[发明专利]一种桥梁多梯级减震限位体系及其设计方法

说明书

本发明公开了一种桥梁多梯级减震限位体系及其设计方法，其中桥梁多梯级减震限位体系包括桥墩、主梁以及减隔震限位装置，隔震限位装置包括防落梁、拉索以及耗能元件，耗能元件安装于防落梁，拉索的一端与耗能元件固定连接，拉索的另一端固定连接于桥墩、主梁中的一者，防落梁固定连接于桥墩、主梁中的另一者，拉索用于给主梁提供弹性限位，耗能元件用于给主梁提供缓冲耗能，防落梁用于给主梁提供刚性限位。在中小震时，拉索提供弹性变位能力以实现隔震和震后自复位；在大震时，耗能元件塑性变形提供第二段变位能力，起到缓冲耗能作用；防落梁作为最后一道防线，限制主梁的位移，形成三级防护，即桥梁多梯级减震限位体系，降低主梁落座和落梁风险。

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其涉及一种桥梁多梯级减震限位体系及其设计方法。

背景技术

桥梁减隔震技术是一种新兴的结构减隔震技术，它能够有效地减少桥梁在地震中的震动程度，提高桥梁的抗震能力和安全性。桥梁减隔震技术的原理是通过在桥梁结构中设置隔震装置，使桥梁与桥墩之间形成一定的隔离层，从而在地震时减少桥梁受到的震动力。通常采用桥梁支座作为隔震层，常用的包括橡胶支座、摩擦摆支座等。同时，为了防止墩-梁之间发生过大的位移而发生落梁，还需在墩梁之间设置限位措施，如粘滞阻尼器、金属阻尼器、防落梁等。

为提高桥梁抗震性能，同时兼顾现有经济发展条件下社会可接受水平的抗震设防成本，我国桥梁抗震规范均设定了多水准抗震设防目标，以“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准的抗震设防原则最为典型。为实现这一目标通常需要将上述减隔震和限位措施组合使用，常见的组合方式有摩擦摆支座+缓冲防落梁、摩擦摆支座+金属阻尼器和橡胶支座+工字钢防落梁等等。但现有的组合减隔震技术未考虑桥梁震后功能快速恢复，多利用摩擦、金属塑性变形和节流阻力等原理隔震耗能和限位。显然采用上述措施，震后墩梁残余位移大，难以自然复位。当前采用隔震体系的桥梁，在弹性范围内(大位移下)进一步限制墩梁相对位移的手段仍较为有限。当前桥梁面临“震后救援难度大、功能恢复困难、交通中断损失严重”等挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的减隔震限位装置地震后，墩梁残余位移大，难以自然复位的问题，提供一种桥梁多梯级减震限位体系及其设计方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种桥梁多梯级减震限位体系，包括桥墩、主梁以及减隔震限位装置，所述主梁通过至少两个桥梁支座与所述桥墩连接，所述隔震限位装置包括防落梁、拉索以及耗能元件，所述耗能元件安装于所述防落梁，所述拉索的一端与所述耗能元件固定连接，所述拉索的另一端固定连接于所述桥墩、所述主梁中的一者，所述防落梁固定连接于所述桥墩、所述主梁中的另一者，所述防落梁用于给所述主梁提供刚性限位，所述拉索用于给所述主梁提供弹性限位，所述耗能元件用于给所述主梁提供缓冲耗能。

采用这种结构设置，设置拉索的一端与耗能元件连接，耗能元件又安装于防落梁上，能够很好的将桥梁的震动通过拉索传递给耗能元件，再通过耗能元件传递给防落梁，当防落梁设置在主梁上时，拉索的另一端设置在桥墩上，当防落梁设置在桥墩上时，拉索的另一端设置在主梁上。采用这种结构设置，在中小震作用下，利用拉索大弹性应变的优势，提供弹性变位能力以实现隔震和震后自复位效果，同时拉索还能提供附加弹性限位刚度，实现中小震后自然复位的功能；在大震作用下，拉索的弹性限位已难以满足减隔震需求时，耗能元件通过塑性变形提供第二段变位能力起到缓冲耗能作用，能够缓冲主梁与防落梁之间的碰撞力，防落梁作为最后一道防线，进一步限制主梁的位移，防止落梁事故发生。本发明通过拉索、耗能元件、防落梁形成有效的三级防护，即一种桥梁多梯级减震限位体系，从而大大降低主梁落座和落梁的风险。

可选地，所述防落梁包括相对设置的止挡板和限位板，所述耗能元件设置在所述止挡板和所述限位板之间，所述拉索的一端穿过所述止挡板与所述耗能元件连接，所述限位板用于限制所述主梁的位移。