[發明專利]利用內部約束的中空柱單元的模塊化柱系統及其建造方法

無效

• 申請號: 200710079368.1
• 申請日: 2007-02-15
• 公開（公告）號: CN101245584A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 康正永;韓澤喜;韓生延
• 申請（專利權）人: 韓國大學工業和學術合作基金會
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E01D21/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司
• 代理人: 王昭林;唐曙暉

技術領域

本發明主要涉及一種通過在一基礎部分和一頂部部分之間堆疊至少一個預制單元而建造的模塊化柱系統，以及它的一種建造方法。其中預制單元利用一種事先制造的內部約束(internally?confined)的中空柱單元，且牢固地形成預制單元之間的連接部分。這樣，因為不使用鋼筋和鋼筋形式，模塊化柱系統實現了短建造周期和經濟性，同時實現了對彎矩的高度抗力和預制單元橫截面積和自重的減小，從而使模塊化柱系統能更容易、更經濟地裝配，并防止預制件之間的連接部分的脆性斷裂。

背景技術

通常，橋梁工事中構建的橋墩是現場澆注的混凝土結構，其中，在現場的基礎坑挖掘工作完成后，將混凝土澆入安裝有鋼筋的模板中，硬化一段預定量時間，從而形成基礎部分。

在基礎部分硬化后，將鋼筋條和鋼筋形式安置在硬化的基礎部分上，在模板中澆入混凝土并使其硬化形成橋墩。橋墩的上方部分，即支撐橋面的頂部部分，通過將支撐有臺架的鋼筋形式安置完畢后在第一和第二工序中澆入混凝土形成。從而完成橋墩。

有鑒于此，模板的建立和混凝土硬化后模板的拆除工作需要很長的建造周期和很大的花費。此外，依據建造位置，橋墩會發生問題。例如，在建造高架道路時，橋墩會在施工點周圍產生交通堵塞。此外，在工作環境惡劣的情況下，例如在水下作業時，橋墩的建造和管理非常困難，因而增加了錯誤建造的可能性。

考慮到這些方面，已經開始以構造包括在地下的基礎坑挖掘的建造基礎部分然后制造并作為一個單元結構裝配橋墩的方法在現場建造橋墩。

為了實現模塊化橋墩建造的優點，因為作為各自的單元以預制的方式制造的結構，即預制單元在工廠中制造，這有利于控制混凝土的質量。另外，因為預制單元為連續制造，而有利于控制人力和形狀。此外，因為預制單元可以與基礎部分的建造一起制造，與現場澆注方法相比，有可能減少建造周期。

以這種方式，利用預制單元建造的模塊化橋墩公開在專利號為10-99113的韓國專利(題為“模塊化橋墩和柱結構及其建造方法”)中。

在該文件中，依據橋墩的高度制造多個橫截面為球形、圓形或卵形的預制單元。在這些預制單元中，上方預制單元在其下端具有一凸形，而相應于上方預制單元的下方預制單元在其上端具有一凹形。然后，裝配上方預制單元和下方預制單元。凸形部分和凹形部分在五個不同的位置設有適于當對上方預制單元施加彎矩時傳遞壓力、張力、軸向力以及剪切力的抗剪鍵。抗剪鍵以從外面通過注射孔將灌漿注入其中央的抗剪鍵凹槽的建造方法裝配。

模塊化橋墩的上述建造的特點是在現場作為一個單元結構直接裝配和建造橋墩結構，以及單元堅固地耐受經由抗剪鍵傳遞至那里的分力，所述抗剪鍵結合灌漿的注入被安裝在不同的方向上。

然而，當建造這種橋墩時，為了制造具有凸形和凹形的制造單元而建立模板比較困難。實際上，由于其自重，由混凝土制成的預制單元不得不由起重機抬升，所以，當建造高的橋墩時，極大地增加了待制造的預制單元的數目。

同時，橋梁的橋墩用于當作用力向下傳遞時承受其上方結構的負載，并用作抵抗諸如地震的橫向負載的主要部件。因此，橋墩應該設計成可以抗垂直負載、橫向負載、彎矩等等。

考慮到這點，橋墩的設計基于塑膠鉸鏈的概念，塑膠鉸鏈能使核心混凝土抵抗強大的壓縮形變而具有耗散能量的能力。這意味著橋墩具有延展性，能使可塑性形變抵抗不斷的負載而不至于顯著地降低抗應力或剛性。

在防地震設計中考慮的響應修正系數收到這種延展性能力的極大影響。在橋梁中，橋墩的延展能力占了整個橋梁的延展能力的大部分。

目前，道路和鐵路橋的設計標準規定了橫向鋼筋比例，以保證地震和橫向負載的橋墩塑膠鉸鏈部分的延展能力。基于橫向鋼筋比例，具有實心剖面的鋼筋混凝土橋墩被廣泛地建造，且具有良好的負載支撐能力。

然而，實心剖面的鋼筋混凝土橋墩具有許多缺點：它由于自重很難用于基礎部分遇到結構問題的現場，且由于增加了混凝土材料的費用，在經濟上不利，以及由于當澆注混凝土時水合熱的產生，具有發生裂縫的可能性。

由于這個原因，盡管具有建造費用方面的某些缺點，人們開始關注具有良好的延展能力和較短的建造周期的鋼制橋墩。

然而，鋼制橋墩的寬度通常比構成橋墩的橋面的厚度相對要大，因而在地震發生時，具有易于發生局部扭曲的問題。