[发明专利]一种新型抗震刚构桥墩及桥梁

说明书

本发明关于一种新型抗震刚构桥墩及桥梁，该桥墩包括至上而下依次连接的墩顶段、墩身中间段和墩底段，墩顶段顺桥向上宽、下窄，采用圆曲线过渡，墩顶段横桥向等宽，墩身中间段顺桥向等宽，墩身中间段横桥向上窄下宽线性变宽，墩底段顺桥向和横桥向均为上窄、下宽，均采用圆曲线过渡，桥墩为空心墩。本发明通过增加墩顶段顶缘顺桥向尺寸和墩底段底缘顺桥向及横桥向尺寸，以局部范围较小的结构自重增量换取显著的截面惯性矩及抗力增幅，调整和优化刚构桥墩墩顶和墩底内力分配，刚构桥墩结构形式新颖，能够有效改善墩顶、墩底内力分配，尤其有利于高烈度地震区连续刚构桥下部墩身及基础抗震设计，为强地震作用下连续刚构桥墩的设计带来解决方案。

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别是一种新型抗震刚构桥墩及桥梁。

背景技术

连续刚构桥作为一种常规桥型广泛应用于桥梁工程领域，连续刚构桥的墩高适用范围较广，但常用墩形多为纵向等尺寸的整体式空心墩或双薄壁墩。当墩高较矮时常采用双薄壁墩以降低下部结构刚度，改善结构受力；当墩高较高时常采用纵向等尺寸的整体式空心墩，以增加桥墩的纵横向刚度及结构稳定性。以上两种常规刚构墩形在非高烈度地震区具有广泛的适用性，当应用于高烈度地震区、且需考虑桥址区竖向地震作用时，上述两种墩形具有明显的缺点。双薄壁墩在高烈度地震作用下，墩顶、墩底单侧薄壁均承受较大的轴向拉力，导致墩身配筋困甚至难以实现；纵向等尺寸的整体式空心墩墩顶、墩底弯矩大，常因墩顶或墩底受力控制而增大桥墩纵向尺寸，同时带来更大的圬工方量，墩身自重的增加进一步恶化抗震设计，较大的墩身纵向尺寸同时影响墩、梁结构布局协调性；两者均呈现抗震设计困难、经济性较差的特点。

因此，为解决高烈度地震区连续刚构桥桥墩抗震设计难题，改善结构在地震作用下的受力，有必要设计采用一种新型抗震刚构桥墩。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有连续刚构桥的桥墩具有抗震设计困难、经济性较差的问题，提供一种新型抗震刚构桥墩及桥梁。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种新型抗震刚构桥墩，包括至上而下依次连接的墩顶段、墩身中间段和墩底段，所述墩顶段顺桥向上宽、下窄，采用圆曲线过渡，所述墩顶段横桥向等宽，所述墩身中间段顺桥向等宽，所述墩身中间段横桥向上窄下宽线性变宽，所述墩底段顺桥向和横桥向均为上窄、下宽，均采用圆曲线过渡，所述桥墩为空心墩。

采用本发明所述的一种新型抗震刚构桥墩，通过增加所述墩顶段顶缘顺桥向尺寸和所述墩底段底缘顺桥向及横桥向尺寸，以局部范围较小的结构自重增量换取显著的截面惯性矩及抗力增幅，调整和优化刚构桥墩墩顶和墩底内力分配，刚构桥墩结构形式新颖，能够有效改善墩顶、墩底内力分配，尤其有利于高烈度地震区连续刚构桥下部墩身及基础抗震设计，为强地震作用下连续刚构桥墩的设计带来解决方案。

作为本发明优选地技术方案，所述墩顶段包括墩顶实心截面和墩身空心截面。

作为本发明进一步优选地技术方案，所述墩身中间段包括墩身空心截面。

作为本发明进一步优选地技术方案，所述墩底段包括墩身空心截面和墩底实心截面。

作为本发明进一步优选地技术方案，所述空心墩的内壁顺桥向在整个墩身范围内竖直。

作为本发明进一步优选地技术方案，横桥向所述墩顶段的内外壁平行设置，横桥向所述墩身中间段的内外壁平行设置，横桥向所述墩底段的内壁坡度与所述墩身中间段的内壁坡度一致。

采用这种结构，通过设置合理的空心墩内壁坡率，可进一步增加墩顶、墩底截面惯性矩，综合针对刚构桥墩分段设置合理的内、外壁结构形状及坡率，让结构几何构造与内力分布高度吻合，以最小的截面尺寸、最省的圬工用量及墩身自重巧妙的解决高烈度地震区钢筋混凝土刚构桥墩抗震难题。

作为本发明优选地技术方案，所述墩顶段的顶部连接有墩梁固结段。