[發明專利]一種損傷可控的自復位節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩及作法

有效

• 申請號: 201610500091.4
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN105908621B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 賈俊峰;趙建瑜;張強;杜修力;韓強
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E01D21/00;E01D101/28;E01D101/32
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.一種損傷可控的自復位節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩，其特征在于：該橋墩包括預制鋼管混凝土節段(1)、預應力筋(2)、耗能連接件(3)、外露節點連接件(4)、承臺(12)和蓋梁(13)；

相鄰的預制鋼管混凝土節段(1)的端面對齊，鋼管節段(5)為預制鋼管混凝土節段(1)的外部結構，通過耗能連接件(3)設置在相鄰的鋼管節段(5)銜接處，并通過高強螺栓螺帽(7)將耗能連接件(3)、鋼管節段(5)進行連接固定；

澆筑承臺(12)和蓋梁(13)時將外露節點連接件(4)的預埋錨栓(10)預埋在承臺(12)和蓋梁(13)內；腳板(9)通過預埋錨栓(10)分別錨固在承臺(12)和蓋梁(13)上，預制鋼管混凝土節段(1)放置在腳板(9)上使腳板(9)的預留預應力孔道軸心與預制鋼管混凝土節段(1)的PVC管(8)軸心對齊，節點處耗能連接板(11)的預留螺栓孔套在預制鋼管混凝土節段(1)的預埋螺桿(14)上，高強螺栓螺帽(7)擰緊固定，節點處耗能連接板(11)未預留螺栓孔的一端與腳板(9)通過焊縫(15)坡口焊焊接連接；

預應力筋(2)穿過預制鋼管混凝土節段(1)，兩端通過錨具(16)分別錨固在承臺(12)和蓋梁(13)內；預應力筋(2)的作用是水平地震作用后節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩能夠基本回復到初始位置；

預制鋼管混凝土節段(1)由鋼管節段(5)、填充混凝土(6)、預埋螺桿(14)、PVC管(8)組成，鋼管節段(5)兩端按設計布置預留螺栓孔；預埋螺桿(14)在預留螺栓孔處由鋼管內向外穿出，預埋螺桿(14)與預留螺栓孔軸心對齊，預埋螺桿(14)與鋼管節段(5)內壁進行點焊固定；在預制鋼管混凝土節段(1)預應力筋(2)設計位置布置PVC管(8)，澆筑填充混凝土(6)，直立放置養護至設計強度，使鋼管節段(5)、混凝土(6)、PVC管(8)、預埋螺桿(14)組成整體；

外露節點連接件(4)由腳板(9)、預埋錨栓(10)、節點處耗能連接板(11)、防屈曲套管(17)組成，腳板(9)在預埋錨栓(10)和預應力筋(2)設計位置處開孔，防屈曲套管(17)通過螺栓固定在腳板(9)上；

耗能連接件(3)由端部矩形通過圓弧逐漸變窄過渡到中間，形成中間窄兩端寬的結構，用來防止螺栓孔處變形過大失效；節點處耗能連接板(11)一端通過螺栓與鋼管節段(5)連接固定，另一端通過焊縫(15)采用坡口焊與腳板(9)焊接連接；耗能連接件(3)和節點處耗能連接板(11)的作用是在橋墩遭受水平地震作用時發生塑性屈服耗能；將自復位預制拼裝鋼管混凝土橋墩的塑性損傷主要集中于耗能連接件(3)和節點處耗能連接板(11)，而預制鋼管混凝土節段(1)本身基本不發生塑性損傷。

2.根據權利要求1所述的一種損傷可控的自復位節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩，其特征在于：所述的鋼管混凝土節段(1)橫截面是圓形截面或矩形截面。

3.根據權利要求1所述的一種損傷可控的自復位節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩，其特征在于：所述的外露節點連接件(4)，錨栓強度大于節點處耗能連接板(11)強度且埋置深度不小于30倍的預埋錨栓(10)直徑；用來保證橋墩在地震作用下，節點處耗能連接板(11)發生塑性變形耗能，而腳板(9)不會翹起。

4.根據權利要求1所述的一種損傷可控的自復位節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩，其特征在于：預制鋼管混凝土節段(1)所用耗能連接件(3)的數量從上至下依次遞增，防止在地震作用下底部節段與腳板(9)之間的開口集中，墩頂側向位移過大導致落梁，蓋梁(13)處節點處耗能連接板(11)布置數量與承臺(12)處的節點處耗能連接板(11)一致。

5.根據權利要求1所述的一種損傷可控的自復位節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩，其特征在于：所述的耗能連接件(3)通過切割圓弧的曲率來控制中部橫截面強度，使其小于端部開孔后橫截面強度，在地震力作用下耗能連接件(3)的中部發生彈塑性變形，避免螺栓孔處耗能連接件(3)撕裂，且在設計時連接板提供的抗側力不宜大于橋墩整體抗側力的0.3倍。

6.根據權利要求1所述的一種損傷可控的自復位節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩，其特征在于：所述的PVC管(8)直徑，應不小于其中間穿過預應力筋(2)直徑的2倍，防止橋墩在搖擺過程中預應力筋(2)與PVC管(8)壁摩擦，造成預應力筋(2)預應力損失過大。