迅速恢复排架通车能力。
[0060]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上诉揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种新型摇摆式双层桥梁排架，其特征在于:包括，排架基础(I)，分别设置于排架基础(I)左、右两端的一组底层预制桥墩(4)，设置于底层预制桥墩(4)顶端的底层预制盖梁(2)，分别设置于底层预制盖梁(2)左右两端的一组顶层预制桥墩(5)，设置于顶层预制桥墩(5)顶端的顶层预制盖梁(3)，无粘结预应力筋(7)，防屈曲支撑(6)和钢连结件(8)； 所述底层预制桥墩(4)中预留用于无粘结预应力筋(7)穿过的孔洞； 所述无粘结预应力筋(7)数量与底层预制桥墩(4)数量匹配，且无粘结预应力筋(7)通过底层预制桥墩(4)中预留的孔洞贯穿于底层预制桥墩(4)，所述无粘结预应力筋(7)下端锚固于排架基础(I)中，上端穿过底层预制盖梁(2)于底层预制盖梁(2)上端施加预应力并锚固； 所述防屈曲支撑(6)上、下两端通过钢连结件(8)分别与排架基础(I)和底层预制盖梁⑵连结。
2.根据权利要求1所述的一种新型摇摆式双层桥梁排架，其特征在于:所述防屈曲支撑(6)数量为两个，并以底层预制盖梁(2)纵向中心线为参照对称设置。
3.一种新型摇摆式双层桥梁排架的安装方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一，排架基础⑴现场施工，并将无粘结预应力筋(7)在排架基础⑴中锚固；然后，底层预制桥墩(4)施工，并将无粘结预应力筋(7)穿过底层预制桥墩(4)； 步骤二，底层预制盖梁(2)施工，底层预制盖梁(2)中预留穿过无粘结预应力筋(7)的孔道，无粘结预应力筋(7)穿过底层预制盖梁(2)后，在底层预制盖梁(2)上部施加预应力并锚固；底层预制桥墩(4)与排架基础(I)、底层预制盖梁(2)连结处均设计为摇摆接缝形式，混凝土与普通纵筋均不连续； 步骤三，顶层预制桥墩(5)，顶层预制盖梁(3)施工；顶层预制桥墩(5)上下两端预留普通纵筋，插入底层预制盖梁(2)、顶层预制盖梁(3)预留的孔洞，并灌注高强度水泥砂浆；顶层预制桥墩(5)与底层预制盖梁(2)、顶层预制盖梁(3)连结处均设计为湿接缝形式，混凝土与普通纵筋均连续； 步骤四，防屈曲支撑(6)施工，在排架基础(I)和底层预制盖梁(2)安装钢连结件(8)，防屈曲支撑(6)通过钢连结件(8)与排架基础(I)、底层预制盖梁(2)连结。
【文档编号】E01D1/00GK104452567SQ201410727741
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】孙治国, 王东升, 石岩, 华承俊 申请人:大连海事大学