一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置及施工方法

摘要

本发明公开了一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置及施工方法，箱梁梁底与桥墩之间设置有至少一个防侧移和倾覆单元，防侧移和倾覆单元包括内部构件与外部构件，外部构件设置在箱梁梁底的底部，内部构件设置在桥墩上部，内部构件与外部构件之间填充有橡胶垫板，内部构件与外部构件的相对处布置有至少一个固定锚杆，固定锚杆的一端配置有一让压机构。安装在箱梁梁底和桥墩上，分列梁支座的两侧，内部构件与外部构件通过上述橡胶垫板相互嵌固，共同限制箱梁梁底因受“弯‑扭耦合”力而发生过大侧移，防止梁体倾覆；同时在设置在内部构件与外部构件间的橡胶垫板通过弹性变形缓和水平位移，而且能起到良好的缓冲减震作用。

权利要求

1.一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置的施工方法，限制曲线梁桥侧移和倾覆装置包括箱梁梁底，箱梁梁底下方设置有一桥墩，其特征在于，箱梁梁底与桥墩之间设置有至少一个防侧移和倾覆单元，防侧移和倾覆单元包括内部构件与外部构件，外部构件设置在箱梁梁底的底部，内部构件设置在桥墩上部，内部构件与外部构件之间填充有橡胶垫板，内部构件与外部构件的相对处布置有至少一个固定锚杆，固定锚杆的一端配置有一让压机构；

上述外部构件为槽型钢，内部构件为异型槽钢，外部构件的上板面固定在箱梁梁底上，内部构件的下板面固定在桥墩上，内部构件的上板面与外部构件的下板面交错布置，内部构件与外部构件通过上述橡胶垫板相互嵌固；

上述固定锚杆穿过内部构件的竖直板面与外部构件的竖直板面，固定锚杆的一端固定在外部构件的竖直板面上，内部构件的竖直板面在固定锚杆另一端对应处开设有通孔，内部构件的竖直板面在通孔对应处设置有保护帽，保护帽与该固定锚杆另一端之间设置有让压弹簧，上述让压机构由通孔、让压弹簧与保护帽构成；

上述箱梁梁底的底部上设有第一预埋钢板，第一预埋钢板通过第一预埋螺栓与上述外部构件的上板面相固定，桥墩上部设置有第二预埋钢板，第二预埋钢板通过第二预埋螺栓与上述内部构件的下板面相固定；

施工方法包括以下步骤：

A、计算桥墩台顶部处梁体的允许位移值和偏移外力；计算曲线梁桥的水平荷载产生的水平剪切力并依据上述值来分别确定相应第一预埋钢板、第一预埋螺栓、第二预埋钢板、第二预埋螺栓、螺母、内部构件、外部构件和橡胶垫板采用的材料牌号、规格型号、设计尺寸和数量，并进行设计制作；

B、箱梁梁底预制施工时，将第一预埋钢板、第一预埋螺栓、螺母组合在一起，根据设计尺寸将第一预埋钢板预埋在梁体内并与梁体内的预埋钢筋固定，之后用第一预埋螺栓、螺母通过外部构件的上边钢板将外部构件连接在箱梁梁底的底部；桥墩台浇筑施工时，将第二预埋钢板、第二预埋螺栓、螺母组合在一起，根据设计尺寸将第二预埋钢板预埋在桥墩台的外侧并与墩台内的预埋钢筋固定，之后用第二预埋螺栓、螺母通过内部构件的下边钢板延伸部分将内部构件连接在第二预埋钢板上；

C、在外部构件与内部构件相互接触面之间充填橡胶垫板，再用固定锚杆将内、外部构件和橡胶垫板三者挤压紧密贴合：先将锚杆依次穿过外部构件、橡胶垫板和内部构件，再将锚杆尾端与让压弹簧连接，在外部设保护帽固定在内部构件上，最后用锚固装置将固定锚杆前端张拉紧并固定在外部构件上。

说明书

一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置及施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及曲线梁桥的侧移和倾覆领域，尤其涉及一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置及施工方法。

背景技术

[0002] 随着城市现代化的快速发展以及对交通要求的大幅度提高，曲线梁桥得以广泛应用。曲线梁桥由于其线形布置较为灵活，能够很好地适应复杂多变的地形环境；而且平面线形布置多样，能满足人们越来越高的感官和视觉舒适性的要求，因此在城市高架桥、立交桥以及跨线桥梁工程中被广泛应用。

[0003] 未来城市人口密度较大，建筑布置更密集，曲线梁桥以其占地面积小，线形布置灵活能很好适应这个特殊的环境，在城市立交桥中应用最为广泛的曲线梁桥是立交匝道桥，在减小城市交通压力的同时解决了城市占地面积匮乏的问题。可以预见，随着交通事业的迅速发展，曲线梁桥的应用将会越来越广泛。

[0004] 随着曲线梁桥的应用越来越普遍，曲线梁桥的病害也接踵而来；在现有的曲线梁桥设计、施工过程中由于没有充分考虑到曲线梁桥弯扭耦合这种特殊的受力特性和变形形式,特别是弯扭耦合受力特性对梁体的不利影响以及预应力荷载、温度梯度、系统温差和混凝土收缩徐变对曲线梁桥的作用效应等认识不足，加上交通量增长迅猛和超载情况时有发生，导致曲线梁桥的病害日益凸显。常见的病害有：

[0005] 支座破坏：内侧支座脱空由于存在曲率，曲线梁桥在预应力、自重、外侧车道荷载等作用下，会使梁体产生向外翻转的扭矩，引起梁体产生向外的扭转变形，从而导致内外支座受力不均，内侧支座出现负反力，负反力过大时会使内侧支座脱空。且曲线梁桥顶板升温时顶板有向上挠曲的趋势，此时支座会限制其上挠，支座处出现负反力。除此之外曲线梁桥在预应力荷载、环内外温差、整体升温作用下，曲线梁桥产生径向偏移，引起支座处产生径向支座反力；径向支座反力超过支座极限值时会导致支座发生剪切破坏。

[0006] 梁体出现横向偏位：曲线梁桥在温度、混凝土收缩徐变、汽车离心力等作用下会使得曲线梁桥弧段半径改变，圆心角不变，致使曲线梁桥产生径向偏移；受支座摩阻系数和曲线梁桥自重的影响，曲线梁桥产生的径向位移无法完全恢复，这样周而复始导致曲线梁桥径向位移不断积累，造成曲线梁桥的横向“爬移”。

[0007] 梁体发生翻转：曲线梁桥在内外因素同时影响下会产生向外翻转的扭矩，导致内侧支座脱空；曲线梁桥的抗扭转强度大大减弱，加据了梁体向外侧翻转的趋势；随着扭转变形的积累，达到极限后曲线梁桥就会发生整体侧翻。

[0008] 曲线梁桥是一个典型的“弯-扭耦合”受力构件，由于曲率的存在导致曲线梁桥的受力具有独特性，曲线梁桥和直线桥相比在受力和位移变形方面差异比较大。曲线梁桥在运营期，在内外因素共同作用下会产生横向偏移，由于支座和梁体底部的支座摩擦力以及自身重力作用导致产生的横向偏移在外力消失后无法完全恢复，每一次的外力作用都存在残余侧向位移，经外荷载周而复始的作用，侧向位移量不断积累，同时曲线梁桥梁体内部能量也在不断集聚；当梁体内部能量达到峰值时，在偶然外力作用下梁体开始释放能量，轻则导致梁体开裂、伸缩缝拉裂，重则导致梁体向外滑移和倾覆。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

[0009] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置及施工方法，通过弹性变形以缓和水平位移，限制曲线梁桥侧移和倾覆。

[0010] 为解决上述技术问题，本发明方案包括：

[0011] 一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置，其包括箱梁梁底，箱梁梁底下方设置有一桥墩，其中，箱梁梁底与桥墩之间设置有至少一个防侧移和倾覆单元，防侧移和倾覆单元包括内部构件与外部构件，外部构件设置在箱梁梁底的底部，内部构件设置在桥墩上部，内部构件与外部构件之间填充有橡胶垫板，内部构件与外部构件的相对处布置有至少一个固定锚杆，固定锚杆的一端配置有一让压机构。

[0012] 所述的限制曲线梁桥侧移和倾覆装置，其中，上述外部构件为槽型钢，内部构件为异型槽钢，外部构件的上板面固定在箱梁梁底上，内部构件的下板面固定在桥墩上，内部构件的上板面与外部构件的下板面交错布置，内部构件与外部构件通过上述橡胶垫板相互嵌固。

[0013] 所述的限制曲线梁桥侧移和倾覆装置，其中，上述固定锚杆穿过内部构件的竖直板面与外部构件的竖直板面，固定锚杆的一端固定在外部构件的竖直板面上，内部构件的竖直板面在固定锚杆另一端对应处开设有通孔，内部构件的竖直板面在通孔对应处设置有保护帽，保护帽与该固定锚杆另一端之间设置有让压弹簧；上述让压机构由通孔、让压弹簧与保护帽构成。

[0014] 所述的限制曲线梁桥侧移和倾覆装置，其中，上述箱梁梁底的底部上设有第一预埋钢板，第一预埋钢板通过第一预埋螺栓与上述外部构件的上板面相固定，桥墩上部设置有第二预埋钢板，第二预埋钢板通过第二预埋螺栓与上述内部构件的下板面相固定。

[0015] 一种所述限制曲线梁桥侧移和倾覆装置的施工方法，其包括以下步骤：

[0016] A、计算桥墩台顶部处梁体的允许位移值和偏移外力；计算曲线梁桥的水平荷载产生的水平剪切力并依据上述值来分别确定相应第一预埋钢板、第一预埋螺栓、第二预埋钢板、第二预埋螺栓、螺母、内部构件、外部构件和橡胶垫板采用的材料牌号、规格型号、设计尺寸和数量，并进行设计制作；

[0017] B、箱梁梁底预制施工时，将第一预埋钢板、第一预埋螺栓、螺母组合在一起，根据设计尺寸将第一预埋钢板预埋在梁体内并与梁体内的预埋钢筋固定，之后用第一预埋螺栓、螺母通过外部构件的上边钢板将外部构件连接在箱梁梁底的底部；桥墩台浇筑施工时，将第二预埋钢板、第二预埋螺栓、螺母组合在一起，根据设计尺寸将第二预埋钢板预埋在桥墩台的外侧并与墩台内的预埋钢筋固定，之后用第二预埋螺栓、螺母通过内部构件的下边钢板延伸部分将内部构件连接在第二预埋钢板上；

[0018] C、在外部构件与内部构件相互接触面之间充填橡胶垫板，再用固定锚杆将内、外部构件和橡胶垫板三者挤压紧密贴合：先将锚杆依次穿过外部构件、橡胶垫板和内部构件，再将锚杆尾端与让压弹簧连接，在外部设保护帽固定在内部构件上，最后用锚固装置将固定锚杆前端张拉紧并固定在外部构件上。

[0019] 本发明提供的一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置及施工方法，安装在箱梁梁底和桥墩上，分列梁支座的两侧，内部构件与外部构件通过上述橡胶垫板相互嵌固，共同限制箱梁梁底因受“弯-扭耦合”力而发生过大侧移，防止梁体倾覆；同时在设置在内部构件与外部构件间的橡胶垫板通过弹性变形缓和水平位移，而且能起到良好的缓冲减震作用，而且通过让压机构形成两次缓冲，可长期有效阻止梁体水平侧移，防止侧向位移积累引起的梁体滑移和开裂等危害，并且确保桥梁在严重偏载或发生地震时不发生倾覆，协助支座起缓冲减震作用，稳固可靠，可广泛应用于曲线箱梁梁桥的防侧移抗倾覆，本发明装置结构简单，降低了增大墩台、帽尺寸的成本，便捷经济，可以广泛应用于曲线箱梁梁桥。

附图说明

[0020] 图1为本发明中限制曲线梁桥侧移和倾覆装置的结构示意图。

具体实施方式

[0021] 本发明提供了一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置及施工方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0022] 本发明提供了一种限制曲线梁桥侧移和倾覆装置，如图1所示的，其包括箱梁梁底1，箱梁梁底1下方设置有一桥墩2，其中，箱梁梁底1与桥墩2之间设置有至少一个防侧移和倾覆单元，防侧移和倾覆单元包括内部构件3与外部构件4，外部构件4设置在箱梁梁底1的底部，内部构件3设置在桥墩2上部，内部构件3与外部构4件之间填充有橡胶垫板5，内部构件3与外部构件4的相对处布置有至少一个固定锚杆6，固定锚杆6的一端配置有一让压机构。

[0023] 更进一步的，上述外部构件4为槽型钢，内部构件3为异型槽钢，外部构件4的上板面固定在箱梁梁底1上，内部构件3的下板面固定在桥墩2上，内部构件3的上板面与外部构件4的下板面交错布置，内部构件3与外部构件4通过上述橡胶垫板5相互嵌固。

[0024] 上述固定锚杆6穿过内部构件3的竖直板面与外部构件4的竖直板面以及上述橡胶垫板5，固定锚杆6的一端固定在外部构件4的竖直板面上，内部构件4的竖直板面在固定锚杆6另一端对应处开设有通孔，内部构件4的竖直板面在通孔对应处设置有保护帽7，保护帽7与该固定锚杆6另一端之间设置有让压弹簧8，上述让压机构由通孔、让压弹簧8与保护帽7构成，让压机构与橡胶垫板5通过弹性变形缓和水平位移，而且能起到良好的缓冲减震作用。

[0025] 更进一步的，上述箱梁梁底1的底部上设有第一预埋钢板9，第一预埋钢板9通过第一预埋螺栓10与上述外部构件4的上板面相固定，桥墩2上部设置有第二预埋钢板11，第二预埋钢板11通过第二预埋螺栓12与上述内部构件3的下板面相固定。

[0026] 同时，本发明还提供了一种上述限制曲线梁桥侧移和倾覆装置的施工方法，其包括以下步骤：

[0027] 步骤一、计算桥墩2顶部处梁体的允许位移值和偏移外力；计算曲线梁桥的水平荷载产生的水平剪切力并依据上述值来分别确定相应第一预埋钢板9、第一预埋螺栓10、第二预埋钢板11、第二预埋螺栓12、螺母、内部构件4、外部构件3和橡胶垫板5采用的材料牌号、规格型号、设计尺寸和数量，并进行设计制作；

[0028] 步骤二、箱梁梁底1预制施工时，将第一预埋钢板9、第一预埋螺栓10、螺母组合在一起，根据设计尺寸将第一预埋钢板9预埋在梁体内并与梁体内的预埋钢筋固定，之后用第一预埋螺栓10、螺母通过外部构件3的上边钢板将外部构件3连接在箱梁梁底1的底部；桥墩2浇筑施工时，将第二预埋钢板11、第二预埋螺栓12、螺母组合在一起，根据设计尺寸将第二预埋钢板11预埋在桥墩2的外侧并与墩台内的预埋钢筋固定，之后用第二预埋螺栓12、螺母通过内部构件4的下边钢板延伸部分将内部构件4连接在第二预埋钢板11上；

[0029] 步骤三、在外部构件3与内部构件4相互接触面之间充填橡胶垫板5，再用固定锚杆6将内、外部构件和橡胶垫板5三者挤压紧密贴合，先将锚杆6依次穿过外部构件3、橡胶垫板
5和内部构件4，再将锚杆尾端与让压弹簧8连接，在外部设保护帽4固定在内部构件4上，最后用锚固装置将固定锚杆6固定在外部构件3上，完成上述限制曲线梁桥侧移和倾覆装置的施工。

[0030] 当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。