具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

经研究，现有的摇摆式桥墩主要存在如下缺陷：

一、摇摆式桥墩的构造细节尚不成熟，耗能组件设置的方式较为单一，导致抗震效果非常有限，亟待开发综合性能更优越的组件和连接接头；

二、摇摆式桥墩以低墩柱为主，不能适用于高墩结构，且高墩结构大位移、大转动的实际需求也无法通过现有的摇摆式桥墩结构的转用来满足；

三、摇摆式桥墩大多为整体或节段预制混凝土独柱墩，无法适用于双肢薄壁墩。

针对上述问题，本发明设计了一种摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，可以解决高墩大跨连续刚构桥桥墩震后损伤严重、恢复周期长、可恢复代价大，等的问题。

实施例1

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，包括：

承台1；

主梁2，其布置于承台1正上方；

双肢墩3，其有两根相互平行的墩柱，均竖直设于承台1上，用于支撑主梁2；

所述双肢墩3与承台1及主梁2接缝处100的结构均为摇摆式结构，能在接缝处100发生摇摆；还包括，

预应力钢筋4，其纵向固定于双肢墩3的每根墩柱中，预应力钢筋4的一端从双肢墩3的墩柱端部伸出并穿过接缝处100伸入对应承台1或主梁2中固定；

延性钢筋5，其设于双肢墩3与承台1及主梁2的接缝处100，延性钢筋5一端伸入双肢墩3墩柱端部固定，另一端伸入对应的承台1或主梁2中固定。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，承台1、主梁2及双肢墩3均采用预制的形式，双肢墩3由两根相互平行且均纵向设置的墩柱组成，每个墩柱与承台1及主梁2接缝处100均设置为摇摆结构形式，能在交界处发生一定程度的摇摆和转动，由此形成了双界面的摇摆墩，进一步地，在双肢墩3每根墩柱的横截面中心处均纵向预留预应力孔道，预应力钢筋4设置于预应力孔道中，且预应力钢筋4的一端部从墩柱的端部伸出，穿过接缝处100并伸入墩柱对应的承台1或主梁2中固定，本实施例中，预应力钢筋4有四束，分别布置于每个墩柱的各端部处，每束预应力钢筋4的端部均采用嵌合式接头40锚固在对应的墩柱或承台1或主梁2中，通过预应力钢筋4，将原本分开预制的墩柱与承台1、主梁2夹紧连接，提高桥墩结构的整体性，保证桥墩上部结构施工时桥墩的整体稳定性，且预应力钢筋4的恢复力特性能保证横向地震荷载作用后，预应力钢筋4可以产生恢复力恢复到初始位置，同时又不失桥墩横向稳定性；进一步地，本实施例还设有延性钢筋5，延性钢筋5布置于各接缝处100，一端嵌入墩柱端部内固定，另一端嵌入对应的承台1或主梁2内固定，通过延性钢筋5，能防止接缝处100的各接触面发生局部相对滑移，同时保证了墩柱界面具有足够的延性耗能的能力，在延性钢筋5和预应力钢筋4的配合下，构成了摇摆桥墩的自复位体系。

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在地震作用较小时，依靠延性钢筋5耗能，并由于预应力钢筋4的预压作用，桥墩不会发生大幅度晃动，只会发生小幅度摇摆并能回到初始位置，此时桥梁通过自身强度抵御地震，当地震作用较大时，桥墩会在承台1、主梁2接缝处100发生一定程度的摇摆，此时桥墩变柔，桥墩的刚度减小，结构的自振周期增大，由此避开地震的卓越周期，震后桥墩会借助预应力钢筋4在发生摇摆后自动回复到初始位置，本实施例的结构地震损伤可控，震后恢复速度快，施工方便。

实施例2

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例1的基础上做进一步改进，所述延性钢筋5有若干个，沿着双肢墩3墩柱端部边缘周向均匀布置。

如图1所示，本实施例中每根墩柱的端部对应的接缝处100均设置有多个延性钢筋5，延性钢筋5布置在墩柱端部边缘位置处，且沿着墩柱端部周向均匀布置，进一步强化限位效果，且强化双肢墩3的延性耗能能力。

实施例3

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例2的基础上做进一步改进，所述双肢墩3与承台1接缝处100的断面均为相互配合的弧形面；

所述双肢墩3与主梁2接缝处100的断面均为相互配合的弧形面；

所述双肢墩3与承台1及主梁2接缝处100均填充有橡胶垫。

如图1和图2所示，本实施例通过将接缝处100的双肢墩3各墩柱断面及接缝处100承台1及主梁2对应位置的断面设置为相互配合的弧形面来实现摇摆结构，更具体地说，本实施例中每根墩柱墩底端面为向下凸起的弧面，承台1顶面对应接缝处100设置匹配的向下凹陷的弧面，每根墩柱墩顶端面为向上凸起的弧面，主梁2底面对应接缝处100设置匹配的向上凹陷的弧面，进一步地，在接缝处100相邻两弧面间填充设置弹性橡胶垫，一方面与摇摆界面协同配合增加减震耗能效果，另一方面能缓解界面边缘混凝土碰撞压碎的问题，提高本发明桥梁的有效使用寿命。

实施例4

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例3的基础上做进一步改进，还包括耗能箱6，其设于双肢墩3两根墩柱之间，耗能箱6的两端分别与两根墩柱活动连接。

为了进一步耗散地震能量，本实施例在双肢墩3两根墩柱之间设置了耗能箱6，如图1和图5所示，在地震作用下双肢墩3发生纵向摇摆运动时，墩柱和耗能箱6在连接处产生转角，耗能箱6剪切变形，由此能吸收大部分输入到桥墩上的地震能量，成为大震下的保险丝，能在强震下优先发挥耗能作用，保护内置延性钢筋5和承重组件不损伤或小损伤，且耗能箱6破坏后也便于更换，震后可恢复性强进一步提高桥梁的抗震能力。

本实施例的耗能箱6有多种结构形式。

实施例5

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例4的基础上做进一步改进，所述耗能箱6包括：

箱体60，其为中空箱式结构；

阻尼铰链插板61，其有至少一个，活动插接于箱体60的顶面与底面间，阻尼铰链插板61包括钢顶板一610、钢底板一611和阻尼铰链板612，钢顶板一610和钢底板一611相互平行且分别插接于箱体60的顶面和底面，阻尼铰链板612连接于钢顶板一610和钢底板一611之间；

所述阻尼铰链插板61的两端分别朝向双肢墩3的两根墩柱。

本实施例示出了耗能箱6的一种结构形式。

在箱体60的顶面和底面对应位置处形成多个插槽，插槽长度方向的两端分别指向两根墩柱，阻尼铰链插板61配合活动插接于箱体60中的插槽中，且阻尼铰链插板61可拆卸更换。

本实施例的阻尼铰链插板61如图9所示，阻尼铰链板612通过铰接的形式固定在钢顶板一610和钢底板一611之间，钢顶板一610和钢底板一611则配合插接于箱体60的插槽中，阻尼铰链板612铰链的设置形式多样，图9中为M型铰链板，也可设置成X型、K型等。

当耗能箱6剪切变形时，阻尼铰链插板61中的钢顶板一610和钢底板一611发生相对位移，带动阻尼铰链板612的铰链变形，而阻尼铰链变形时会产生阻尼，进行缓冲，由此快速耗能。

本实施例的耗能箱6结构形式能满足大部分使用环境的耗能需求。

实施例6

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例4的基础上做进一步改进，所述耗能箱6包括：

箱体60，其为中空箱式结构；

压型钢插板62，其有至少一个，活动插接于箱体60的顶面与底面间，压型钢插板62包括钢顶板二620、钢底板二621和压型钢板622，钢顶板二620和钢底板二621相互平行且分别插接于箱体60的顶面和底面，压型钢板622呈波形，连接于钢顶板二620和钢底板二621之间；

所述压型钢插板62的两端分别朝向双肢墩3的两根墩柱。

本实施例示出了耗能箱6的另一种结构形式。

在箱体60的顶面和底面对应位置处形成多个插槽，插槽长度方向的两端分别指向两根墩柱，压型钢插板62配合活动插接于箱体60中的插槽中，且压型钢插板62可拆卸更换。

本实施例的压型钢插板62如图10所示，压型钢板622通过焊接的形式固定在钢顶板二620和钢底板二621之间，钢顶板二620和钢底板二621则配合插接于箱体60的插槽中，压型钢板622呈波形，在发生塑性变形时会发挥耗能作用，且在事后容易更换。

当耗能箱6剪切变形时，压型钢插板62中的钢顶板二620和钢底板二621发生相对位移，带动压型钢板622塑性变形，产生形变耗能。

本实施例的耗能箱6结构形式成本低且适用于耗能需求不大的使用环境。

实施例7

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例4的基础上做进一步改进，所述耗能箱6包括：

箱体60，其为中空箱式结构；

阻尼铰链插板61，其有两个，相互平行布置，阻尼铰链插板61的两端分别朝向双肢墩3的两根墩柱，阻尼铰链插板61活动插接于箱体60的顶面与底面间，阻尼铰链插板61包括钢顶板一610、钢底板一611和阻尼铰链板612，钢顶板一610和钢底板一611相互平行且分别插接于箱体60的顶面和底面，阻尼铰链板612连接于钢顶板一610和钢底板一611之间；

压型钢插板62，其有一个，活动插接于箱体60的顶面与底面间，压型钢插板62布置于两阻尼铰链插板61之间，压型钢插板62包括钢顶板二620、钢底板二621和压型钢板622，钢顶板二620和钢底板二621相互平行且分别插接于箱体60的顶面和底面，压型钢板622呈波形，连接于钢顶板二620和钢底板二621之间；

填充物63，其填充于阻尼铰链插板61与压型钢插板62间的空隙中。

本实施例示出了耗能箱6的又一种结构形式，如图8所示。

在箱体60的顶面和底面对应位置处形成三个插槽，插槽长度方向的两端分别指向两根墩柱，中部插槽用于插接压型钢插板62，两边的插槽用于插接阻尼铰链插板61。

本实施例的阻尼铰链插板61如图9所示，阻尼铰链板612通过铰接的形式固定在钢顶板一610和钢底板一611之间，钢顶板一610和钢底板一611则配合插接于箱体60的插槽中，阻尼铰链板612铰链的设置形式多样，图9中为M型铰链板，也可设置成X型、K型等。

本实施例的压型钢插板62如图10所示，压型钢板622通过焊接的形式固定在钢顶板二620和钢底板二621之间，钢顶板二620和钢底板二621则配合插接于箱体60的插槽中，压型钢板622呈波形，在发生塑性变形时会发挥耗能作用，且在事后容易更换。

本实施例在各插板间填充填充物63，更具体地说，本实施例采用聚氨酯泡沫作为填充物63，有着良好的缓冲效果，当耗能箱6箱体60剪切变形时，阻尼铰链插板61和压型钢插板62均发生变形进行耗能，且变形后的压型钢板622的侧面及阻尼铰链板612的链杆会对聚氨酯泡沫填充物63进行挤压，由此填充物63也充分发挥了耗能作用。

本实施例的耗能箱6结构形式适用于高耗能需求的使用环境。

实施例8

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例7的基础上做进一步改进，所述压型钢插板62的压型钢板622侧面焊接有栓钉623。

如图10所示，在压型钢板622两侧面焊接栓钉623，能增加与填充物63的挤压，提高阻尼。

由于压型钢插板62位于两个阻尼铰链插板61之间，如图8所示，在压型钢板622两侧面焊接栓钉623，耗能箱6形变时，两阻尼铰链插板61与压型钢插板62间的填充物63会被充分的挤压，会进一步强化耗能效果。

实施例9

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例8的基础上做进一步改进，还包括转角阻尼器7，其包括：

钢垫板70，其预埋于双肢墩3墩柱的侧面；

扇形刚性板一71，其有若干个，形成于钢垫板70侧面，若干扇形刚性板一71相互平行且间隔布置；

连接板72，其为平板，边缘处贯穿开设有安装孔；

扇形刚性板二73，其有若干个，形成于连接板72侧面，若干扇形刚性板二73相互平行且间隔布置，所述扇形刚性板二73与扇形刚性板一71通过间隔处相互交错配合；

弹性材料层74，扇形刚性板一71及扇形刚性板二73的两侧面均设有弹性材料层74；

紧固件75，其将各扇形刚性板一71与个扇形刚性板二73夹紧；

所述双肢墩3墩柱的墩底设有转角阻尼器7，其连接板72与承台1顶面固定连接。

本实施例的转角阻尼器7如图6和图7所示，其一端通过预埋的钢垫板70固定在双肢墩3墩柱的侧面，另一端的连接板72边缘处开设安装孔，可通过螺栓连接结构将连接板72安装在对应的位置处，并可根据需求拆卸螺栓结构脱离连接。

本实施例在双肢墩3墩柱的墩底设有转角阻尼器7，转角阻尼器7的连接板72与墩底处的承台1顶面固定连接，当地震作用下墩柱纵向摇摆运动时，墩柱与承台1节点处产生转角，由此使得扇形刚性板一71和扇形刚性板二73相对转动，由于各扇形刚性板一71和扇形刚性板二73被夹紧，扇形刚性板一71及扇形刚性板二73的两侧面的弹性材料层74相互挤压摩擦，使得转角阻尼器7转动耗能。

实施例10

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在实施例9的基础上做进一步改进，所述耗能箱6与双肢墩3的墩柱通过转角阻尼器7活动连接，其连接板72与耗能箱6相同连接。

如图5所示，本实施例中，在耗能箱6连接处对应的双肢墩3墩柱侧面预埋钢垫板70，转角阻尼器7的连接板72分别通过螺栓结构连接在耗能箱6箱体60的顶面和底面，由此，在墩柱和耗能箱6连接节点处产生转角时，转角阻尼器7转动耗能，与耗能箱6剪切耗能相互协同配合，充分发挥耗能作用，从而吸收大部分输入到桥墩上的地震能量，且基于转角阻尼器7的结构特点，耗能箱6在震后可以方便快速更换。

进一步地，在地震作用下，若桥梁结构体系为常规非摇摆双墩结构，在两墩柱间设置耗能箱6，此时耗能箱6与墩柱间的转角位移为θ，耗能箱6自身的剪切形变为纵向单向剪切形变，而当结构体系为本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩结构体系时，耗能箱6与墩柱间的角位移为（θ+ε），耗能箱6自身的剪切形变变为纵向和竖向双向剪切形变；因此，本实施例的结构下双肢墩3间的耗能箱6与墩身间的转角增大，转角阻尼器7能更好的发挥耗能作用，且耗能箱6较传统混凝土系梁更轻质的同时便于更换和连接，较工字钢型的系梁耗能性能更佳，且在墩柱摇摆后其剪切位移为纵、竖双向，更能充分发挥其抗剪能力用于耗能。

本实施例的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩，在地震作用较小时，依靠延性钢筋5耗能，并由于预应力钢筋4的预压作用，桥墩不会发生摇摆或者只会发生小幅度的摇摆并能够回到初始位置，此时桥梁通过自身强度抵御地震；当地震作用较大时，桥墩会在承台1、主梁2接缝处100发生一定程度的摇摆，如图4所示，此时桥墩变柔，桥墩的刚度减小，结构的自振周期增大，由此避开地震动的卓越周期，与此同时，双肢墩3纵向摇摆运动，此时墩柱和耗能箱6在节点处产生转角，转角阻尼器7转动耗能，耗能箱6剪切变形耗能，两种位移型阻尼器在地震作用下可协同工作发挥耗能组件的作用，能够吸收大部分输入到桥墩上的地震能量，且两者在震后都可被迅速更换，成为大震下的耗能保险丝，此外，墩身和承台1接头断面以及墩身和主梁2接头断面增设橡胶垫进行缓冲减震设计，与摇摆设计协同完成新型摇摆桥墩的整体减震设计，震后桥墩会借助预应力钢筋4在发生摇摆后自动恢复到初始位置，本发明的摇摆自复位的刚构桥双肢薄壁墩体系具有地震损伤可控，强震后功能可快速恢复的优点，耗能系梁受力机理明确，便于设计，且安装方便，便于拆卸。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。