专利名称：一种桩顶弯矩释放器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于桥梁桩基础减隔震领域，特别涉及一种能够减少桩基弯矩的桩顶弯矩释放器。
背景技术：
传统的桩基础和桥墩、承台采用固结方式连接，地震作用下，桥梁的上部结构和桥墩的惯性力产生的巨大弯矩传递到桩基础。对于承台下设置的大直径群桩基础，地震作用下桩顶的转角需求大，由于弯矩和转角过大导致桩顶附近的混凝土出现塑性破坏。由于桩基础埋置于地下或水下，地震损伤和破坏难以发现、维修及加固，因此对桩基础的抗震性能要求普遍高于桥梁的其他部位。目前钢筋混凝土桩基础的抗震性能主要通过延性设计，即增加桩顶区段钢筋和箍筋的用量来提高截面抵抗弯矩的能力，从而减小桩基础震害的程度。但是延性设计虽然可以提高钢筋混凝土桩基础的抗弯能力和混凝土开裂破碎后的塑性变形能力，但延性设计并未从根本上降低桩身承受的地震力(尤其是弯矩)的大小，而且需要在桩顶保护层混凝土破坏后形成混凝土塑性铰来适应桩顶转角需求，强震作用下，经过延性设计加强的桩基础依然会产生混凝土开裂、钢筋屈服等无法恢复的塑性破坏，只是破坏程度比未经延性设计的桩基础要小。因此，经延性设计加强的桩基础依然存在震后损伤检查及维修加固困难的问题，而且桩基础的混凝土、钢筋材料用量大，工程造价高。
实用新型内容为了解决现有技术中的大直径桩基础地震时破坏程度大且不易检查及维修加固的缺点，本实用新型提供了一种能够阻断桥梁上部结构和桥墩向桩基础传递弯矩的路径，限制上部结构和桥墩向桩基础传递的水平力，从而显著降低桩基础中的弯矩，降低工程造价的滑移隔震型桩顶弯矩释放器。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:在上连接板的下表面设置有与之层叠的上封板，在上封板的下方设置有下封板，下封板的下表面设置有与下封板层叠的下连接板，在上封板与下封板之间设置有至少I层加劲钢板，在加劲钢板的外围设置有橡月父层。在下连接板的下表面还可以设置有套筒，便于固定。在上连接板的下表面设置有保护罩，保护罩在下连接板外且其罩壁延伸至下连接板的下方，在保护罩与套筒之间通过密封层密封。上述加劲钢板可以是I 5层。上述橡胶层周边分别延伸至上封板、下封板的外缘。上述上连接板与上封板、下连接板与下封板分别通过内连接螺栓联接。本实用新型的桩顶弯矩释放器，通过在上、下连接板之间设置内置加劲钢板的橡胶层，通过橡胶层的弹性压缩变形抵抗竖向荷载，通过橡胶层的水平剪切变形适应桩顶与墩底或承台底面之间的水平变形，并限制传递到桩基础的水平荷载，通过橡胶层的不均匀压缩变形来适应墩底或承台底面与桩基础顶面之间的微量转角，从根本上降低地震作用下桩基础的弯矩，从而降低桩基础的抗弯能力需求，该桩顶弯矩释放器结构简单、工程造价低、施工难度小。同时，上连接板上设置的保护罩与下连接板上的套筒通过密封层密封，能够防止地下水侵入释放器内部，侵蚀钢质材料以及橡胶材料，确保释放器的使用寿命。
图1为桩顶弯矩释放器的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的实施方式。实施例1参见图1，本实施例的桩顶弯矩释放器是由上连接板1、上封板2、加劲钢板3、橡胶层4、下封板5、下连接板6、保护罩7、密封层8以及套筒9连接构成。本实施例中，上连接板I是由钢质材料制成，其结合形状是方形，该上连接板I的上表面是贴着桥梁的桥墩或承台底部设置并通过锚固螺栓与墩底或承台底部固定，锚固螺栓安装在该钢板的上表面，在上连接板I的下表面沿着边缘焊接钢质的圆形保护罩7，保护罩7的罩壁向下延伸。上连接钢板上开有内连接螺孔，通过穿过该螺孔的内连接螺栓将上连接板I与上封板2紧固。上封板2是不锈钢材质，设置在上连接板I的下方，与上连接板I层叠设置，在上封板2的下方依次设置下封板5和下连接板6，下封板5与上封板2对称，下连接板6与下封板5通过内连接螺栓连接，即连接方式与上连接板I和上封板2的联接方式相同，下连接板6在保护罩7的内腔，且其几何尺寸小于保护罩7的内腔尺寸，在下封板5与上封板2之间通过硫化的分层叠置的两层橡胶层4及I层加劲钢板3，即加劲钢板3的外围硫化有橡胶层4，橡胶层4向外延伸将上封板2、下封板5的外缘包围。在下连接板6的下表面焊接有一个钢质套筒9，便于套箍在桩基础顶上，该钢质套筒9的外表面与延伸至下连接板6下方的保护罩7的底端内壁通过发泡密封层8密封，防止地下水渗入侵蚀钢质材料以及橡胶层4。安装时，先将桩基础顶部整平，将桩顶弯矩释放器下连接板6的套筒9套在整平后的桩基顶部，在将桩顶弯矩释放器上连接板I上浇筑承台或桥墩。桥墩或承台的竖向荷载通过弯矩释放器中的橡胶层4压缩传递到桩基础，地震时，从基础中传来的竖向激励经过弯矩释放器中橡胶层4的缓冲后显著降低，减小了桥墩和上部结构的竖向地震力。橡胶层4产生的竖向不均匀压缩可以适应桩基与承台之间的扭转变形，阻断了上部结构和桥墩的弯矩继续传递至桩基础，从根本上降低了桩基础承受的弯矩。橡胶层4产生的水平剪切变形适应桩基与承台之间的水平变形，并限制了桥墩或承台传递到桩基础的水平荷载，进一步降低了桩基础的弯矩。实施例2本实施例中，上连接板I是由钢质材料制成，其结合形状是方形，该上连接板I的上表面是贴着桥梁的桥墩或承台底部设置并通过锚固螺栓与墩底或承台底部固定，锚固螺栓安装在该钢板的上表面，在上连接板I的下表面沿着边缘焊接钢质的圆形保护罩7，保护罩7的罩壁向下延伸。上连接钢板上开有内连接螺孔，通过穿过该螺孔的内连接螺栓将上连接板I与上封板2紧固。上封板2是不锈钢材质，设置在上连接板I的下方，与上连接板I层叠设置，在上封板2的下方依次设置下封板5和下连接板6，下封板5与上封板2对称，下连接板6与下封板5通过内连接螺栓连接，即连接方式与上连接板I和上封板2的联接方式相同，下连接板6在保护罩7的内腔，且其几何尺寸小于保护罩7的内腔尺寸，在下封板5与上封板2之间通过硫化的分层叠置的两层橡胶层4及I层加劲钢板3，即加劲钢板3的外围硫化有橡胶层4，橡胶层4向外延伸将上封板2、下封板5的外缘包围。还可以在下连接板6的下表面焊接联接有一个钢质的套筒9，便于固定。实施例3在本实施例中，上封板2与下封板5之间设置有3层加劲钢板3，一个加劲钢板3与另一个加劲钢板3之间也是通过多层橡胶层4联接固定，其它的部件及其联接关系与实施例I或实施例2相同。实施例4在本实施例中，上封板2与下封板5之间设置有3个层叠的加劲钢板3，3个加劲钢板3之间也是通过橡胶层4联接固定，其它的部件及其联接关系与实施例1或实施例2相同。实施例5在上述实施例1 4中，上连接板I与上封板2、下连接板6与下封板5之间分别是通过焊接连接，其它的部件及其联接关系与相应实施例相同。
权利要求1.一种桩顶弯矩释放器，其特征在于:在上连接板(I)的下表面设置有与之层叠的上封板(2),在上封板(2)的下方设置有下封板(5),下封板(5)的下表面设置有与下封板(5)层叠的下连接板(6)，在上封板(2)与下封板(5)之间设置有至少I层加劲钢板(3)，在加劲钢板(3)的外围设置有橡胶层(4)。
2.根据权利要求1所述的桩顶弯矩释放器，其特征在于:在下连接板(6)的下表面设置有套筒(9)。
3.根据权利要求2所述的桩顶弯矩释放器，其特征在于:在上连接板(I)的下表面设置有保护罩(7)，保护罩(7)在下连接板(6)外且其罩壁延伸至下连接板(6)的下方，在保护罩(7)与套筒(9)之间通过密封层(8)密封。
4.根据权利要求1所述的桩顶弯矩释放器，其特征在于:所述加劲钢板(3)是I 5层。
5.根据权利要求1所述的桩顶弯矩释放器，其特征在于:所述橡胶层(4)周边分别延伸至上封板(2)、下封板(5)的外缘。
6.根据权利要求1所述的桩顶弯矩释放器，其特征在于:所述上连接板(I)与上封板(2)、下连接板(6)与下封板(5)分别通过内连接螺栓联接。
专利摘要本实用新型涉及一种桩顶弯矩释放器，在上连接板(1)的下表面设置有与之层叠的上封板(2)，在上封板(2)的下方设置有下封板(5)，下封板(5)的下表面设置有与下封板(5)层叠的下连接板(6)，在上封板(2)与下封板(5)之间设置有至少1层加劲钢板(3)，在加劲钢板(3)的外围设置有橡胶层(4)。上连接板上设置的保护罩与下连接板上的套筒通过密封层密封，能够防止地下水侵入释放器内部，侵蚀钢质材料以及橡胶材料，确保释放器的使用寿命。
文档编号E02D31/08GK202989960SQ20122073304
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者赵国辉, 李宇, 白桦, 刘健新, 李加武 申请人:长安大学