[發明專利]一種適用于鋼塔斜拉橋的減震形狀記憶合金錨栓及其設置方法

有效

• 申請號: 201810896702.0
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN108824171B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 田欽;劉鑫祺;張翎璇;林瑩;伍洲鵬;李聯杰;黃發明
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01D19/14;E01D21/00
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本發明公開了一種適用于鋼塔斜拉橋的減震形狀記憶合金錨栓，形狀記憶合金錨桿底部與普通鋼制錨桿頂部通過八角螺母連接，形狀記憶合金錨桿頂部設有第一圓形墊板，第一圓形墊板通過第一六角螺母和第二六角螺母固定安裝在形狀記憶合金錨桿上。本發明利用形狀記憶合金錨桿的高柔度、低剛度的特性大大消耗地震輸入的能量，減少鋼塔的殘余位移，從而減輕地震對鋼塔斜拉橋的震害，并能促進鋼塔的自復位；本發明的方法可以增大鋼塔對橫向切應力的抵抗能力，在實際應用中即為對風荷載的抵抗作用，可有效抵抗風引起的水平方向剪力以及豎直方向的拉力。

技術領域

本發明涉及橋梁工程技術領域，尤其涉及一種適用于鋼塔斜拉橋的減震形狀記憶合金錨栓及其設置方法。

背景技術

我國第一座斜拉橋是修建于1975年的四川云陽橋。自上世紀90年代至今，通過不斷采用新技術，探索新方法，使中國斜拉橋領域得到突飛猛進的發展，從而使我國斜拉橋的發展與建設跨入世界先進行列。由于我國是個多地震的國家，對于橋梁抗震也有比較高的要求，普通斜拉橋橋塔由鋼筋混凝土制成，地震時極易開裂，導致橋體受損，抗震性能較差。因此，迫切需要一種抗震性能好的斜拉橋。于是，鋼塔斜拉橋應運而生。

鋼塔斜拉橋是由主梁、拉索、鋼塔三部分組成的超靜定結構體系，其中鋼塔是主要的受力構件，橋身自重、車輛荷載等荷載形式通過拉索傳遞到鋼塔上，形成總體的承重受力體系。除了抗震性能較好外，鋼塔斜拉橋的優點還在于其跨越能力大、結構性能好、施工簡便、易于維修、造價較低和外形輕巧美觀等，另外，由于鋼材可回收重復利用，賦予了鋼塔斜拉橋綠色環保的特點，遵循了可持續發展的理念。

在鋼塔斜拉橋結構中，錨栓被廣泛用于鋼塔斜拉橋鋼塔與橋墩連接處。目前，在鋼塔斜拉橋領域，使用的錨栓大部分是由普通鋼材按照一定設計荷載制成。普通鋼材強度高，雖能抵抗較大的荷載，但其柔度較低，耗能能力有限，且在循環加載中容易積累殘余應變，所以在經歷強烈的地震作用之后，鋼制錨栓相對較容易發生破壞，錨桿斷裂或被拉出。為改善錨栓的抗震性能，在錨栓中增加形狀記憶合金構件是一個有效的途徑。形狀記憶合金在變形方面表現出色。其他金屬在變形時常常表現出晶內錯位，而形狀記憶合金則表現出相變，即馬氏體和奧氏體晶格間的自發位移。在外荷載作用下，形狀記憶合金表現出超彈性特性，使其能夠在反復發生形變后恢復原有形狀。形狀記憶合金的應力-應變滯回曲線比較飽滿，因此形狀記憶合金具有良好的耗能性能。正是由于其優越的抗震特性，形狀記憶合金在建筑領域受到了廣泛關注，但是其在鋼塔斜拉橋方面的研究及相關技術卻比較缺乏。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種適用于鋼塔斜拉橋的減震形狀記憶合金錨栓及其設置方法。

本發明的技術方案如下：一種適用于鋼塔斜拉橋的減震形狀記憶合金錨栓，包括第一六角螺母、第二六角螺母、第一圓形墊板、形狀記憶合金錨桿、八角螺母、普通鋼制錨桿、第二圓形墊板和第三六角螺母，其中：所述形狀記憶合金錨桿底部與普通鋼制錨桿頂部通過八角螺母連接，形狀記憶合金錨桿頂部設有第一圓形墊板，第一圓形墊板通過第一六角螺母和第二六角螺母固定安裝在形狀記憶合金錨桿上，普通鋼制錨桿底部設有第二圓形墊板，第二圓形墊板通過第三六角螺母固定安裝在普通鋼制錨桿上。

優選的，所述形狀記憶合金錨桿的屈服強度比普通鋼制錨桿的屈服強度低。

優選的，所述形狀記憶合金錨桿和普通鋼制錨桿的兩端均設有統一規格的外螺紋，該外螺紋與第一六角螺母、第二六角螺母、八角螺母和第三六角螺母的內螺紋相匹配。

優選的，所述第一六角螺母、第二六角螺母和第三六角螺母設計成相同尺寸，所述第一圓形墊板和第二圓形墊板設計成相同尺寸。

優選的，所述第一圓形墊板的直徑為第二六角螺母外接圓直徑的3-4倍。

優選的，所述形狀記憶合金錨桿采用鎳鈦合金制成，普通鋼制錨桿采用普通鋼材制成。

優選的，所述普通鋼制錨桿還可設計成鋼制彎桿。