一种支承桥墩摇摆的复位器

1.本发明属于桥梁结构建筑技术领域，具体涉及一种支承桥墩摇摆的复位器。


背景技术：

2.地震可恢复功能结构在桥梁上的研究较多，摇摆墩是目前研究的主要对象之一。典型的摇摆墩体系包括混凝土墩柱、无黏结预应力钢绞线和阻尼器三部分，在摇摆桥墩与上部结构和承台之间设置干接缝，通过无黏结预应力束将上部结构、桥墩和承台连成整体。通过桥墩与上部结构和承台的连接部分在地震作用下不断“打开”和“闭合”，来耗散地震能量。
3.由于地震摇摆过程中，干接缝实质是线接触，受力集中较为明显，会造成不同程度的损失破坏，对震后承台和桥墩的修复和运营带来不少困难。同时，由于桥墩和承台之间完全靠无黏结预应力和阻尼器承受水平力，而上述两个构件前者主要承受预应力，后者主要承受变形方向阻尼力，无定心和限制滑动作用；另外，在与纵横桥向有夹角的地震作用力下，摇摆墩的摇摆支点仅仅是一个点，应力集中高。上述因素一定程度上增加了摇摆墩地震下的安全隐患。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种支承桥墩摇摆的复位器，位于桥墩底部和承台之间，在正常工况下支承桥梁及桥墩荷载，水平向固定和竖向限制桥墩摇摆功能作用；地震下桥墩可在平面内任意方向，通过复位器的可“定心”控制的往复摇摆和阻尼装置耗能实现桥梁减隔震作用，降低结构地震响应。震后预应力束的张拉力和复位器上部结构自重二者综合提供复位力，实现桥墩自复位功能；同时复位器桥墩和承台安装连接方便，易于更换；且墩底和承台与复位器始终是面接触，受力较为均匀，可有效的保护了墩底和承台面；本发明通过以下技术方案来实现：一种支承桥墩摇摆的复位器，所述复位器设置在墩底与承台之间，所述复位器包括摇摆结构，所述摇摆结构包括下座板、位于下座板上方的上座板以及球冠座板，所述上座板的底部中心设置有固定凹槽，所述下座板中部为平面凸台，在平面凸台的中心设置有摇摆凸起，所述摇摆凸起与固定凹槽对应设置且间隙配合；在平面凸台的端面均匀分布有若干个转动球槽，所述球冠座板镶嵌在转动球槽内，且镶嵌后的球冠座板上表面高于平面凸台的端面，使得上座板的下底面落在若干个球冠座板的上表面；在固定凹槽外部的上座板设置有中心对称的预应力束孔，在下座板的平面凸台还竖直贯穿设置有若干个预应力束阶梯孔，在预应力束阶梯孔内设置有预应力束，所述预应力束的另一端向上穿过下座板、上座板、桥墩的预应力束孔，其张拉端固定在桥墩墩顶处。
5.进一步的，所述复位器还包括阻尼装置。
6.进一步的，所述阻尼装置设置在上座板与下座板之间。
7.进一步的，所述阻尼装置为环形耗能阻尼器，在下座板的四周设置有中心对称的耗能器衬板，所述环形耗能阻尼器与上座板和耗能器衬板相连接。
8.进一步的，所述固定凹槽与摇摆凸起均呈圆台型。
9.进一步的，所述转动球槽的个数为4个，且对称设置于平面凸台的四个边角处。
10.进一步的，所述上座板与下座板还设置有连接墩底与承台的锚栓孔，使上座板与下座板通过锚固螺栓与墩底和承台连接。
11.进一步的，若干个预应力束阶梯孔呈十字交叉对称设置。
12.本发明的有益效果在于：1、本发明提供的复位器位于桥墩墩底与承台之间，在正常工况下，竖向荷载通过墩底、上座板、球冠座板、下座板至承台，水平荷载通过上、下座板间的摇摆凸起传递至承台，水平荷载引起的弯矩通过预应力束、上部结构自重共同承担阻止桥墩竖向转动；2、本发明地震发生时桥墩可在纵桥向或横桥向桥墩以两个球冠座板连接线为轴线，2个球冠座板为摇摆面（在其他任意方向则至少是以一个球冠座板为摇摆面），且上座板固定凹槽始终包络下座板摇摆凸起，即可“定心”控制的不断“提离”和“闭合”实现桥墩往复摇摆，降低桥墩抗侧刚度，延长桥梁结构自振周期从而起到隔震作用；阻尼装置在桥墩摇摆过程中往复变形耗能，起到减震作用；震后，预应力束的张拉力和复位器上部结构自重提供结构的自复位能力使桥梁复位；3、本发明复位器通过锚固螺栓与墩底和承台连接，便于安装和更换；桥墩摇摆发生在复位器内，墩底和承台与复位器始终是面接触，受力较为均匀，可有效保护桥墩主体避免界面发生损坏。
附图说明
13.图1是本发明实施例1的剖视图；图2是本发明图1的b-b剖视图；图3是本发明图1的c-c剖视图；图4是本发明实施例2的剖视图；附图标记1、下座板，101、摇摆凸起，102、转动球槽，103、预应力束阶梯孔，104、耗能器衬板，2、球冠座板，3、上座板，301、固定凹槽，302、预应力束孔，4、预应力束，5、阻尼装置。
具体实施方式
14.下面根据附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
15.实施例1如图所示，一种支承桥墩摇摆的复位器，所述复位器设置在墩底与承台之间，所述复位器包括摇摆结构，所述摇摆结构包括下座板1、位于下座板1上方的上座板3以及半球状球冠座板2，所述上座板3与下座板1还设置有连接墩底与承台的锚栓孔；使复位器通过锚固螺栓与墩底和承台连接，便于安装和更换；桥墩摇摆发生在复位器内，墩底和承台与复位器始终是面接触，受力较为均匀，可有效保护桥墩主体避免界面发生损坏；所述上座板3的底部中心设置有圆台型固定凹槽301，所述下座板1中部为平面凸
台，在平面凸台的中心设置有圆台型摇摆凸起101，所述摇摆凸起101与固定凹槽301对应设置，但需一定的摇摆间隙配合，使其不影响复位器的摇摆往复运动；在平面凸台的四个边角处均分布有转动球槽102，所述球冠座板2镶嵌在转动球槽102内，且镶嵌后的球冠座板2上表面高于平面凸台的端面，使得上座板3的下底面落在若干个球冠座板2的上表面；地震发生时桥墩可在纵桥向或横桥向桥墩以两个球冠座板2连接线为轴线，两个球冠座板2为摇摆面（在其他任意方向则至少是以一个球冠座板2为摇摆面），且上座板3固定凹槽301始终包络下座板1摇摆凸起101，即可“定心”控制的不断“提离”和“闭合”实现桥墩往复摇摆，降低桥墩抗侧刚度，延长桥梁结构自振周期从而起到隔震作用；在固定凹槽301外部的上座板设置有中心对称的预应力束孔302，在下座板1的平面凸台还竖直贯穿设置有4个预应力束阶梯孔103，在预应力束阶梯孔103内设置有预应力束4，所述预应力束4的另一端向上穿过下座板1、上座板3、桥墩的预应力束孔，其张拉端固定在桥墩墩顶处，预应力束阶梯孔103呈十字交叉对称设置，地震后，预应力束4的张拉力和复位器上部结构自重提供结构的自复位能力使桥梁复位。
16.所述复位器还包括阻尼装置5，所述阻尼装置5设置在上座板与下座板之间，阻尼装置5在桥墩摇摆过程中往复变形耗能，起到减震作用。阻尼装置5即使震后发生破坏易于更换。
17.综上所述，本发明提供的一种桥梁摇摆减隔震复位器可实现正常工况下的竖向承载、水平限位和竖向防转，地震下实现摇摆减隔震保护桥梁结构，震后实现自复位功能；同时安装连接方便，易于更换。
18.实施例2如图4所示，所述阻尼装置可以为环形耗能阻尼器，在下座板1的四周还可设置有中心对称的耗能器衬板104，所述环形耗能阻尼器可以与上座板3和耗能器衬板104相连接，其余与实施例1一致。
19.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。