[发明专利]高墩大跨窄桥高性能抗震连续刚构结构体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁设计领域，特别涉及高墩大跨窄桥高性能抗震连续刚构结构体系。

背景技术

现有的山区桥梁，高度越来越高，跨度越来越大，一般将高度超过100米的桥墩称为高墩，将跨度超过150米可称为大垮度，而窄桥一般是针对桥梁宽度而言，对于超过150米的跨径宽度十多米的桥梁可以称之为窄桥。因此，此类高墩大跨度窄桥的桥梁，一般整体联长也较大。由于山区桥梁所在的地形一般基本地震烈度可达到Ⅷ度及以上，桥梁抗震性能不仅是强度控制设计，而且位移也要控制设计。因此，采用传统的桥墩设计以及主梁和桥台连接位置的设计，无法满足山区桥梁抗震性能要求、位移控制要求以及强度和刚度要求。

因此，有必要采用一种新型的高墩大跨窄桥高性能抗震连续刚构结构体系以满足山区桥梁在抵抗地震作用时对位移控制要求以及强度和刚度要求，提高结构的抗震性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在针对现有山区桥梁跨度较大、高度较高而桥梁宽度较窄，传统的桥梁设计将桥墩的截面设计的更大，但是其无法满足山区桥梁抗震性能要求、位移控制要求以及强度和刚度要求，从而影响了山区桥梁的抗震性能的上述问题，提供一种高墩大跨窄桥高性能抗震连续刚构结构体系。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高墩大跨窄桥高性能抗震连续刚构结构体系，包括若干个桥墩、桥台和设于桥墩和桥台上方的主梁，每个所述桥墩从墩顶到墩底采用变截面放坡结构，且桥墩墩顶横向宽度大于主梁梁底横向宽度；所述主梁两端与桥台之间设有伸缩缝，其中主梁一端与桥台之间设有纵向约束构造。

该高墩大垮窄桥高性能抗震连续钢构结构体系，通过桥墩采用了变截面设计，桥墩顶横向尺寸大于主梁横向设计尺寸形成的横向强健性构造设计，增强了桥墩的横向刚度；同时在主梁一端和桥台之间设置纵向约束构造，其能够充分利用主梁与桥台的支撑关系，桥台处设置的纵向约束构造提高了主梁的纵向刚度，因此，确保了桥梁体系的纵向刚度和横向刚度均能够满足地震位移控制设计需要，同时，能够相应降低了桥墩纵向抗震设计计算内力，保证了桥梁的安全，提高桥梁横向抗震设计强度和刚度需要，尤其适用于山区超高桥墩、大跨度和窄桥的桥梁设计需要。

优选地，所述桥墩是从墩顶到墩底形成等腰梯形的横向变截面放坡结构。

针对传统的刚构高墩的设计，若仍旧采用沿高度方向的等截面设计，对于高墩而言，结构的强度和刚度往往难以满足受力和抗震的要求，若是采用横向和纵向都放坡的变截面的设计，那么对于高墩而言，为了满足桥墩墩底截面抗震设计要求，墩底截面尺寸太大，且截面积越大的桥墩，增加了桥梁的施工难度和不稳定性；而发明采用的相对现有的设计，只将桥墩在横向沿高度进行变截面放坡设计，在纵向墩顶到墩底截面仍采用等截面设计，同时在主梁两端与桥台之间的伸缩缝位置处，设置纵向约束构造，以提高对桥墩、主梁和桥台的整体约束，其达到了在增加了桥墩纵向刚度，提高了桥梁稳定性的同时，避免了对桥墩在纵向沿高度方向进行变截面放坡设计，桥墩的尺寸和形状也得到了优化，降低了设计难度，桥梁的结构设计也满足了受力和抗震要求。

优选地，桥墩沿横向从墩顶到墩底采用1:80-1:60的放坡结构。

优选地，所述桥墩墩顶横向宽度大于主梁梁底横向宽度200-500cm。

优选地，所述桥墩墩底横向宽度大于墩顶横向宽度200-500cm。

进一步优选地，每个所述桥墩包括四个钢管混凝土墩柱，每个所述桥墩形成钢管混凝土箱型截面，相邻两个墩柱之间从上到下间隔设有沿水平方向的横隔板。

优选地，所述桥墩的四个墩柱中，两个侧面的墩柱相对倾斜设置，且每个侧面的两个墩柱相互平行设置。

优选地，四个墩柱的形状和大小均相等。

优选地，所述纵向约束构造包括连接在主梁和桥台之间的预应力钢束或阻尼器。

优选地，所述纵向约束构造还包括连接在所述主梁上的预埋钢板一和双耳叉一，以及连接在桥台上的预埋钢板二和双耳叉二，所述双耳叉一和双耳叉二之间连接预应力钢束或阻尼器。