[发明专利]一种用于高速铁路的减隔震摇摆桥墩

说明书

本发明公开了一种用于高速铁路的减隔震摇摆桥墩，包括圆端型的空心墩体和其下端的承台。所述空心墩体的轴向中心有贯穿承台的无粘结预应力钢束，空心墩体的底部外壁和承台之间可拆卸固定有减震耗能装置。无粘结预应力钢束使空心桥墩具有桥墩摇摆‑自复位耗能，减震耗能装置采用波纹板套筒结构可通过波纹板的拉压和橡胶的压缩缓冲实现摇摆过程的减震耗能。可解决现有高铁桥墩震后的永久损伤问题，摇摆桥墩+减震耗能装置的组合形式，控制了桥墩损伤位置，减震耗能装置的可拆卸设置，可实现桥墩震后的可修复性。即本发明采用RSC桥墩，利用桥梁下部的结构减震隔震，可大幅降低桥梁地震响应，可保证列车的震时行车安全性以及桥梁的震后可修复性。

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体为一种用于高速铁路的减隔震摇摆桥墩。

背景技术

我国幅员辽阔，跨越两大地震带，即环太平洋地震带和欧亚地震带，地震较为活跃，青海、四川、云南等地小震中震时有发生，各种土木工程设施都有随时遭遇地震的可能。有必要对高铁桥梁的抗震性能展开研究，并采取一定措施进行加强保护。

相较于公路桥，我国铁路桥梁普遍采用重力式桥墩，其尺寸、刚度以及质量均较大，并且配筋率一般小于0.5％，延性抗震能力不足，地震破坏时呈现典型的脆性破坏特征，因此传统的普通钢筋混凝土公路桥墩的延性抗震理论并不适用于该类型桥墩。

目前关于高速铁路桥梁中使用的低配筋重力式桥墩的研究，尽管已经取得一些重大成果，但由于地震特征具有随机性，加之结构抗震性能影响因素众多，国内外对桥墩破坏机理尚不明确，抗震设计方法仍未形成规范体系。因此，有必要在经济允许的条件下偏安全地设计高铁桥墩，极大限度地利用结构自身抗震，辅之以附加的减震耗能装置。

现有的高铁桥梁减震耗能措施主要是设置减隔震支座，通过减隔震支座的摩擦效应达到减震耗能的目的，但此方法并不能很好的保证桥墩的震后状态。目前公路桥墩抗震设计中已较多采用摇摆-自复位(RSC)结构，并有不少研究开始涉及在铁路中使用RSC桥墩，而在高速铁路桥中的应用并不多见。

现有的高铁桥墩大部分都是采用圆端型桥墩，横桥向宽，纵桥向窄，如若改造成RSC桥墩，则横向易摇摆，而纵向易倾覆，在地震作用下容易失稳，达不到理想的摇摆耗能效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可达到理想摇摆耗能效果的用于高速铁路的减隔震摇摆桥墩，降低高铁桥梁的地震响应，提高高铁桥梁的减隔震能力和水平向抗剪能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：用于高速铁路的减隔震摇摆桥墩，包括圆端型的空心墩体和其下端的承台。所述空心墩体的轴向中心有贯穿承台的无粘结预应力钢束，空心墩体的底部外壁和承台之间可拆卸固定有减震耗能装置。

上述技术方案的一种实施方式中，所述无粘结预应力钢束包括多根预应力钢筋、橡胶波纹管和锚固结构，橡胶波纹管的两端对称设置锚固结构，预应力筋穿过橡胶波纹管后与锚固结构固定，锚固结构分别固定于所述空心墩体顶部和承台底部。

上述技术方案的一种实施方式中，所述锚固结构包括锚垫板、锚板和螺旋筋，锚板对中固定于锚垫板的顶面，螺旋筋的上端与锚垫板同心固定，锚垫板设置有中心孔用于所述预应力钢筋穿过，锚板在中心位置的外围设置有用于固定各预应力钢筋的锚固孔。

上述技术方案的一种实施方式中，所述锚固结构与橡胶波纹管连接时，其螺旋筋套于橡胶波纹管的端部，其锚垫板的底面对中固定于橡胶波纹管的端面。

上述技术方案的一种实施方式中，所述减震耗能装置包括内外套置的多层减震套筒，第一层减震套筒为直筒，贴合套于所述空心墩体的外壁，第二层开始往外的各层减震套筒为高度依次递增的锥筒，它们的上端均与第一层减震套筒锚固，下端分别锚固于底座板上。

上述技术方案的一种实施方式中，第二层减震套筒开始的各层减震套筒的侧壁平行且有间距。