[发明专利]独塔斜拉桥三向减隔震体系

说明书

本发明涉及一种独塔斜拉桥三向减隔震体系，包括纵向阻尼约束装置、横向阻尼约束装置、竖向约束装置和双向限位装置；所述纵向阻尼约束装置为速度相关型，设置在桥塔和主梁之间；所述横向阻尼约束装置为位移相关型，设置在桥塔和主梁之间；所述竖向约束装置设置在桥塔、桥墩与主梁之间，在桥塔和辅助墩处采用双向滑动钢支座，具有能承受地震反复荷载作用的超高耐磨摩擦副；在过渡墩处采用纵向、双向滑动弹塑性钢阻尼减震钢支座；所述双向限位装置采用纵向、横向限位挡块，设置在桥塔和主梁、桥墩和主梁之间。本发明采用三向减隔震设计和限位保护设计，能有效减小结构各向地震响应，实现结构抗震性能目标，确保结构安全、耐久、经济，并易于养护。

技术领域

本发明属于桥梁抗震技术领域，具体涉及一种独塔斜拉桥三向减隔震体系。

背景技术

随着我国桥梁建造技术的不断发展，独塔斜拉桥在斜拉桥中已占有较大比重，尤其对于一些特殊的山区地形、内河通航河流、城市跨线交通等情况，独塔斜拉桥有着一定的适应能力，且能与周围环境融合在一起，造型独特优美。同时相对于主跨跨径相当的双塔斜拉桥而言，主桥长度较短，造价更具有优势。

现有独塔斜拉桥的抗震体系主要包括塔梁墩固结体系、水平弹性约束体系和阻尼约束体系三大类。

塔梁墩固结体系下塔、梁、墩之间不设置任何连接构件，三者之间形成刚构，大大增加了结构的纵向刚度，结构一阶振型主要表现为主梁的竖向弯曲振动，结合部位在地震下将产生较大的内力，尤其当地震烈度较高或下塔柱较矮时，此内力无法通过位移进行释放。设计中只能通过增大塔柱截面尺寸、结构配筋和基础规模的方法来满足抗震需求，材料用量将远远超出静力设计的要求，使得工程建设投资成本增加，施工难度加大。

水平弹性约束体系下塔和梁或墩和梁之间一般通过设置弹性水平拉索来实现对结构的约束，弹性拉索对结构的静动力响应都有一定影响，需要分别计算其对结构静力和地震响应影响，并综合两者的结构内力、位移以及弹性约束自身的反应，来选取适合的弹性刚度。此体系下需要的计算工作量较大，虽然弹性拉索对梁端及塔顶位移有着较好的限制作用，但由于其自身并不能提供额外的耗能作用，桥塔在地震下的内力响应较大，当桥梁处于高地震烈度区，地震作用控制结构设计时，水平弹性约束体系也将无法很好的适应抗震需求。

阻尼约束体系是在塔和梁之间、墩和梁之间通过设置动力阻尼装置来控制结构的内力和位移。现有技术通常将斜拉桥在顺桥向设计为半漂浮或全漂浮体系，横桥向桥塔和桥墩处进行约束固定。具体如下所述：在桥塔和主梁之间设置单向滑动支座或双向滑动支座，在主梁侧面和桥塔之间设置横向抗风支座，另外在辅助墩和过渡墩处设置单向滑动支座或双向滑动支座，在过渡墩上两侧与主梁侧面之间设置横向抗震挡块。作为抗震措施仅在桥塔横梁和主梁之间沿顺桥向安装液体粘滞阻尼器。上述常规支撑体系下可以满足独塔斜拉桥在正常使用状态下的设计要求，但仅在采用超高耐磨摩擦副支座时才可能实现单方向(顺桥向)的减震设计目标，且没有针对横桥向的减震设计和抗震措施，无法适应横桥向的地震响应，地震中滑动支座、抗风支座、伸缩装置和顺桥向阻尼装置等均未得到有效保护，震后都会相应受损，更换支座、伸缩装置及维修阻尼装置等修复工作量巨大，未能完全实现《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)中对于独塔斜拉桥这种特殊结构在各级设防水准下的抗震性能目标，即不能满足E1地震作用下桥梁不受损坏或不需修复可继续使用、E2地震作用下不需修复或经简单修复可继续使用的抗震设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种独塔斜拉桥三向减隔震体系，该体系采用三向(纵向、横向、竖向)减隔震设计和限位保护设计，能有效减小结构各向地震响应，提高结构的抗震能力，完全符合《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)规定，真正实现大跨径斜拉桥的抗震性能目标，以确保结构安全、耐久、经济，并易于养护。

实现本发明目的的技术方案为：一种独塔斜拉桥三向减隔震体系，包括纵向阻尼约束装置、横向阻尼约束装置、竖向约束装置和双向限位装置。