一种滑动减震型简支梁桥及减震方法

本发明属于梁桥，具体涉及一种滑动减震型简支梁桥及减震方法。

背景技术：

1、多跨简支桥梁由于其标准化和装配化的制造、安装方案以及快速便捷的施工在高速铁路桥梁中应用广泛。然而铁路线路不可避免的会穿越地震断层区域，这就意味着简支梁桥在设计使用年限内极易遭受近断层地震作用。

2、传统的“球型钢支座+防落梁”的桥梁抗震措施减振耗能能力弱，通过自身刚度来抵御地震力，在强震下极易出现损坏，因此强震条件下效果较差。而功能复合型减隔震支座：如摩擦摆支座、双曲面减隔震支座等，通过支座位移耗能来实现地震能量输入的消耗，由于不同梁跨(梁段：两个支座之间的一段梁)的动力特性不一致，容易导致梁缝(相邻梁段之间的缝隙)之间出现相对位移，从而导致桥上结构(如轨道)损坏，特别是对于存在高能速度脉冲的近断层地震来说，极易过早发生破坏，进而无法有效控制桥墩与主梁间的地震下相对位移，从而导致落梁。此外，传统支座功能集成的特性将会使得支座在地震损坏之后丧失全部功能，需整体更换，导致修复困难。

3、综上所述，现有的简支梁桥，其抗震耗能件和支撑件通常为同一构件或集成在一起，一方面，受限于构件的耗能位移，影响其减震耗能能力，另一方面，由于各节梁段通过其支撑耗能件与对应的支座刚性连接，在减震过程中，易导致各节梁段的动力特性不一致性，从而引发梁缝出现相对位移的弊端。此外，也增加了维修的困难性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种滑动减震型简支梁桥及减震方法，一方面，提高减震性能，另一方面，保证在减震过程中，梁段之间不发生相对位移。此外，提高维修的便利性。

2、本发明通过以下技术手段解决上述问题：

3、一种滑动减震型简支梁桥，包括桥墩和混凝土主梁，所述桥墩和混凝土主梁之间安装有水平滑动支座和双向粘滞阻尼器，所述水平滑动支座通过限位剪切销钉实现限位，水平滑动支座包括上支座板和下支座板，所述上支座板与混凝土主梁固定连接，所述下支座板与桥墩固定连接，上支座板的底部以及下支座板的顶部均设置有滑动层；所述混凝土主梁的两侧均通过防落梁拉索与桥墩的对应侧连接。

4、进一步，所述滑动层的静摩擦系数不大于0.2，动摩擦系数不大于0.15。

5、进一步，所述混凝土主梁的底部通过支座顶板连接螺栓固定连接有支座顶板，所述上支座板与支座顶板焊接固定。

6、进一步，所述桥墩的顶部通过支座底板连接螺栓固定连接有支座底板，所述下支座板与支座底板焊接固定。

7、进一步，所述双向粘滞阻尼器的顶部与混凝土主梁固定连接，双向粘滞阻尼器的两端均通过万向铰与桥墩铰接。

8、进一步，所述双向粘滞阻尼器的顶部焊接固定设置有型钢横梁，所述混凝土主梁的底部预埋有型钢横梁连接顶板，所述型钢横梁与型钢横梁连接顶板焊接固定。

9、进一步，所述桥墩的顶部开设有凹槽，所述双向粘滞阻尼器的底部两侧均固定连接有横杆，所述横杆通过万向铰与凹槽对应的侧壁铰接。

10、一种上述滑动减震型简支梁桥的减震方法，当桥梁受到设计强度地震激励时，限位剪切销钉剪断，混凝土主梁基于水平滑动支座而与桥墩发生水平相对位移，此时双向粘滞阻尼器工作而实现减震。

11、本发明的有益效果：

12、1.水平滑动支座约束方向设置有限位剪切销钉，正常使用状态下提供水平滑动支座在限位方向上的约束功能，当桥梁受到设计强度地震激励时，限位剪切销钉剪断，混凝土主梁和桥墩之间可以水平相对滑动，并且容许出现较大的相对滑动位移；此时双向粘滞阻尼器开始工作，从而实现了基于大位移的减震耗能，有效提高了减震性能。

13、2.水平滑动支座仅提供竖向支承功能，地震作用下不出现结构性损伤，震后无需对其进行重大修复工作，有利于提高维修的便利性。

14、3.桥墩顶部的双向粘滞阻尼器的安装匹配标准形式的简支梁桥桥墩结构形式，不需要对桥墩进行改造。

15、4.进一步来说，双向粘滞阻尼器通过万向铰与桥墩连接，当混凝土主梁出现偏转时，双向粘滞阻尼器依然可以正常工作发挥减震耗能的作用。

16、5.水平滑动支座可提供较大的梁墩(混凝土主梁与桥墩)相对位移，在地震导致桥墩水平往复运动时，混凝土主梁整体不出现移动(类似于混凝土主梁(类似于身体)整体悬空，只有桥墩(类似于脚)相对其水平移动)，同时由于容许滑动位移量大，双向粘滞阻尼器的耗能能力也随着增加，大大消耗了地震输入的能量，对桥梁结构起到了很强的保护作用。

17、6.由于水平滑动支座仅提供竖向支承功能，支座本身不出现结构损坏，不需要将主梁抬起进行支座更换；震后若出现双向粘滞阻尼器损坏的情况，只需在桥墩顶部通过工作人员更换新的双向粘滞阻尼器即可实现阻尼耗能装置的功能恢复；再者，由于滑动层摩擦系数小，只需要通过千斤顶施加推力即可使混凝土主梁沿水平方向复位。

技术特征：

1.一种滑动减震型简支梁桥，包括桥墩和混凝土主梁，其特征在于：所述桥墩和混凝土主梁之间安装有水平滑动支座和双向粘滞阻尼器，所述水平滑动支座通过限位剪切销钉实现限位，水平滑动支座包括上支座板和下支座板，所述上支座板与混凝土主梁固定连接，所述下支座板与桥墩固定连接，上支座板的底部以及下支座板的顶部均设置有滑动层；所述混凝土主梁的两侧均通过防落梁拉索与桥墩的对应侧连接。

2.根据权利要求1所述的滑动减震型简支梁桥，其特征在于：所述滑动层的静摩擦系数不大于0.2，动摩擦系数不大于0.15。

3.根据权利要求2所述的滑动减震型简支梁桥，其特征在于：所述混凝土主梁的底部通过支座顶板连接螺栓固定连接有支座顶板，所述上支座板与支座顶板焊接固定。

4.根据权利要求3所述的滑动减震型简支梁桥，其特征在于：所述桥墩的顶部通过支座底板连接螺栓固定连接有支座底板，所述下支座板与支座底板焊接固定。

5.根据权利要求4所述的滑动减震型简支梁桥，其特征在于：所述双向粘滞阻尼器的顶部与混凝土主梁固定连接，双向粘滞阻尼器的梁端均通过万向铰与桥墩铰接。

6.根据权利要求5所述的滑动减震型简支梁桥，其特征在于：所述双向粘滞阻尼器的顶部，通过焊接固定设置型钢横梁，所述混凝土主梁的底部预埋有型钢横梁连接顶板，所述型钢横梁与型钢横梁连接顶板焊接固定。

7.根据权利要求6所述的滑动减震型简支梁桥，其特征在于：所述桥墩的顶部开设有凹槽，所述双向粘滞阻尼器的两端均固定连接有横杆，所述横杆通过万向铰与凹槽对应的侧壁铰接。

8.一种如权利要求1所述的滑动减震型简支梁桥的减震方法，其特征在于：当桥梁受到设计强度地震激励时，限位剪切销钉剪断，混凝土主梁基于水平滑动支座而与桥墩发生水平相对位移，此时双向粘滞阻尼器工作而实现减震。

技术总结本发明公开了一种滑动减震型简支梁桥及减震方法，该简支梁桥包括桥墩和混凝土主梁，所述桥墩和混凝土主梁之间安装有水平滑动支座和双向粘滞阻尼器，所述水平滑动支座通过限位剪切销钉实现限位，水平滑动支座包括上支座板和下支座板，所述上支座板与混凝土主梁固定连接，所述下支座板与桥墩固定连接，上支座板的底部以及下支座板的顶部均设置有滑动层；所述混凝土主梁的两侧均通过防落梁拉索与桥墩的对应侧连接。采用该减震型简支梁桥及减震方法，一方面，提高了减震性能，另一方面，保证了在减震过程中，梁段之间不发生相对位移。此外，提高了维修的便利性。技术研发人员：朱志辉,周高扬,郑纬奇受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29