一种自复位功能分离支座连续梁桥

本发明涉及桥梁建筑技术领域，特别是涉及一种自复位功能分离支座连续梁桥。

背景技术：

为提高连续梁桥的抗震性能，延性抗震设计理念和减隔震技术被广泛采用，但传统延性抗震设计震后残余变形过大，不易修复，不利于灾后救援通行，而常规的减、隔震支座在强震作用下多因水平相对位移过大而发生损坏，不仅丧失了水平耗能减震功能，而且竖向承载力也不能满足要求，且因竖向承载吨位大、结构复杂，更换极为困难。同时，在上述抗震设计方法中，承担正常使用功能的构件和承担地震作用的构件多为同一构件，并以“串联”方式组合在一起，缺乏分级响应特性和动态保护能力，很难实现强震后自复位、易修复的抗震设防目标。并且，在纵向水平地震荷载作用下连续梁桥上部结构的所有纵向地震荷载几乎全部由固定墩承担，而活动墩却几乎起不到分担地震荷载的任务。

因此，亟需一种自复位功能分离支座连续梁桥来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自复位功能分离支座连续梁桥，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种自复位功能分离支座连续梁桥，包括主梁、桥墩和自复位功能分离支座，所述自复位功能分离支座设置在所述主梁与所述桥墩之间，所述自复位功能分离支座包括滑动支座和自复位耗能连接装置；

所述自复位耗能连接装置分为滑动型自复位耗能连接装置和锁定型自复位耗能连接装置；

所述滑动支座设置有两个，且分别设置在所述桥墩顶面横桥向两侧；

所述锁定型自复位耗能连接装置包括上连接部、下连接部、耗能机构、复位机构和状态锁定机构；

所述上连接部与所述主梁底面固接；

所述下连接部与所述桥墩顶面固接，所述下连接部设置在两所述滑动支座之间，所述下连接部与所述上连接部铰接；

所述耗能机构设置在所述下连接部与所述主梁底面之间；

所述复位机构设置有四个，所述复位机构的一端与所述限位组件固接，所述复位机构的另一端与所述下耳板一侧固接；

所述上连接部与所述下连接部通过所述状态锁定机构连接；

所述状态锁定机构去除后所述锁定型自复位耗能连接装置形成所述滑动型自复位耗能连接装置。

优选的，所述上连接部包括上耳板，上连接板和上锚固螺栓；

所述上连接板设置在所述主梁底面，所述上连接板与所述主梁底面通过所述上锚固螺栓固接，所述上耳板设置有两个，且分别与所述上连接板底面两侧固接。

优选的，所述下连接部包括下连接板、下锚固螺栓和下耳板；

所述下连接板设置在所述桥墩顶面，所述下连接板与所述桥墩顶面通过所述下锚固螺栓固接，所述下耳板设置有两个，且分别位于所述下连接板顶面两侧；

两所述下耳板与两所述上耳板分别对应设置，位置对应的所述上耳板与所述下耳板通过所述状态锁定机构连接。

优选的，所述下连接板顶面还设置有加强板，所述加强板设置在两所述下耳板之间，所述加强板与所述下耳板平行设置。

优选的，所述耗能机构包括缠绕轴、缠绕索和限位组件；

所述限位组件设置有两个，且与所述主梁底面两侧固接；所述限位组件位于所述上连接部两侧；

所述缠绕轴的一端贯穿两所述下耳板和所述加强板，所述加强板将所述缠绕轴分隔为第一连接部和第二连接部；

所述缠绕索设置有两条，两所述缠绕索的两端分别与两所述限位组件固接，两所述缠绕索中部分别缠绕在所述第一连接部和所述第二连接部上。

优选的，所述限位组件包括梁底牛腿、限位板和限位螺栓；

所述限位板与所述主梁底面通过所述限位螺栓固接；

所述梁底牛腿设置有两个，且分别与所述限位板底面两侧固接；两所述梁底牛腿侧面分别与两所述缠绕索一端固接。

优选的，所述复位机构包括恢复力弹簧和限位孔；

所述限位孔在所述梁底牛腿侧面沿竖直方向开设有若干个；

所述恢复力弹簧的一端与任一所述限位孔连接，所述恢复力弹簧的另一端与所述下耳板侧面固接。

优选的，所述缠绕索两端分别与相对的两所述梁底牛腿上的任一所述限位孔连接。

优选的，所述缠绕索和所述恢复力弹簧的轴线方向与所述缠绕轴的轴线方向相互垂直。

优选的，所述状态锁定机构包括剪力销；所述上耳板与所述下耳板通过所述剪力销铰接；所述剪力销断开后所述锁定型自复位耗能连接装置形成所述滑动型自复位耗能连接装置。

本发明公开了以下技术效果：本发明提出一种自复位功能分离支座连续梁桥，在满足正常使用需求的同时，对常遇地震、偶遇地震、罕遇或极罕遇地震具有分级响应机制，最大限度的保护桥墩，提高连续梁桥的整体抗震性能；通过自复位耗能连接装置可以使活动墩共同承担地震荷载，降低固定墩的地震响应；地震峰值过后，在地震余能和恢复力弹簧的共同作用下让结构回复到初始位置，具有较好的震后自复位功能，便于震后结构的整体修复。同时，本发明具有结构简单，造价低廉，检查维修方便等优点。适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥以及各种大型新建连续梁结构或既有连续梁结构的抗震加固领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明锁定型自复位耗能连接装置的结构示意图；

图2为本发明锁定型自复位耗能连接装置的剖面图；

图3为本发明滑动型自复位耗能连接装置的结构示意图；

图4为本发明滑动型自复位耗能连接装置的剖面图；

图5为本发明正常使用和常遇地震作用下的工作示意图；

图6为本发明偶遇地震作用下的工作示意图；

图7为本发明罕遇或极罕遇地震作用下的工作示意图；

其中，1、主梁；2、桥墩；3、滑动支座；4、上耳板；5、上连接板；6、上锚固螺栓；7、下连接板；8、下锚固螺栓；9、下耳板；10、剪力销；11、加强板；12、缠绕轴；13、缠绕索；14、梁底牛腿；15、限位板；16、限位螺栓；17、恢复力弹簧；18、限位孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种自复位功能分离支座连续梁桥，包括主梁1、桥墩2和自复位功能分离支座，其特征在于，自复位功能分离支座设置在主梁1与桥墩2之间，自复位功能分离支座包括滑动支座3和自复位耗能连接装置；

自复位耗能连接装置分为滑动型自复位耗能连接装置和锁定型自复位耗能连接装置；

滑动支座3设置有两个，且分别设置在桥墩2顶面横桥向两侧；

锁定型自复位耗能连接装置包括上连接部、下连接部、耗能机构、复位机构和状态锁定机构；

上连接部与主梁1底面固接；

下连接部与桥墩2顶面固接，下连接部设置在两滑动支座3之间，下连接部与上连接部铰接；

耗能机构设置在下连接部与主梁1底面之间；

复位机构设置有四个，复位机构的一端与限位组件固接，复位机构的另一端与下耳板9一侧固接；

上连接部与下连接部通过状态锁定机构连接；

状态锁定机构去除后锁定型自复位耗能连接装置形成滑动型自复位耗能连接装置。

设置的自复位功能分离支座放置在主梁1和桥墩2之间，设置的滑动支座3为普通纵向滑动支座，用于承载纵向载荷，自复位耗能连接装置分为锁定型和滑动型两种，“固定墩”对应锁定型自复位耗能连接装置，“活动墩”对应滑动型自复位耗能连接装置，该发明取消了传统桥梁固定墩和活动墩之分，上述“固定墩”，仅在上连接部与下连接部断开连接前可被视作阶段固定墩；上连接部与下连接部连接时，桥梁结构在处于弹性阶段，以抗震为主，地震过程中结构无损伤或次要构件轻微损伤；连续梁桥“固定墩”自复位功能分离支座的上连接部与下连接部断开连接后，耗能机构起到减隔震的作用。地震峰值过后，复位机构使自复位功能分离支座恢复到初始平衡位置；本发明保证桥梁在偶遇地震震后不需要修复或简单修复即可通行，确保灾后救援生命线工程的畅通。整个过程中自复位耗能连接装置的损伤可修复、易修复。

当连续梁桥跨数较多时，可根据实际需求增加锁定型自复位耗能连接装置数量。

进一步优化方案，上连接部包括上耳板4，上连接板5和上锚固螺栓6；

上连接板5设置在主梁1底面，上连接板5与主梁1底面通过上锚固螺栓6固接，上耳板4设置有两个，且分别与上连接板5底面两侧固接。

进一步优化方案，下连接部包括下连接板7、下锚固螺栓8和下耳板9；

下连接板7设置在桥墩2顶面，下连接板7与桥墩2顶面通过下锚固螺栓8固接，下耳板9设置有两个，且分别位于下连接板7顶面两侧；

两下耳板9与两上耳板4分别对应设置，位置对应的上耳板4与下耳板9通过状态锁定机构连接。

在正常使用的情况下，连续梁桥主要通过“固定墩”自复位耗能自复位功能分离支座的剪力销10限制桥梁上部结构和下部结构的变位，剪力销10不会被剪断。

在常遇地震作用下，该阶段与正常使用时一样，桥梁结构在处于弹性阶段，以抗震为主，地震过程中结构无损伤或次要构件轻微损伤。

进一步优化方案，下连接板7顶面还设置有加强板11，加强板11设置在两下耳板9之间，加强板11与下耳板9平行设置。

设置的加强板11可以增强缠绕轴12与下耳板9的连接强度，使缠绕索13与缠绕轴12进行受力时更加稳定，提高使用寿命，增强安全性能。

进一步优化方案，耗能机构包括缠绕轴12、缠绕索13和限位组件；

限位组件设置有两个，且与主梁1底面两侧固接；限位组件位于上连接部两侧；

缠绕轴12的一端贯穿两下耳板9和加强板11，加强板11将缠绕轴12分隔为第一连接部和第二连接部；

缠绕索13设置有两条，两缠绕索13的两端分别与两限位组件固接，两缠绕索13中部分别缠绕在第一连接部和第二连接部上。

在偶遇地震作用下，剪力销10由于震动被剪断后此时活动墩与固定墩的自复位功能分离支座作用机理相同，常规滑动支座3只承担竖向荷载，缠绕索13和恢复力弹簧17开始发挥作用。当墩梁间的纵向地震荷载大于缠绕索13与缠绕轴12之间的摩擦锁死力时，缠绕索13与缠绕轴12开始发生相对滑动，起到减隔震的作用。

进一步优化方案，限位组件包括梁底牛腿14、限位板15和限位螺栓16；

限位板15与主梁1底面通过限位螺栓16固接；

梁底牛腿14设置有两个，且分别与限位板15底面两侧固接；两梁底牛腿14侧面分别与两缠绕索13一端固接。

进一步优化方案，复位机构包括恢复力弹簧17和限位孔18；

限位孔18在梁底牛腿14侧面沿竖直方向开设有若干个；

恢复力弹簧17的一端与任一限位孔18连接，恢复力弹簧17的另一端与下耳板9侧面固接。

地震峰值过后，在地震波余能和恢复力弹簧17的共同作用下，使结构恢复到初始平衡位置。该阶段主体结构和主要构件处于无损伤或轻微损伤状态，震后不需要修复或简单修复即可通行，确保灾后救援生命线工程的畅通。整个过程中自复位耗能连接装置的损伤可修复、易修复。

进一步优化方案，缠绕索13两端分别与相对的两梁底牛腿14上的任一限位孔18连接。

开设的若干限位孔18可以提高的在进行恢复力弹簧17和缠绕索13连接时的适应性，并增加调控范围。

进一步优化方案，缠绕索13和恢复力弹簧17的轴线方向与缠绕轴12的轴线方向相互垂直。

进一步优化方案，状态锁定机构包括剪力销10；上耳板4与下耳板9通过剪力销10铰接；剪力销10断开后锁定型自复位耗能连接装置形成滑动型自复位耗能连接装置。

进一步优化方案，滑动支座3设置为纵向滑动支座。

本发明的施工过程：

在墩顶横桥向两侧安装两个常规滑动支座；在滑动支座3中间设置自复位耗能连接装置，与常规滑动支座3共同组成自复位功能分离支座，自复位耗能连接装置中剪力销10的抗剪能力以及恢复力弹簧17的刚度、初始预拉力和缠绕索13的倾角、预紧力、缠绕圈数根据具体情况设定。具体的安装和连接工艺，不做限定。

在本发明的一个实施例中，在罕遇或极罕遇地震作用下，“固定墩”自复位耗能连接装置的剪力销10被剪断后，自复位耗能连接装置出现严重损伤甚至失效，上部结构在纵桥向无约束，伸缩缝和滑动支座3可能出现较严重的损伤，但最大限度地保护了桥墩2，控制桥墩2的损伤程度和残余变形在可修复范围，使整个连续梁桥不至于在强震中倒塌，震后结构处于可修复状态。

在本发明的另一个实施例中，对自复位耗能连接装置进行横向扩展，沿桥面横向增加下耳板、下耳板和缠绕轴，在这一基础上增加缠绕索和自复位弹簧数量，提高自复位耗能连接装置的抗震性能。

特别的，上述的震后自复位，不是要求结构各部分严格回到最初的位置，只是控制残余位移、残余变形在设计的可接受范围内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。