一种贴橡胶板改进的整体式桥台-H型钢桩节点抗震构造

技术领域

本发明涉及整体式桥台桥梁抗震性能优化设计领域，尤其涉及一种整体式桥台-H型钢桩节点抗震及震后修复性能的改善。

背景技术

传统桥梁结构中，桥台处的支座和伸缩缝是桥梁中的薄弱位置，在外部环境作用下和地震发生时，容易发生破坏或失效，从而影响了桥梁的正常使用，提高了维护费用。而整体桥由于取消了桥台处的伸缩装置和支座，梁端直接与桥台浇筑成一体，主梁的变形主要由桥台、基础和土的变形来适应；在地震过程中减轻了上部结构的移位震害，避免了桥台处支座的震害，并且梁端直接与桥台浇筑成一体，增加了结构的整体性，减轻了桥梁墩柱的震害。

为了最大限度地提高基础的柔性以适应上部结构变形，整体式桥台的基础通常采用单排桩。我国的桥梁设计中对混凝土桩的应用更多，但钢筋混凝土桩的水平变形能力明显低于钢桩，在侧向循环荷载作用下极易开裂而导致钢筋腐蚀，抗震性能与耗能性能不佳，且桩破坏后较难修复。此外在地质条件复杂、岩面起伏较大的场地，混凝土桩会出现难以施打的情况。因此，在国外工程中较广泛应用的H型钢桩更适用于整体式桥台的基础。

在地震作用下，整体式桥台和钢桩基础吸收上部结构的变形，协调桥梁的整体受力，而整体式桥台-钢桩节点是受力过程的关键点之一。传统的做法采用将H型钢桩直接嵌入桥台，并保证一定嵌固长度的方式。地震时钢桩桩头与桥台节点处混凝土直接接触挤压，节点的转动刚度较大，在强震作用下桩头容易进入塑性或发生破坏，而桩基础的破坏震后较难修复，故需对整体式桥台-钢桩节点进行改善。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种贴橡胶板改进的整体式桥台-H型钢桩节点抗震构造做法，本发明的做法不仅结构设计合理，而且施工方便。克服了现有整体式桥台-钢桩节点结构的纵桥向刚度较大，变形能力差，桩基础易发生破坏的缺点，充分利用橡胶板变形与耗能性能好的优势，满足纵桥向水平位移的需求，避免强震作用下钢桩的破坏和修复的困难。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种贴橡胶板改进的整体式桥台-H型钢桩节点抗震构造，包括桥台和H型钢桩，所述H型钢桩的上部沿桥台的长度嵌入至所述桥台内，在嵌入所述桥台部分的所述H型钢桩与所述桥台之间设有橡胶板，所述桥台是由浇筑在所述橡胶板外周的混凝土构成的混凝土桥台。

进一步讲，本发明所述的整体式桥台-H型钢桩节点抗震构造，其中，所述橡胶板粘贴在所述H型钢桩嵌入桥台部分的腹板与翼缘板周边。

所述橡胶板的顶部与所述H型钢桩的顶部平齐，所述橡胶板的底部与所述桥台的底部平齐。

所述H型钢桩的高*宽不大于350mm*370mm；所述H型钢桩嵌入所述混凝土桥台的深度按照提供给所述H型钢桩足够锚固来确定。

所述橡胶板的厚度按照提供给整体式桥台-桩节点足够的变形的设计要求来确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)H型钢桩挤土体积和沉桩阻力小，穿透力强，适用于混凝土桩难以施打的情况。此外H型钢桩增加了结构的柔性及桥梁纵桥向变形能力，提高了纵桥向容许的水平位移量。

(2)由于在钢桩嵌入混凝土部分包裹了橡胶板，提高了桥台-H型钢桩节点的转动能力，进一步增加了结构的柔性及桥梁纵桥向变形能力，进一步提高了纵桥向容许水平位移量。

(3)由于在钢桩嵌入混凝土部分包裹了橡胶板，避免了钢桩桩头与混凝土的直接接触。利用橡胶材料良好的变形及耗能能力，降低了结构侧向刚度及作用于节点的地震力，在强震作用下保护了钢桩桩头，避免其进入塑性或发生破坏，减轻了节点处混凝土桥台的地震破坏，改善了节点的抗震性能，方便了震后修复

附图说明

图1是本发明的整体式桥台-H型钢桩节点抗震构造的主视结构示意图；

图2是图1中所示的A-A剖切位置的断面结构示意图；

图3是图2中所示橡胶板的布置示意图。

图中：1-混凝土桥台，2-H型钢桩，3-橡胶板。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语、“上”、“内”、“外”、“周边”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1、图2和图3所示，本发明提出的一种贴橡胶板改进的整体式桥台-H型钢桩节点抗震构造，包括桥台1和H型钢桩2，所述H型钢桩2的上部沿桥台1的长度嵌入至所述桥台1内，在嵌入所述桥台1部分的所述H型钢桩2与所述桥台之间设有橡胶板3。

本发明中，所述橡胶板3的顶部与所述H型钢桩2的顶部平齐，所述橡胶板3的底部与所述桥台1的底部平齐，所述橡胶板3粘贴在所述H型钢桩2嵌入桥台1部分的腹板与翼缘板周边，不但提高了桥台-H型钢桩节点的转动能力，进一步增加了结构的柔性及桥梁纵桥向变形能力，进一步提高了纵桥向容许水平位移量，而且避免了钢桩桩头与混凝土的直接接触，利用橡胶材料良好的变形及耗能能力，降低了结构侧向刚度及作用于节点的地震力，保护了钢桩桩头，减轻了节点处混凝土桥台的地震破坏，改善了节点的抗震性能，方便了震后修复。此措施结构设计合理，且施工方便。所述橡胶板3的厚度按照提供给整体式桥台-桩节点足够的变形的设计要求来确定。

本发明中，所述桥台1是由浇筑在所述橡胶板3外周的混凝土构成的混凝土桥台，即所述混凝土桥台现场浇筑于H型钢桩2的顶端。

本发明中，钢桩采用H型钢桩2，增加了结构的柔性及桥梁纵桥向变形能力，提高了纵桥向容许水平位移量。所述H型钢桩2的高*宽不大于350mm*370mm，所述H型钢桩2嵌入所述混凝土桥台的深度按照提供给所述H型钢桩2足够锚固来确定。

本发明的节点抗震构造允许钢桩与桥台能发生一定程度的相对旋转，增大了顶部结构的容许纵向水平位移量。本发明的节点抗震构造能够在保证竖向承载力的同时，降低侧向刚度，改善结构延性，可很好地吸收桥身的纵桥向水平位移，改善节点的抗震性能和耗能性能。

本发明所述的整体式桥台-H型钢桩节点抗震构造施工方法如下：

所述H型钢桩2为预制构件，可由工厂轧制所成或翼缘板及腹板焊接组成。所述H型钢桩2嵌入所述混凝土桥台1的深度应可以提供给所述H型钢桩2足够的锚固。所述橡胶板3的厚度应可以提供整体式桥台-桩节点足够的变形，橡胶板按照需要裁剪成型，并粘贴在所述钢桩翼缘板及腹板周边。所述橡胶板3的粘贴范围为所述H型钢桩2嵌入桥台1的范围，所述混凝土桥台现场浇筑于H型钢桩2的顶端。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。