耗能减震装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁领域，具体涉及一种适用于桥梁桥墩的耗能减震装置。

背景技术：

中小跨径梁式桥在我国具有非常广泛的应用，是我国日益发达的道路交通网络中极其重要的组成部分。圆柱墩是这类桥梁通常采用的下部结构形式之一，圆柱墩与承台固结，桥梁上部结构传递下来的荷载通过圆柱墩最终传递到地基，使整个桥梁结构能够保持正常使用。目前我国现行的《公路桥梁抗震设计细则》、《城市桥梁抗震设计规范》对中小跨径梁式桥规定在E1地震作用下要求保持弹性，E2地震作用下允许出现损伤，桥墩允许出现塑性铰。然而，2008年汶川大地震、2010年玉树大地震，许多中小跨径梁式桥遭受到了不同程度的损伤，其中单柱墩墩底开裂或者双柱墩横梁与桥墩连接部位开裂(如：庙子坪大桥、禅古寺一号桥等)是最常见的桥梁下部结构损伤形式之一。这主要是由于桥梁上部结构在地震中传递给桥墩的剪力过大，或者是桥墩本身的高度较高或质量较大使桥墩自身在地震中产生较大的惯性力，这些因素都会使得桥墩产生较大的弯曲变形，一旦超过其承载能力，轻者使桥墩开裂，重者使桥墩折断。由此可见，我国现有的中小跨径梁式桥其桥墩远远不能满足抗震需求，需要进行抗震加固。针对这种情况，通常采用的减隔震措施主要有两种方式：一是在墩梁连接处采用减隔震支座，并加装减震装置，如粘滞性阻尼器、弹塑性钢阻尼器等，从而减小上部结构传递给桥墩的地震荷载；二是采用混凝土或者钢管包裹桥墩墩底从而增加桥墩墩底的截面承载能力，使其有足够的能力抵抗地震荷载。但是这两种方式都存在一定的不足：第一种方式需要安装价格较高的减隔震支座，加装减隔震装置要求墩梁间必须有足够的空间，且更换的时候必须暂停交通，但这种方式对于墩高较高，自身质量较大的桥墩并没有明显的减震效果；第二种方式实施时同样需要中断交通，如果是使用混凝土的话，需要对浇筑的混凝土进行养护，整个加固周期较长，如果是使用钢管的话，钢管与混凝土的连接性能不容易得到保证，最后，这种方式会使承台基础的抗震需求增大，可能使承台基础在地震作用下产生损伤。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种消能减震装置，能够预制加工，快速拼装，价格低廉，性能可靠，在不影响桥梁正常使用的情况下，可以控制地震作用下桥墩的水平位移，耗散地震能量，改善桥墩的抗震性能，并减小对基础的地震需求。

本实用新型的耗能减震装置，包括以可拆卸式设置于桥墩承台上并沿桥墩外表面周向设置的具有弹塑性变形能力的耗能减震构件；

进一步，所述耗能减震构件包括套箍于墩身的内层连接板和外层固定支撑板以及设置于内层连接板和外层固定支撑板之间的沿桥墩径向均布的多个弹塑性变形构件；

进一步，所述弹塑性变形构件沿桥墩轴向均布；

进一步，所述弹塑性变形构件为C形钢；

进一步，所述C形钢的两端分别通过螺栓连接于内层连接板和外层固定支撑板；

进一步，所述内层连接板和外层固定支撑板均为钢套筒结构；

进一步，所述外层固定支撑板上设置有纵向加劲肋；

进一步，所述纵向加劲肋对应C形钢的固定端焊接于外层固定支撑板外表面；

进一步，所述承台上设置有与外层固定支撑板固定连接的承台连接钢板；

承台连接钢板与承台通过高强螺栓连接

进一步，所述内层连接板套箍于桥墩墩身并通过压浆或者螺栓固定。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的耗能减震装置，根据抗震需求，在墩身离承台一定高度处安装一层或者多层具有弹塑性变形能力的减震构件组，每一层减震构件组是由多个沿着墩身截面，朝着不同方向布置的耗能减震构件组成。正常使用情况下，减震装置保持弹性，不影响桥墩的正常工作；地震荷载作用下，桥墩墩身会产生水平向的位移，当位移过大时，耗能减震构件将发生屈服而外层支护装置依然保持弹性，通过耗能减震构件弹塑性变形进行往复滞回耗能，从而耗散地震能量，减小桥墩水平位移。本发明中的耗能减震装置价格低廉，可以在工厂预制，施工现场快速拼装，不影响桥梁的正常使用；且在地震之后可以快速更换，亦可作为墩底防撞装置使用。与通过墩底外包混凝土或者钢管来提高桥墩承载能力的方式相比，降低了承台基础的抗震需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的立面结构示意图；

图2为图1的1-1剖面结构示意图；

图3为图1的2-2剖面结构示意图。

图4为本实用新型的局部放大结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，图2为图1的1-1剖面结构示意图；

图3为图1的2-2剖面结构示意图，本实用新型的局部放大结构示意图。如图所示，本实施例中的耗能减震装置，包括以可拆卸式设置于桥墩2承台1上并沿桥墩2外表面周向设置的具有弹塑性变形的耗能减震构件；根据抗震需求，在墩身离承台1一定高度处安装一层或者多层具有弹塑性变形的耗能减震构件组，正常使用情况下，减震装置保持弹性，不影响桥墩的正常工作；地震荷载作用下，桥墩墩身会产生水平向的位移，当位移过大时，通过耗能减震构件弹塑性变形进行往复滞回耗能，从而耗散地震能量，减小桥墩水平位移。

本实施例中，所述减震耗能构件包括套箍于墩身的内层连接板4和外层固定支撑板3以及设置于内层连接板4和外层固定支撑板3之间的沿桥墩2径向均布的多个弹塑性变形构件5；内层连接板4设置于桥墩2的外表面，对于表面光滑的桥墩2，可将内层连接板4直接套设于桥墩2表面即可，而对于表面粗糙的桥墩2，为了满足受力均匀的需求，可采用喷砂浆固定或者是螺栓锚固的方式固定内层连接板4，上述固定方式均能达到可拆卸的目的。外层固定支撑板3与桥墩承台1通过高强螺栓7连接。内层连接板4和外层固定支撑板3通过沿墩身截面设置的多个弹塑性变形构件5连接成一体，即：弹塑性变形构件5在内层连接板4与外层固定支撑板3之间，围绕着桥墩截面布置。地震荷载作用下，桥墩墩身会产生水平向的位移，当位移过大时，弹塑性变形构件5将发生屈服而外层固定支撑板3依然保持弹性，通过耗能构件5的弹塑性变形进行往复滞回耗能，从而耗散地震能量，减小桥墩水平位移。

本实施例中，所述弹塑性变形构件5沿桥墩2径向均布；弹塑性变形构件5沿墩身可设置多层，提高减震能力，满足不同等级的抗震需求。

本实施例中，所述弹塑性变形构件5为C形钢；具有很好的弹塑性变形能力，同时具有一定的刚度，且结构简单。

本实施例中，所述C形钢5的两端分别通过高强螺栓9轴向连接于内层连接板4和外层固定支撑板3；如图4所示，内层连接板4外表面和外层固定支撑板3内表面均设置有用于与高强螺栓9固定连接的耳板，C形钢5的两端通过高强螺栓9沿轴向平行方向固定。地震荷载作用下，桥墩墩身会产生水平向的位移，当位移过大时，弹塑性变形构件5发生屈服而外层固定支撑板3依然保持弹性，通过弹塑性变形构件5的弹塑性变形进行往复滞回耗能，从而耗散地震能量，减小桥墩水平位移。C形钢5采用螺栓固定连接。地震荷载作用下，满足C形钢5的受力要求，使其在力矩方向受力。

本实施例中，所述内层连接板4和外层固定支撑板3均为钢套筒结构；结构简单，便于安装和拆卸。

本实施例中，所述外层固定支撑板3上设置有纵向加劲肋6；提高外层固定支撑板3的刚度。

本实施例中，所述纵向加劲肋6对应C形钢5的固定端端焊接于外层固定支撑板3外表面；-

本实施例中，所述承台1上设置有与外层固定支撑板3固定连接的承台连接钢板8；外层固定支撑板3通过承台连接钢板8和高强螺栓7固定连接到承台1上，外层固定支撑板3与承台1固定连接，并具有足够的刚度，防止在地震作用下产生变形。

本实施例中，所述内层连接板3套箍于桥墩墩身2并通过压浆或者螺栓固定；内层连接板3和外层固定支撑板4的刚度需满足在地震作用下保持弹性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。