[发明专利]一种采用SMA-预应力筋系统的节段拼装FRP增强钢管混凝土桥墩

说明书

本发明涉及一种采用SMA‑预应力筋体系的FRP增强钢管混凝土节段拼装式桥墩。由SMA‑预应力筋体系以及FRP增强钢管混凝土墩身两部分组成。所述SMA‑预应力筋体系由SMA丝材或棒材与普通预应力钢绞线或FRP筋通过连接板串联而成。所述FRP增强钢管混凝土墩身由节段连接而成。FRP增强钢管混凝土节段通过错位布置FRP‑钢复合管与核心混凝土实现承插式连接构造，各节段视桥墩采用焊接钢管、灌注核心混凝土后浇带实现湿连接，也可以采用内置橡胶垫或结构胶并依靠预应力筋实现干连接。本发明解决墩柱大变形下节段接缝处剪切变形和节段分离的问题，同时提高墩柱底部节段容许损伤能力，提高桥墩的耐久性。利于桥梁结构装配化的发展，满足恶劣环境下全装配式桥梁的功能要求。

技术领域

本发明涉及一种采用SMA-预应力筋系统的节段拼装FRP增强钢管混凝土桥墩，可用于装配式桥梁工程中。

背景技术

全预制装配式桥梁即适用于交通压力大、施工场地紧张的城市高架桥建设中，也适用于自然环境恶劣、运输条件复杂，有效施工时间短的高寒、山区、海洋等地区的桥梁建设中。实现全预制装配式桥梁的关键在于桥梁下部结构，即桥梁墩台的装配化。预应力节段拼装技术是实现桥墩装配化的一种有效手段，该技术具有施工速度更快、自恢复变形能力强以及震后残余变形小等优点，特别适用于交通繁忙的城市桥梁修建，但也应注意到该桥墩也存在一些缺陷，比如预应力节段拼装桥墩耗能能力较传统现浇桥墩差,大变形时由于墩身轴力成本增长，底部节段易发生破坏，墩柱鲁棒性差，尚无成熟的理论方法可供参考等，这些不足限制了预应力节段拼装桥墩的推广。

发明内容

本发明解决传统预应力节段拼装桥墩耗能性能与自复位功能之间矛盾。基于SMA的超弹性特性与组合柱体的结构特点，提供一种合理的FRP增强钢管混凝土节段形式与SMA-预应力筋体系。

本发明采用的技术方案是：

一种采用SMA-预应力筋体系的FRP增强钢管混凝土节段拼装式桥墩，利用核心混凝土与钢管的相对位置设定实现节段间的承插式连接，利用复合约束混凝土提高节段的容许损伤能力，利用外部FRP实现节段连接后的增强与防腐保护；桥墩由SMA-预应力筋系统与FRP增强钢管混凝土节段拼装桥墩组成。

本发明的优点是：

1、通过设置SMA-预应力筋体系，利用SMA超弹性特性缓解了节段拼装桥墩自复位与耗能之间的矛盾，墩体在保证自自复位功能的前提下增强了耗能能力。

2、充分利用了FRP增强钢管混凝土的组合形式特点，实现了节段承插式连接，通过核心混凝土、钢管拼接位置分离设置，保证了节段拼装后墩体的力学性能。

3、通过在柱体表面以不同方式布置FRP，保证了拼装后柱体的连续性，同时通过调整不同部位节段的FRP-钢复合管的设计指标，实现了柱体不同受力部位的差异化构造，柱体可设计性强。

附图说明

图1是SMA-预应力筋系统示意图。

图2是墩身节段示意图。

图3是桥墩示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-3及实施例对本发明进一步详细说明。

一种采用SMA-预应力筋体系的FRP增强钢管混凝土节段拼装式桥墩，利用核心混凝土与钢管的相对位置设定实现节段间的承插式连接，利用复合约束混凝土提高节段的容许损伤能力，利用外部FRP实现节段连接后的增强与防腐保护；桥墩由SMA-预应力筋系统与FRP增强钢管混凝土节段拼装桥墩组成。

SMA-预应力筋系统采用SMA棒材或丝材，与预应力钢绞线或FRP筋通过连接器串联。

SMA丝材或棒材是SMA材料极限强度高于普通预应力筋强度。