[發(fā)明專利]外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系及實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110215479.7
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102304892A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛克貴;何銘華;郭佳
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E01D21/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系由橋梁墩柱(1)、橋臺(2)、具有彈性復(fù)位功能的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)、橋墩預(yù)埋件(4)、橋臺預(yù)埋件(5)以及外置耗能器(6)組成，橋梁墩柱(1)與橋臺(2)靠無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)及外置耗能器(6)連接，具有能夠有效減小殘余變形并保證足夠耗能能力的橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系。

具體實(shí)現(xiàn)可采用現(xiàn)澆或者預(yù)制方式，在預(yù)制橋臺施工時(shí)，預(yù)留無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞，并同時(shí)預(yù)埋橋臺預(yù)埋件(5)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔應(yīng)與上面的橋梁墩柱的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔嚴(yán)格對齊，以保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)能順利穿過橋梁墩柱的預(yù)應(yīng)力鋼筋孔及橋臺孔，并有效張拉，沒有彎折。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述橋臺預(yù)埋件(5)由兩塊大小相等的上方鋼板(10)和下方鋼板(9)、四根角鋼(15)以及四片連接板(14)組裝而成，上方鋼板(10)置于橋臺(2)頂面，與橋梁橋墩接觸，橋臺預(yù)埋件上面的上方鋼板(10)與橋墩預(yù)埋件一起克服因橋梁墩柱與橋臺間因擺動而產(chǎn)生夾角，保護(hù)混凝土，為橋墩提供了足夠的延性，減緩了混凝土柱及橋臺在橋梁墩柱(1)柱腳處的接觸破壞，改善了結(jié)構(gòu)的局部承壓性能；此外，橋臺預(yù)埋件下方鋼板(9)與四個(gè)角鋼(15)一起，起到支撐、分壓的作用，以防止后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述橋臺預(yù)埋件(5)的上方鋼板(10)和下方鋼板(9)需在施工時(shí)在相應(yīng)位置氣割孔洞，以穿越預(yù)應(yīng)力鋼筋，孔洞在豎直方向上應(yīng)嚴(yán)格對齊，預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)穿過橋臺預(yù)埋件(5)的上方鋼板(10)和下方鋼板(9)后截?cái)?，并與下方鋼板(9)焊接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述橋梁墩柱柱底部及四周包有由鋼板制成的橋墩預(yù)埋件(4)，此橋墩預(yù)埋件(4)與橋梁墩柱混凝土一起澆注，橋墩預(yù)埋件(4)在橋梁墩柱柱兩側(cè)伸出的耳板(7)與外置耗能器(6)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述外置耗能器(6)由鋼板(11)、薄壁套管(12)以及十字形翼緣(13)組成。鋼板(11)是主要的耗能裝置，它的一端與橋墩預(yù)埋件(4)相連，另一端與橋臺預(yù)埋件(5)相連，起到了連接橋梁墩(1)與橋臺(2)的作用，鋼板(11)中部細(xì)長部分用于耗能，為防止其受壓后屈曲，在鋼板(11)中部增加了十字形翼緣(13)，并在鋼板(11)中部外側(cè)套有薄壁套管(12)，薄壁套管(12)需要兩半拼接對焊，在十字形翼緣(13)與薄壁套管(12)的空隙區(qū)域還需填充環(huán)氧樹脂或密實(shí)砂漿，以增大阻尼系數(shù)、并防止屈曲。

6.一種權(quán)利要求1所述外置耗能自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)橋梁墩柱可采用現(xiàn)澆或者預(yù)制方式施工。若采用常規(guī)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)形式，預(yù)留有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔，橋梁墩柱內(nèi)按照受力配以相應(yīng)的縱筋及箍筋，鋼筋遇預(yù)埋件斷開并與預(yù)埋件焊接，橋梁墩柱不與橋臺相連，在橋梁墩柱底部及四周包有由鋼板制成的橋墩預(yù)埋件，此橋墩預(yù)埋件與橋墩混凝土一起澆注，橋墩預(yù)埋件在橋梁墩柱兩側(cè)伸出的耳板與外置耗能器連接，此外，由于橋墩預(yù)埋件包裹橋梁墩柱柱腳，對柱腳起到了保護(hù)作用，防止由于局部壓力過大而導(dǎo)致的混凝土壓潰和破碎情況，提高了柱腳抗側(cè)力性能；

(2)橋臺可采用現(xiàn)澆或者預(yù)制方式施工。若采用常規(guī)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)形式，橋臺內(nèi)預(yù)留有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔；

(3)橋臺預(yù)埋件由鋼板制成，一方面起到了支撐、分壓的作用，以防止后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土，一方面起到了連接外置耗能器的作用；

(4)外置耗能器通過螺栓一端與橋墩預(yù)埋件相連，另一端與橋臺預(yù)埋件相連，在橋梁墩柱承受反復(fù)地震荷載的時(shí)候通過鋼板張拉進(jìn)行耗能，為防止屈曲，外置耗能器中部為十字形，并在外部套有鋼管，期間填充環(huán)氧樹脂或砂漿；

(5)將外置耗能器與預(yù)埋件用螺栓連接完成后，在橋梁墩柱和橋臺上，從預(yù)留的預(yù)應(yīng)力孔內(nèi)張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，并用錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固好，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉力不宜過小，否則起不到自復(fù)位的作用，也不應(yīng)過大，以使得預(yù)應(yīng)力鋼筋在受力過程中一直保持彈性性能，故初張拉力為極限拉力的30％至50％之間；

(6)通過彈性復(fù)位組件如無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在受力過程中始終保持彈性的特征，實(shí)現(xiàn)墩柱節(jié)點(diǎn)的自恢復(fù)功能；

(7)通過連接橋墩和橋臺的外置耗能器實(shí)現(xiàn)墩柱節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定的耗能能力。