CN212714460U - 一种桥梁组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种桥梁组件，包括：两个墩柱，每个所述墩柱均设置有第一通孔；系梁，所述系梁为内置钢筋的工程用水泥基复合材料结构；其中，所述系梁包括本体部和与本体部的两端连接的加厚部，所述加厚部沿高度方向的尺寸大于所述本体部沿高度方向的尺寸，所述加厚部设置有第二通孔，连接件穿过所述第一通孔和所述第二通孔以连接所述墩柱和所述系梁。两个墩柱之间设置系梁，系梁具有高延展性，起到耗能减震作用，解决墩柱由于震动破坏而修复难度大的问题。

Description

一种桥梁组件

技术领域

本实用新型涉及桥梁领域，尤其涉及一种桥梁组件。

背景技术

高速公路建设向西部延伸，那里地势险峻，地形多为深沟、陡坡，对桥梁建设提出了更高要求，因此，高墩大跨连续刚构桥得到广泛应用。双肢薄壁墩是大跨刚构桥常用的桥墩形式，其构造特点是在墩位上有两个与主梁固结的桥墩并且两个桥墩具有相互平行的墩壁，墩壁的厚度较小。双肢薄壁墩可有效延长桥梁顺桥向自振周期，减小水平地震力。但是，在地震作用下，双肢薄壁墩会发生塑性变形，桥墩震后损坏后，对桥墩的修复和更换难度较大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种桥梁组件，以解决如何提高桥梁的抗震能力并且震后容易修复的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种桥梁组件，包括：两个墩柱，每个所述墩柱均设置有第一通孔；系梁，所述系梁为内置钢筋的工程用水泥基复合材料结构；其中，所述系梁包括本体部和与本体部的两端连接的加厚部，所述加厚部沿高度方向的尺寸大于所述本体部沿高度方向的尺寸，所述加厚部设置有第二通孔，连接件穿过所述第一通孔和所述第二通孔以连接所述墩柱和所述系梁。

进一步地，所述加厚部与所述本体部同轴设置，所述第二通孔设置有多个并相对所述轴线对称，所述第一通孔设置有多个，一个所述连接件穿过一个所述第一通孔和一个所述第二通孔。

进一步地，所述墩柱沿所述墩柱的宽度方向上间隔设置有多个所述第一通孔，所述加厚部设置有多个所述第二通孔，一个所述连接件穿过一个所述第一通孔和一个所述第二通孔。

进一步地，所述墩柱设置有预埋管，所述预埋管开设有所述第一通孔。

进一步地，所述加厚部的一端与所述本体部连接，另一端与所述墩柱连接，所述另一端设置有凹槽。

进一步地，所述墩柱连接所述加厚部的连接面设置有凸起，所述凸起能够嵌入所述凹槽内以实现所述墩柱与所述加厚部卡接。

进一步地，在所述系梁的上方，所述墩柱设置有牛腿，用于吊装所述系梁。

进一步地，所述系梁开设有沿长度方向贯穿所述系梁的贯通孔。

进一步地，所述贯通孔沿所述系梁的宽度方向设置有若干个。

进一步地，沿所述墩柱的长度方向设置有多个所述系梁。

本实用新型实施例提供的桥梁组件，包括两个墩柱和连接两个墩柱的系梁，系梁将两个独立的墩柱连接为共同受力的整体，增强了墩柱的整体刚度，提高墩柱的稳定性，有利于减小墩柱的截面尺寸；系梁为预制的内置钢筋的工程用水泥基复合材料结构，具有较高的延展性，在地震作用下，系梁先于墩柱发生屈服，在地震发生时，系梁首先消耗地震能量，延缓了墩柱的损伤破坏过程；同时系梁较强的抗弯和抗剪能力使其不易发生塑性变形；即使系梁发生塑性变形，墩柱依然保持弹性状态，通过方便地拆离连接件更换新的系梁即可快速实现修复，避免了墩柱发生损坏，大大降低了桥梁的震后修复难度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的桥梁组件的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为预埋管的局部放大图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种桥梁组件的结构示意图；

图5为图4的B-B剖面图；

图6为本实用新型实施例提供的墩柱连接多个系梁的结构示意图。

附图标记说明：

10-墩柱，20-系梁，11-第一通孔，12-预埋管，13-凸起，14-牛腿，21-本体部，22-加厚部，221-突出部，23-第二通孔，24-凹槽，25-贯通孔，30-连接件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在具体实施方式中所描述的各个实施例中的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以进行各种组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一/第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一/第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本实用新型实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“上部”、“下部”均为正常使用状态时的方位。

在具体实施例中，桥梁可以是架设在江河湖海上使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦可以是跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁包括上部构造、下部结构和支座等结构。其中，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构；支座为桥跨结构与下部结构的支承处所设置的传力装置；下部结构包括桥台、墩柱和基础；其中，墩柱为承载上部构造的下部承重物，是桥梁结构的关键构件。在地震作用下，墩柱作为主要承重物而易发生塑性变形，一旦墩柱塑性变形就会对桥梁的安全性造成极大威胁，修复和更换墩柱带来的经济损失较大，并且修复难度较大。

本实用新型提供的桥梁组件可应用于连续刚构桥，也可应用于大跨度斜拉桥以及悬索桥，或者其他任何受到地震威胁的桥梁结构中，用于提高桥梁的抗震性能和降低桥梁的震后修复难度。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种桥梁组件，该组件包括两个墩柱10和连接两个墩柱的系梁20。两个墩柱10的结构可以相同，均为具有一定高度的柱状体，所述高度指的是图1中的上下方向。根据地势要求，墩柱10的高度可以根据实际情况进行具体设计。需要说明的是，为了满足施工阶段及成桥阶段的稳定性要求及静力计算要求，墩柱高度越大，其横截面的尺寸需要设计得越大。在不设置系梁的情况下，为了满足上述稳定及静力计算要求，往往需要设计更大横截面尺寸的墩柱，这增加了材料成本和施工难度。

系梁20的两端分别与两个墩柱10连接，系梁20尺寸可以根据墩柱20的高度和横截面尺寸进行具体设计。系梁20为具有一定宽度的板状结构，所述宽度为图1中垂直于纸面的方向。系梁20的宽度可以与墩柱10的宽度相同，在所述宽度方向上，系梁20与墩柱10可以贴合连接。系梁20与墩柱10连接，将两个独立的墩柱10连接为共同受力的整体，增强了墩柱的整体刚度，提高墩柱的稳定性；并且由于两个墩柱10连接在一起共同抵抗振动作用，即墩柱抵抗振动的有效截面尺寸为两个墩柱的截面尺寸之和，因此系梁有助于在墩柱保持一定高度的情况下降低其截面尺寸。

系梁20为内置钢筋的工程用水泥基复合材料结构。工程用水泥基复合材料是一种纤维增强水泥基复合材料，在拉伸和剪切荷载下呈现较高的延展性，其极限拉应变可达到3％～5％，弯拉强度一般可达5～10MPa。系梁20采用工程用水泥基符合材料，使其具有较大的弯曲变形和剪切变形能力。在地震作用下，系梁20先于墩柱10发生屈服，作为震动的首道防线，系梁20首先消耗地震能量，延缓了墩柱10的损伤破坏过程；同时系梁20较强的抗弯和抗剪能力使其不易发生塑性变形；并且系梁20内配置钢筋进一步防止系梁断裂，增强了系梁的强度。可选的，所述钢筋可以是沿系梁的长度方向设置，可以是沿着系梁的宽度方向设置，也可以是长度方向或宽度方向的环状箍筋，或者以其他任何形式设置，只要能够增强系梁的受力能力并且满足先于墩柱发生屈服即可。

如图1所示，系梁20包括本体部21和加厚部22，加厚部22与本体部21的两端连接并在高度方向(图1所示的上下方向)较本体部21更长。具体的，系梁20包括本体部21和分别与本体部21的两端连接的两个加厚部22，本体部21可以基本为一个板状结构，加厚部22可以为较本体部更厚的板状或者棱台状结构。本体部21和两个加厚部22可以为一体成型结构。两个加厚部22分别位于本体部的两端，用于与两个墩柱10连接。在高度方向上，加厚部22的长度大于本体部21的长度，这样设置，在保证系梁20的整体较薄而优先于墩柱10发生屈服的前提下，增加了系梁20与墩柱10的连接面积，增强了连接稳定性；并且减小系梁20在屈服过程中墩柱10所受压强，保证墩柱10免受损坏；另外，加厚部22保证了系梁20屈服后的转动能力及抗剪能力而不至于在地震过程中系梁20与墩柱10的连接处出现裂纹或发生断裂。

可选的，加厚部22的截面可以大致为梯形结构，在墩柱的高度方向上，加厚部22与墩柱10连接的一端的长度大于与系梁21连接的一端，这样设置，保证了系梁20与墩柱10尽可能大的连接面积，进一步增强了系梁与墩柱的连接稳定性和保护墩柱不受损坏。另外，系梁越接近墩柱处，在相同地震作用下所受剪力越大而越易出现裂纹甚至断裂，系梁的梯形结构设置有助于避免剪力不均匀导致的系梁损坏。

如图1所示，加厚部22设置有第二通孔23，墩柱10设置有第一通孔11，连接件30穿过所述第一通孔11和所述第二通孔23以连接墩柱10和系梁20。具体的，加厚部22与本体部21连接形成台阶结构，墩柱10设置有与第二通孔23连通的第一通孔10，连接件30能够依次穿过第一通孔11和第二通孔23，并且在第二通孔23的远离第一通孔11的一端与系梁20固定。第一通孔11和第二通孔23可以是螺栓孔，连接件30可以是螺栓。第二通孔23设置在加厚部22的上下两端，露出连接件30的端部，方便了连接件30的拆卸和安装。当系梁20损坏后，只需要将连接件30拆离第一通孔11和第二通孔23使损坏系梁20拆离墩柱10即可完成快速拆卸过程，随后只需要安装新的系梁即可实现桥梁的震后修复，更换系梁20方便快捷，避免修复墩柱10或者更换墩柱10的复杂工程，大大降低了桥梁的震后修复难度。

本实用新型实施例提供的桥梁组件，在两个墩柱10之间连接系梁20，系梁20将两个独立的墩柱连接为共同受力的整体，增强了墩柱10的整体刚度，提高墩柱10的稳定性，有利于减小墩柱10的截面尺寸；系梁20为预制的内置钢筋的工程用水泥基复合材料结构，具有较高的延展性，在地震作用下，系梁20先于墩柱10发生屈服，作为震动的首道防线，系梁20首先消耗地震能量，延缓了墩柱10的损伤破坏过程；同时系梁20较强的抗弯和抗剪能力使其不易发生塑性变形；即使系梁20发生塑性变形，控制墩柱10依然保持弹性状态，通过方便地拆离连接件30更换新的系梁20即可快速实现修复，避免了墩柱10发生损坏，大大降低了桥梁的震后修复难度。

在一些实施例中，如图1所示，加厚部22与本体部21同轴设置，所述轴线指的是系梁高度方向的中心线(图1所示的点化线)，所述系梁20的高度方向为如图1所示的上下方向。加厚部22与本体部21同轴设置保证了系梁20上方和下方受力的均匀性，进而保证了系梁的受力稳定性。

第二通孔23设置有多个并相对所述轴线对称，第一通孔11设置有多个，一个连接件30穿过一个第一通孔11和一个第二通孔23。具体的，第二通孔23为多个并对称于所述轴线设置保证了连接件30也能够设置为多个并对称与所述轴线，第一通孔11也对应设置有多个，这样设置，保证了每一个连接件30均能穿过一个第一通孔11和对应的一个第二通孔23以连接墩柱10和系梁20，并且多个连接件30完成了系梁20在宽度方向的对称连接，保证了在系梁20厚度方向上，系梁20与墩柱10的连接稳固性，保证墩柱10将受力有效传递给系梁20，使系梁20先发生屈服而墩柱10始终保持弹性状态，保护墩柱的结构免受损坏；并且保证系梁受力的对称稳定性。

可选的，连接件30设置于加厚部22在高度方向上较本体部21更厚的部分，该部分表示为突出部221，连接件30设置于突出部221，保证连接件30的一端能够露出以方便连接件30的拆卸和安装。

可选的，加厚部22与墩柱10的连接面可以涂覆环氧粘结剂，进一步增强加厚部22与墩柱10的连接稳固性，从而进一步保证墩柱10将受力有效传递给系梁20，并且保证系梁在厚度方向的受力均匀稳定。

在一些实施例中，如图1和2所示，墩柱10沿墩柱10的宽度方向上间隔设置有多个第一通孔11，加厚部22设置有多个第二通孔22，一个连接件30穿过一个第一通孔11和一个第二通孔23。具体的，所述宽度方向指的是图1中垂直于纸面的方向，也就是图2中的左右方向。墩柱10沿墩柱10的宽度方向设置多个第一通孔11保证了连接件30能够设置为多个，第二通孔23在系梁20的宽度方向上也对应设置有多个，这样设置，保证每一个连接件30均能穿过一个第一通孔11和对应的一个第二通孔23以连接墩柱10和系梁20，通过多个连接件30完成在宽度方向上对墩柱10和系梁20的连接，保证了在整个宽度方向上，系梁20与墩柱10的连接稳固性，保证墩柱10将受力有效传递给系梁20，使系梁20先发生屈服而墩柱10始终保持弹性状态，保护墩柱的结构免受损坏；并且保证系梁20在宽度方向的受力稳定。

可选的，第二通孔23可以在墩柱的宽度方向上间隔均匀设置，第一通孔11在系梁20上对应于所述第二通孔23设置，保证了连接件30也能够间隔均匀设置，进而保证了墩柱10与系梁20在宽度方向的受力均匀稳定性。

在一些实施例中，如图3所示，墩柱10设置有预埋管12，预埋管12开设有上述的第一通孔11。具体的，墩柱10在预制成型过程中设置预埋管12，墩柱10与预埋管12连接为一体。预埋管12具有中空的管桩结构，该结构形成所述第一通孔11。连接件30只需要穿入预埋管12形成的第一通孔11中就可以连接墩柱10。连接件30拆离第一通孔11的过程中只需将连接件30抽离预埋管12的第二通孔11，而由于连接件未与墩柱10直接连接而不会造成墩柱10内部结构的损害，在更换拆卸连接件的过程中不会影响墩柱10结构，保证了墩柱10的结构完整性。

可选的，预埋管12可以具有内螺纹，连接件30可以具有外螺纹，连接件30与预埋管12螺纹连接，连接件30与预埋管12连接牢固可靠，进一步保证了连接件30与墩柱10的连接稳定性。

可选的，第二通孔23可以由系梁20直接形成，连接件30与系梁20之间直接接触连接，而不需要通过另一个结构间接形成所述第二通孔23。由于系梁20是待更换结构，在拆离连接件30的过程中不需要考虑系梁20的损坏。连接件30与系梁直接接触连接，简化了系梁20的制造工艺；并且增强了连接件与系梁的连接牢固性。

在一些实施例中，如图4所示，加厚部22的一端与本体部21连接，另一端与墩柱10连接，所述另一端设置有凹槽24。具体的，加厚部22与墩柱10连接的一端设置有凹槽24，凹槽24可以为多个并且沿系梁20的宽度方向延伸。

在一些实施例中，如图4所示，墩柱10连接加厚部22的连接面设置有凸起13，具体的，凸起13可以为多个并且沿墩柱10的宽度方向延伸，凸起13和凹槽24的数量和尺寸可以根据系梁20的宽度方向的截面尺寸进行确定。加厚部22与墩柱10能够通过凸起13和凹槽24相嵌卡接，而不是平滑连接，增加了加厚部22与墩柱10的连接阻力，增强了连接稳固性；更重要的是，这样设置使连接面能够抵抗水平位移产生的剪力，增强了连接面的抗剪能力。

可选的，凸起13的尺寸略小于凹槽24的尺寸，保证了凸起13能够嵌入凹槽24内以实现墩柱10与加厚部22卡接；并且凸起13与凹槽24的位置相对应设置，保证每一个凸起13均能够嵌入凹槽24内实现系梁20与墩柱10贴合连接，增强连接稳固性。

在一些实施例中，如图4和5所示，在系梁20的上方，墩柱10设置有牛腿14，用于吊装系梁20。具体的，牛腿14为在墩柱10的上端突出于墩柱10侧壁的倒梯形形状，梯形平行边的较长一边与墩柱10的侧壁连接。在墩柱10预制的过程中，牛腿14可以通过与墩柱10预埋连接从而实现永久安装，牛腿14与墩柱10安装牢固可靠，一次安装便可永久使用。牛腿上面是平面，下面是斜边，用于安装起吊装置，以方便将系梁20吊装至预定位置。牛腿的设置，方便对系梁20的拆卸和安装，更换系梁20省时省力。

在一些实施例中，如图4和图5所示，系梁20开设有沿长度方向贯穿系梁20的贯通孔25。具体的，所述系梁20的长度方向指的是图4中左右方向，也就是图5中的垂直于纸面的方向。需要说明的是，所述长度方向不一定是系梁20的尺寸最大的方向。系梁20沿着长度方向开设贯通孔25，贯通孔25的形状可以是长方形、圆形或多边形等各种具体形状。系梁20为开设贯通孔25的箱式结构而不是实心结构，保证了其在满足受力要求的基础上不仅能够减小系梁20的材料成本，而且能够减小系梁20结构自重，提高系梁20吊装的稳定性。

在一些实施例中，如图5所示，贯通孔25沿所述系梁20的宽度方向设置有若干个。贯通孔25可以沿系梁20的宽度方向均匀间隔设置，系梁20宽度较大时，设置一个小尺寸贯通孔25不足以减小系梁自重，而设置一个大尺寸贯通孔25易降低系梁20的结构强度从而导致系梁20不能满足受力要求，通过设置若干个贯通孔25能够在减小系梁自重的同时，更易满足系梁的结构受力要求。

在一些实施例中，如图6所示，沿所述墩柱10的高度方向设置有多个所述系梁20。在墩柱10较高时，通过设置多个上述系梁20结构，能够提高墩柱10稳定性；并且能够减小墩柱10的计算长度，优化墩柱截面尺寸；并且多个系梁20共同连接两个墩柱10，增强了耗能减震作用，进一步增强抗震能力，延缓墩柱10进入塑性，保证单个系梁20发生塑性变形而墩柱10依然保持弹性受力状态，通过简单直接更换塑性变形的系梁20即可完成桥梁的修复，避免墩柱10损坏导致修复难度大的问题。

为了清楚的理解本实用新型实施例提供的桥梁组件结构，下面对系梁的设计思路进行具体描述：

首先，设定系梁长度。具体的，预制系梁长度根据两个墩柱的距离进行设置，系梁长度较两个墩柱的净距略小，方便系梁的施工吊装并且保证系梁能够安装于两个墩柱之间。

然后，初步拟定系梁截面尺寸。具体的，系梁的截面尺寸需要保证系梁满足桥梁结构静力验算、稳定验算的基本要求；一般情况下应将系梁截面设计得较墩柱截面更小，并沿墩高方向均匀布置多个系梁，保证在罕遇地震(E2地震)作用下系梁发生屈服而墩柱不屈服，从而使系梁起到耗能减震作用。

其次，在系梁内进行合理数量和尺寸的配筋设计。钢筋可以是沿系梁的长度方向设置，可以是沿着系梁的宽度方向设置，也可以是长度方向或宽度方向的环装箍筋，或者以其他任何形式设置，钢筋能够增强系梁的受力能力，并且满足配筋后的系梁先于墩柱发生屈服。

最后，确定系梁端部连接件的根数和间距，确定系梁端部的加厚部的尺寸，保证地震作用下系梁屈服后的转动能力及抗剪能力满足抗震要求。

系梁的结构根据墩柱的具体结构进行确定，系梁将两个独立的墩柱连接为共同受力的整体，增强了墩柱的整体刚度，提高墩柱的稳定性；并且系梁在地震作用下先于墩柱发生屈服，延缓了墩柱的损伤破坏过程，避免墩柱发生损坏；即使系梁发生塑性变形，墩柱能够依然保持弹性受力状态，只需要简单更换系梁即可实现桥梁的震后快速修复，避免修复墩柱导致的修复难度大的问题，大大降低了桥梁的震后修复难度。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种桥梁组件，其特征在于，包括：

两个墩柱，每个所述墩柱均设置有第一通孔；

系梁，所述系梁为内置钢筋的工程用水泥基复合材料结构；

其中，所述系梁包括本体部和与本体部的两端连接的加厚部，所述加厚部沿高度方向的尺寸大于所述本体部沿高度方向的尺寸，所述加厚部设置有第二通孔，连接件穿过所述第一通孔和所述第二通孔以连接所述墩柱和所述系梁。

2.根据权利要求1所述的桥梁组件，其特征在于，所述加厚部与所述本体部同轴设置，所述第二通孔设置有多个并相对所述加厚部的轴线对称，所述第一通孔设置有多个，一个所述连接件穿过一个所述第一通孔和一个所述第二通孔。

3.根据权利要求1所述的桥梁组件，其特征在于，所述墩柱沿所述墩柱的宽度方向上间隔设置有多个所述第一通孔，所述加厚部设置有多个所述第二通孔，一个所述连接件穿过一个所述第一通孔和一个所述第二通孔。

4.根据权利要求1所述的桥梁组件，其特征在于，所述墩柱设置有预埋管，所述预埋管开设有所述第一通孔。

5.根据权利要求1至4任一项所述的桥梁组件，其特征在于，所述加厚部的一端与所述本体部连接，另一端与所述墩柱连接，所述另一端设置有凹槽。

6.根据权利要求5所述的桥梁组件，其特征在于，所述墩柱连接所述加厚部的连接面设置有凸起，所述凸起能够嵌入所述凹槽内以实现所述墩柱与所述加厚部卡接。

7.根据权利要求1所述的桥梁组件，其特征在于，在所述系梁的上方，所述墩柱设置有牛腿，用于吊装所述系梁。

8.根据权利要求1至4任一项所述的桥梁组件，其特征在于，所述系梁开设有沿长度方向贯穿所述系梁的贯通孔。

9.根据权利要求8所述的桥梁组件，其特征在于，所述贯通孔沿所述系梁的宽度方向设置有若干个。

10.根据权利要求1所述的桥梁组件，其特征在于，沿所述墩柱的长度方向设置有多个所述系梁。

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