[发明专利]一种用于改善施工过程中大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁建筑工程技术领域，具体涉及一种用于改善施工过程中大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的方法。

背景技术

上承式混凝土拱桥具有造型美观、结构刚度大、经济性好等优点，并且，拱圈为受压结构，抗震性能好，而且还能够适用于跨越山谷和海岛等地形，所以，在目前的桥梁建筑领域中，越来越被广泛的运用。

随着施工技术发展，拱桥跨度越来越大，拱上立柱也越来越高，目前国内，也是世界最大跨度上承式混凝土拱桥主跨达到445m，交界墩高达到102m，拱上立柱高度近60m。就拱上立柱而言，一般比较纤细，且一旦发生破坏修复极为困难，所以，在拱桥的抗震设计中，拱上立柱成为了抗震设计的关键点。

在通常的拱上立柱抗震设计中，首先考虑通过钢筋混凝土结构自身的能力来抵抗地震力，适当提高墩柱的配筋率，在地震效应较大时则不可行。过高的配筋率在给施工造成困难的同时也会导致墩柱在地震中发生脆性破坏，造成结构倒塌。

此外，为了提高拱上立柱的抗震性能，国内外目前没有专门针对拱上立柱的抗震措施，一般是将普通桥墩的抗震措施应用于拱上墩柱，常用的抗震措施是采用阻尼器和减隔震支座减小地震响应，其虽然可以在一定程度上减小地震力，但是，也依然存在着不足：在常规桥梁的设计中，一般是允许墩柱进入塑性状态的，随着地震力的增加，要想达到预期的效果，阻尼器或减隔震支座也将承受更大的水平力，这使得产品的造价大幅增加；另外，一旦墩柱进入塑性后，墩柱的刚度迅速减小、墩顶位移迅速增大，阻尼器和减隔震支座会逐步丧失其功能，且无法阻止墩柱不可预料的倒塌。

所以，采用阻尼器和减隔震支座，也只能在有限的范围内减小地震力对拱桥结构的影响，在地震效应较大时，通常无法完全依赖阻尼器或减隔震支座保证结构不受破坏。

目前，在上述措施不能保证拱上立柱在地震作用下的安全和完整时，往往采用类似普通墩柱的延性控制法或进一步增加墩柱的尺寸，一旦拱上墩进入塑性修复就极为困难，而一味的增大墩柱的尺寸会造成很大的工程浪费。

所以，基于上述，目前亟需设计一种能够适用于大跨度上承式拱桥，能够有效提高拱上结构抗震性能，并且具有较低施工成本的结构。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前大跨度上承式拱桥结构中，拱上结构抗震性能较弱的不足，提供一种能够适用于大跨度上承式拱桥，能够有效提高拱上结构抗震性能，并且具有较低施工成本的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于改善施工过程中大跨度上承式拱桥拱上结构抗震性能的方法，包括下述步骤：

A、选定目标立柱：通过桥梁结构计算，得出需要改善抗震性能的立柱，作为目标立柱；

B、选定稳定构件：通过桥梁结构计算，得出拉索另一端的连接位置，作为稳定构件；

C、布置拉索：拉索一端连接在目标立柱上，另一端连接在稳定构件上；

D、预紧拉索：将步骤C布置的拉索张紧。

本申请的方法，通过拉索对目标立柱进行张拉，如此，将目标立柱由悬臂结构变为了顶部设弹性支承的结构，在承受地震力时，明显降低目标立柱的根部弯矩和墩顶位移，从而可以显著降低目标立柱的损伤，有效减少拱上立柱破坏，防止拱上立柱发生倒塌性破坏，使得该类桥梁的抗震设计更为合理。

优选的，在所述步骤C中，各根所述拉索与所述目标立柱在竖直方向上的夹角差值小于或者等于10°，在所述步骤D中，在张紧所述拉索时，各根所述拉索的初始水平分力相同。

优选的，在所述步骤C中，在所述拉索外还套设有套管。

优选的，在所述步骤C中，所述拉索的两端分别设置有锚具，所述拉索的端部通过设置锚具与各自对应的所述目标立柱或者所述稳定构件连接。

优选的，在所述步骤C中，所述拉索由所述目标立柱的一侧贯穿至另一侧。

优选的，在所述步骤D中，在张紧所述拉索时，预紧力为所述拉索容许承载力的30%。如此，既能保证锚具被可靠张紧，又能保证在地震力作用时有足够的富裕度。

优选的，在所述步骤D后，还设置有步骤E、设置防水罩：在所述锚具对应的所述目标立柱或者稳定构件上设置有防水罩。通过设置防水罩，能够有效的避免雨水对锚具结构的侵蚀，进一步提高锚具结构的寿命，也方便后续的检查和维护工作。

优选的，在所述步骤B和C之间还设置有步骤B1：交界墩、拱圈和立柱施工，在拉索对应的所述目标立柱上，还设置有管道，所述管道在所述目标立柱浇筑过程中，设置在所述目标立柱内；