[發(fā)明專利]可更換復(fù)合板內(nèi)置鋼棒阻尼器的橋墩耗能與防壓碎結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610110034.5
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105735110B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王景全;王震
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及中高烈度區(qū)橋梁快速施工技術(shù)和抗震設(shè)計方法，特別涉及節(jié)段拼裝技術(shù)、體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)和利用金屬材料耗能的減震隔震技術(shù)，屬于土木工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

干接縫節(jié)段拼裝橋墩因具有快速施工的優(yōu)勢和自復(fù)位能力，在包括港珠澳大橋和加拿大聯(lián)邦大橋在內(nèi)的一些跨江跨海大橋中得到了工程應(yīng)用。這一形式的橋墩是將墩身沿豎向分割成若干節(jié)段，縱向受力鋼筋在節(jié)段接縫處斷開，節(jié)段之間采用“干接縫”連接，或是在接縫處填充環(huán)氧樹脂來提高橋墩的耐久性，然后采用后張預(yù)應(yīng)力的方式將節(jié)段連接成整體。國內(nèi)外學(xué)者通過試驗和理論研究發(fā)現(xiàn)，干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震激勵下耗能能力較差，并且容易在底節(jié)段發(fā)生壓碎。

為提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩的耗能能力，目前在工程實踐和科學(xué)研究中使用最多的方法是在干接縫節(jié)段拼裝橋墩中內(nèi)置耗能鋼筋。這一方法雖然可以提高橋墩的耗能能力，但同時會導(dǎo)致震后橋墩的殘余變形增加，同時內(nèi)置的耗能鋼筋在震后也不易更換。

針對干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震激勵下底節(jié)段容易壓碎的問題，工程中應(yīng)用最多的方法是對底節(jié)段混凝土增加約束來提高混凝土的變形能力，包括在底節(jié)段混凝土中增加箍筋用量、使用鋼管混凝土制作底節(jié)段或是在底節(jié)段混凝土外部包裹FRP，這一方法確實能夠減輕底節(jié)段在地震激勵下的損傷程度，但損傷的混凝土也存在震后不易更換的問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種可更換復(fù)合超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，UHPC)板內(nèi)置鋼棒阻尼器的橋墩耗能與防壓碎結(jié)構(gòu)，利用可更換UHPC板內(nèi)置鋼棒阻尼器來提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震作用激勵下的耗能能力和防止底節(jié)段壓碎，使用該結(jié)構(gòu)不僅可以提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震激勵下耗能能力和防止底節(jié)段壓碎，而且能夠通過在震后更換受損的UHPC板和其中內(nèi)置的鋼棒阻尼器來快速修復(fù)受損橋墩，及時恢復(fù)橋梁的使用功能。

技術(shù)方案：本發(fā)明是一種可更換復(fù)合UHPC板內(nèi)置鋼棒阻尼器的橋墩耗能與防壓碎結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在橋墩底節(jié)段四邊各布置兩塊側(cè)面相貼在一起的UHPC板，兩塊UHPC板之間預(yù)留孔道，孔道內(nèi)放置由軟鋼芯棒和套在軟鋼芯棒外的圓形鋼套管組成的鋼棒阻尼器；在橋墩四邊中，相對應(yīng)兩邊的UHPC板之間由精軋螺紋鋼筋鏈接，UHPC板與橋墩底節(jié)段通過精軋螺紋鋼筋施加預(yù)應(yīng)力將兩者組合成整體，精軋螺紋鋼筋通過高強螺母和鋼墊片進行錨固；所述的軟鋼芯棒分別通過帶螺紋的鋼套筒與承臺和上部節(jié)段內(nèi)的預(yù)埋鋼筋相連。

其中：

所述的UHPC板使用摻入微細鋼纖維的UHPC進行制作。

所述預(yù)留孔道直徑略大于圓性鋼套管的直徑。

所述的橋墩底節(jié)段及UHPC板上部，與上部節(jié)段之間需設(shè)置橡膠墊層，防止在地震作用激勵下由于橋墩底節(jié)段的碰撞造成上部節(jié)段發(fā)生損傷，上部節(jié)段在與橋墩底節(jié)段接縫處要增加壁厚，向上壁厚逐漸減小。

有益效果：本發(fā)明對比已有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1.該發(fā)明采用能力保護原理將易損區(qū)與受保護區(qū)進行分離，利用精軋螺紋鋼筋施加預(yù)應(yīng)力將作為易損區(qū)的UHPC板與作為受保護區(qū)的內(nèi)部底節(jié)段組合成整體，可在震后通過精軋螺紋鋼筋的放松和重新張拉，實現(xiàn)對受損UHPC板的快速更換。

2.易損區(qū)采用UHPC板，可以充分利用UHPC因摻入鋼纖維而具有的“裂而不碎”的性質(zhì)以及因結(jié)構(gòu)密實而具有的耐腐蝕的性質(zhì)。

3.在橋墩底節(jié)段四邊分別設(shè)置兩塊可更換UHPC板，用于放置鋼棒阻尼器的預(yù)留孔道設(shè)置在兩塊UHPC板之間，這樣的做法既有利于震后對鋼棒阻尼器進行觀察和更換，也有利于防止鋼棒阻尼器銹蝕。

4.鋼棒阻尼器的直徑要稍小于預(yù)留孔道的直徑，軟鋼芯棒的上、下端通過鋼套筒分別與上部節(jié)段和承臺的預(yù)埋鋼筋相連，既有利于震后對鋼棒阻尼器的更換，也保證了芯棒在地震作用激勵下可以自由變形。

5.干接縫節(jié)段拼裝橋墩底節(jié)段及可更換UHPC板與上部節(jié)段之間需設(shè)置橡膠墊層，防止地震作用激勵下由于底節(jié)段的碰撞造成上部節(jié)段發(fā)生損傷，這樣就保證了橋墩可能發(fā)生的損傷只集中在可更換的UHPC板，有利于震后及時恢復(fù)橋梁的使用功能，為抗震救災(zāi)贏得時間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例構(gòu)造剖面圖；

圖2是本發(fā)明實施例構(gòu)造俯視圖；

圖中標號說明：1-橋墩底節(jié)段、2-UHPC板、3-預(yù)留孔道、4-軟鋼芯棒、5-圓形鋼套管、6-精軋螺紋鋼筋、7-高強螺母、8-鋼墊片、9-鋼套筒、10-上部節(jié)段、11-預(yù)埋鋼筋、12-橡膠墊層。

具體實施方式