[發(fā)明專利]底部采用SMA耗能鋼筋的預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩及拼裝方法

在審

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• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113186812A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張于曄;李宇豪;胡明理;劉春強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E01D21/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發(fā)明屬于橋梁工程領(lǐng)域，具體涉及一種底部采用SMA耗能鋼筋的預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩及拼裝方法。包括承臺、預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼筋混凝土節(jié)段、SMA耗能鋼筋、鋼墊板、橡膠墊、鋼筋連接器和錨固裝置；橋墩中與承臺相連接的為鋼筋混凝土底部節(jié)段，底部節(jié)段與承臺之間放置一層具有耗能和保護(hù)雙重作用的橡膠墊，橡膠墊上下兩側(cè)各置一塊鋼墊板；底部節(jié)段內(nèi)的縱筋通過鋼筋連接器與SMA耗能鋼筋相連，SMA耗能鋼筋位于預(yù)留的PVC管道內(nèi)，PVC管道從底部節(jié)段塑性鉸區(qū)依次向下穿過鋼墊板、橡膠墊、鋼墊板和承臺預(yù)留的孔道，最終SMA耗能鋼筋末端錨固于承臺內(nèi)的錨固裝置。本發(fā)明具有耗能能力強(qiáng)、自復(fù)位能力強(qiáng)、殘余位移小、墩底混凝土損傷小等優(yōu)點(diǎn)，適合在中高烈度區(qū)推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁工程領(lǐng)域，具體涉及一種底部采用SMA耗能鋼筋的預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩及拼裝方法。

背景技術(shù)

預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩因其施工速度快、施工質(zhì)量高、環(huán)境影響小等特點(diǎn)近年來在橋梁工程領(lǐng)域被大量使用。與普通預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩相比，預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩的墩身與承臺以及墩身各節(jié)段之間均通過干接縫或膠接縫連接，依靠預(yù)應(yīng)力將橋墩各個節(jié)段及橋墩與承臺聯(lián)系在一起。預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩自復(fù)位能力較好，在低震級地震作用后殘余位移較小，可以快速修復(fù)使用，因此被廣泛用于低烈度區(qū)的城市高架橋和跨海大橋。由于預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩的耗能能力不足，在強(qiáng)震作用下容易發(fā)生倒塌破壞，故目前主要在中、低烈度地震地區(qū)建造使用，為進(jìn)一步推動預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩在中、高烈度區(qū)橋梁工程中的應(yīng)用，需要進(jìn)一步改進(jìn)構(gòu)造形式并采用新材料以增強(qiáng)其耗能能力。

增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩的耗能能力的常規(guī)方法是采用耗能材料或設(shè)置耗能裝置。目前用來提高預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩的耗能能力的方法主要有：布置耗能鋼筋、內(nèi)置灌漿套筒和底部節(jié)段采用高延性水泥基復(fù)合材料等。工程中通常使用的耗能鋼筋是抗震鋼筋HRB335E與HRB400E，與普通熱軋帶肋鋼筋相比具有更好的延性。而形狀記憶合金(shapememory alloys，SMA)具有超彈性，表現(xiàn)為在外力作用下具有比一般金屬大的多的變形恢復(fù)能力，即受力加載過程中產(chǎn)生的大應(yīng)變會隨著卸載而恢復(fù)。因此SMA被Tazarv教授(Low-Damage Precast Columns for Accelerated Bridge Construction in High SeismicZones[J].Journal of Bridge Engineering,2016,21(3):04015056)認(rèn)為可以用于制作鋼筋并將其和延性水泥基符合材料(ECC)配合使用，兩者位于整體現(xiàn)澆橋墩塑性鉸區(qū)并一同起到耗散能量的作用。但對于節(jié)段拼裝橋墩，耗能鋼筋由于穿過接縫會受到剪切力作用。受限于抗剪能力薄弱，以SMA為原材料制作的耗能鋼筋容易發(fā)生剪切破壞。目前還沒有一種合理的構(gòu)造形式能使SMA材料制作的耗能鋼筋用于預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩在地震作用下耗能能力差、墩底接縫張開過大、底部混凝土節(jié)段柱腳混凝土損傷嚴(yán)重等問題，提供一種底部采用SMA耗能鋼筋的預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩，適用于預(yù)制構(gòu)件并現(xiàn)場拼裝的預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種底部采用SMA耗能鋼筋的預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩，包括承臺，SMA耗能鋼筋，多節(jié)空心混凝土節(jié)段，鋼墊板和橡膠墊；

承臺上依次設(shè)置鋼墊板、橡膠墊、鋼墊板和多節(jié)空心混凝土節(jié)段，底部的空心混凝土節(jié)段底部連接SMA耗能鋼筋，SMA耗能鋼筋的另一端穿過鋼墊板、橡膠墊、鋼墊板固定在承臺上。

進(jìn)一步的，SMA耗能鋼筋外套設(shè)PVC管道，PVC管道上端埋置在底部混凝土節(jié)段內(nèi)依次向下穿過鋼墊板、橡膠墊、鋼墊板和承臺，PVC管道下端埋置在承臺內(nèi)。

進(jìn)一步的，還包括預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋下端固定于承臺內(nèi)，沿軸向分別穿過各空心混凝土節(jié)段并于墩頂張拉后錨固。

進(jìn)一步的，空心混凝土節(jié)段的橫截面為空心方形，在方形混凝土中均布若干豎向縱筋，環(huán)形混凝土中還設(shè)有方形的水平箍筋，方形的水平箍筋設(shè)置在縱筋外側(cè)用于約束縱筋，一同形成鋼筋籠。