一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置

本技术涉及桥梁抗倾覆，具体涉及一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置。

背景技术：

1、单柱墩桥梁具有开阔的视野，可有效减少因视觉不畅所导致的交通事故；桥墩线性造型优美，与周围道路线形及景观相协调，具有独特的美感；其工程量小，占地少、造价低、对周围建筑物影响小等特点，使得单柱墩在相当一段时期内具有较大的优势。其中多采用曲线连续梁桥，以能够较大程度地满足复杂交通路线的要求。

2、随着交通运输的日益繁忙，单柱墩支撑的桥梁存在的安全隐患逐渐突显出来。在连续较大交通荷载偏心作用和单柱墩桥偏心的情况下，桥台支座可能会脱空；随着荷载继续增大，桥梁支座处的承载体系发生转变，伴随着单边支座的变形超过限制，桥梁上部箱梁随之发生倾覆。相比于直线梁桥，曲线梁桥由于受曲率的影响，偏心荷载的影响更为显著，会产生弯扭耦合作用。因此对单柱式曲线梁桥进行加固是十分必要的。

3、目前，常见的单柱式桥墩抗倾覆加固方法有新增辅助墩和外伸盖梁增设混凝土挡块。但在实际情况中，通过在单柱墩两侧新增辅助墩会占用更多的桥下空间，并且辅助墩的价格昂贵，增加加固成本，同时摒弃了单柱墩具有的优势；在梁体硕大的压力作用下，混凝土挡块能起的作用并不明显，且在长期的偏心荷载下，其抗倾覆能力也逐渐减弱，不具有适用性。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，通过支撑组件、限位组件和自定心组件，可以更好地解决超载车辆偏载通过时桥梁整体侧翻和墩柱被破坏的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

3、一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，包括箱梁、支座和单柱式桥墩，所述箱梁与单柱式桥墩之间通过支座连接，所述箱梁内设置有自定心组件，所述自定心组件包括弧形钢板和圆柱形重物，所述箱梁内底部安装有弧形钢板，所述圆柱形重物安放于弧形钢板上；所述单柱式桥墩顶部两侧对称布置有悬臂钢挑梁，所述悬臂钢挑梁与箱梁之间设有限位组件。

4、所述限位组件包括连接杆、定轴杆、顶杆和杠杆，所述连接杆顶部焊接有钢垫板，通过锚固螺栓固定在所述箱梁底部，所述连接杆底部设有连接槽；所述定轴杆底部焊接有钢垫板，通过锚固螺栓固定在所述悬臂钢挑梁上，所述定轴杆顶部设有滚动轴承；所述定轴杆通过滚动轴承与所述杠杆铰接，所述杠杆一端通过连接槽与连接杆连接，另一端通过连接槽与顶杆底部连接，所述箱梁底部对应顶杆位置开孔，所述顶杆顶部由开孔处进入到箱梁内与弧形钢板底部连接。

5、在上述技术方案中，通过支座来满足箱梁与单柱式桥墩在竖直方向上的结构强度；通过所述限位组件，满足单柱式曲线梁桥在偶然偏心载荷作用下的抗倾覆能力；通过自定心组件，实现单柱式曲线梁桥在偏心荷载作用撤除后的自定心、自复位功能。

6、具体的，通过在悬臂钢挑梁和箱梁之间设置的限位组件，使桥梁梁体在承受偶然偏心荷载时，将连接杆向下的压力通过杠杆定轴转动转化顶杆向上的力，使弧形钢板相应侧抬升，带动圆柱形重物反向移动，再由肋板作用于箱梁底板，提供抑制梁体倾覆的反向弯矩，从而提高桥梁的抗倾覆能力；通过箱梁中设置的自定心组件，当偏心荷载撤除后，重物在自重作用下回到弧形钢板最低处，带动梁体恢复初始平衡状态，实现自定心、自复位功能。

7、优选的，所述箱梁底部开孔处设置有钢护筒，所述顶杆穿过钢护筒进入到箱梁内与弧形钢板底部连接，因箱梁底板开孔处与外界暴露，通过设置有钢护筒，可以有效保护开孔处梁体免于受腐蚀性破坏。

8、优选的，所述弧形钢板底端与所述箱梁底部内壁面相切，弧形钢板两端与箱梁底部内壁面间焊接有肋板，当弧形钢板在初始状态或一侧被抬升时，重物都会相应运动到弧形钢板的最低处，进而通过肋板将压力传递给箱梁底板，抑制梁体转动。

9、优选的，所述悬臂钢挑梁与单柱式桥墩之间通过高强螺栓连接，所述悬臂钢挑梁下端面与单柱式桥墩两侧之间设置有直角型钢牛腿；所述直角型钢牛腿侧面通过高强螺栓与单柱式桥墩连接，上端面通过焊接方式与悬臂钢挑梁下端面连接。

10、在上述技术方案中，通过设置钢牛腿，对上方悬臂钢挑梁起支撑作用，并使悬臂钢挑梁与单柱式桥墩更加一体化。

11、与现有技术相比，本实用新型方法的有益效果在于：

12、1、本实用新型通过支座满足箱梁与单柱式桥墩在竖直方向上的结构强度；通过在悬臂钢挑梁和箱梁之间设置的限位组件，使桥梁梁体在承受偶然偏心荷载时，将连接杆向下的压力通过杠杆定轴转动转化顶杆向上的力，使弧形钢板相应侧抬升，带动圆柱形重物反向移动，再由肋板作用于箱梁底板，提供抑制梁体倾覆的反向弯矩，从而提高桥梁的抗倾覆能力；通过箱梁中设置的自定心组件，当偏心荷载撤除后，重物在自重作用下回到弧形钢板最低处，带动梁体恢复初始平衡状态，实现自定心、自复位功能；

13、2、本实用新型装置中悬臂钢挑梁、钢牛腿、连接杆、顶杆、定轴杆、弧形钢板、圆柱形重物、钢护筒均为预制构件，可预先在工厂进行生产再运至现场进行拼接安装，一定程度加快施工进度。本实用新型中的限位组件结构体系简单，施工方便，便于维修、保养，使本装置的适用性更强，使用范围更广。

技术特征：

1.一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，其特征在于，包括箱梁（1）、支座（2）和单柱式桥墩（3），所述箱梁（1）与单柱式桥墩（3）之间通过支座（2）连接，所述箱梁（1）内设置有自定心组件，所述自定心组件包括弧形钢板（4）和圆柱形重物（5），所述箱梁（1）内底部安装有弧形钢板（4），所述圆柱形重物（5）安放于弧形钢板（4）上；所述单柱式桥墩（3）顶部两侧对称布置有悬臂钢挑梁（6），所述悬臂钢挑梁（6）与箱梁（1）之间设有限位组件。

2.根据权利要求1所述的一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，其特征在于，所述限位组件包括连接杆（8）、定轴杆（9）、顶杆（10）和杠杆（11），所述连接杆（8）顶部焊接有钢垫板，通过锚固螺栓固定在所述箱梁（1）底部，所述连接杆（8）底部设有连接槽；所述定轴杆（9）底部焊接有钢垫板，通过锚固螺栓固定在所述悬臂钢挑梁（6）上，所述定轴杆（9）顶部设有滚动轴承；所述定轴杆（9）通过滚动轴承与所述杠杆（11）铰接，所述杠杆（11）一端通过连接槽与连接杆（8）连接，另一端通过连接槽与顶杆（10）底部连接，所述箱梁（1）底部对应顶杆（10）位置开孔，所述顶杆（10）顶部由开孔处进入到箱梁（1）内与弧形钢板（4）底部连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，其特征在于，所述箱梁（1）底部开孔处设置有钢护筒（12），所述顶杆（10）穿过钢护筒（12）进入到箱梁（1）内与弧形钢板（4）底部连接。

4.根据权利要求1所述的一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，其特征在于，所述弧形钢板（4）底端与所述箱梁（1）底部内壁面相切，弧形钢板（4）两端与箱梁（1）底部内壁面间焊接有肋板。

5.根据权利要求1所述的一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，其特征在于，所述悬臂钢挑梁（6）与单柱式桥墩（3）之间通过高强螺栓连接，所述悬臂钢挑梁（6）下端面与单柱式桥墩（3）两侧之间设置有直角型钢牛腿（7）。

6.根据权利要求5所述的一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，其特征在于，所述直角型钢牛腿（7）侧面通过高强螺栓与单柱式桥墩（3）连接，上端面通过焊接方式与悬臂钢挑梁（6）下端面连接。

技术总结本技术公开了一种适用于曲线梁桥单柱式桥墩的自定心抗倾覆装置，包括箱梁、支座和单柱式桥墩，所述箱梁与单柱式桥墩之间通过支座连接，所述箱梁内设置有自定心组件，所述自定心组件包括弧形钢板和圆柱形重物，所述箱梁内底部安装有弧形钢板，所述圆柱形重物安放于弧形钢板上；所述单柱式桥墩顶部两侧对称布置有悬臂钢挑梁，所述悬臂钢挑梁与箱梁之间设有限位组件。本技术适用于单柱式曲线桥梁的防倾覆工作，以消除在超载车辆偏载通过时存在的桥梁整体侧翻和墩柱被破坏的安全隐患，当桥面过大的偏心荷载撤除后，自定心组件能带动梁体复位，避免桥面持续倾斜引起事故，进一步提高了使用的安全性，同时装置对原有结构体系无影响，适用性强。技术研发人员：陈宝魁,陈涛,简桐,叶江涛,曹毅明受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：20231023技术公布日：2024/6/5