[发明专利]锁链式震损可替换耗能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用锁链式震损可恢复耗能装置实现震后桥墩快速修复技术，属于桥梁工程抗震与减震技术领域。

背景技术

干接缝节段拼装桥墩是将墩身沿竖向分割成若干节段，纵向受力钢筋在节段接缝处断开，节段之间采用“干接缝”连接，或是在接缝处填充环氧树脂来提高桥墩的耐久性，然后采用后张预应力的方式将节段连接成整体；因具有快速施工优势，在美国非震区的高速公路桥梁以及一些包括中国港珠澳大桥和加拿大联邦大桥在内的跨江跨海大桥中得到了工程应用。通过试验和理论研究发现，干接缝节段拼装桥墩在地震激励下具有良好的自复位能力；但如不设置专门的耗能装置，则耗能能力较差，并且容易在底节段发生压碎。

将结构抗震性能向震后功能可恢复、损伤元可更换提升，是目前工程抗震与减震领域的研究热点。震后功能可恢复结构是指在预期地震作用下，主结构保持弹性或有轻微损伤，损伤集中于特定构件(损伤元)，震后通过更换损伤元使结构恢复正常使用功能。损伤元可更换性的实现条件和技术措施，成为能否实现震后功能可恢复结构的关键技术。

针对干接缝节段拼装桥墩，在充分发挥快速施工优势和自复位抗震性能的基础上，利用本发明涉及技术，实现对损伤元的方便替换，将其进一步发展成为震后功能可恢复结构，为桥梁抗震提供更多样性的技术手段，具有重要的现实意义和工程价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种锁链式震损可替换耗能装置，用于干接缝节段拼装桥墩可以提高耗能能力，同时实现对震损耗能装置的方便替换，最终将干接缝节段拼装桥墩发展成为震后功能可恢复结构，为桥梁建设提供一种有竞争力的桥墩结构形式。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种锁链式震损可替换耗能装置，包括U型预埋接头、带开关的锁链式纽扣、顶端附有连接圆环的钢筋套筒以及耗能钢棒，其特征在于：该装置用于干接缝节段拼装桥墩中，U型预埋接头分别预埋在承台的顶部和底部第二节段的底部，通过带开关的锁链式纽扣将U型预埋接头和顶端附有连接圆环的钢筋套筒相连，耗能钢棒两端连接接头与顶端附有连接圆环的钢筋套筒相连；所述的耗能钢棒两端连接接头所设置的螺纹走向相反，转动耗能钢棒收紧整个耗能装置，使得安装完成后的耗能装置处于紧绷的状态；

所述的U型预埋接头和带开关的锁链式纽扣之间所容许发生的相对错动距离，大于桥墩产生最大设计位移时处于受拉侧的耗能钢棒对应的弹塑性拉伸长度和处于受压侧的底节段最外层混凝土对应的压缩长度之和，使得整个耗能装置在桥墩承受地震作用的过程中始终保持“抗拉不抗压”的受力特点；所述的U型预埋接头、带开关的锁链式纽扣、顶端附有连接圆环的钢筋套筒以及耗能钢棒长度之和，大于耗能装置安装完成后处于紧绷状态时对应长度与耗能钢棒两端和钢筋套筒可靠连接所需最小连接长度之和，保证转动耗能钢棒使整个耗能装置处于紧绷状态时，耗能钢筋与钢筋套筒之间通过螺纹已经建立可靠的连接。

优选的，带开关的锁链式纽扣包括缺口、缺口两侧的钢板、不可拆卸螺栓、可拆卸螺栓和螺母；所述缺口尺寸大于U型预埋接头的直径以及钢筋套筒顶端所附有连接圆环的直径，保证两者能够穿过缺口而与锁链式纽扣相连。

优选的，U型预埋接头、带开关的锁链式纽扣、钢筋套筒均由高强钢材加工得到，保证其所能传递的屈服拉力大于耗能钢棒所能传递的最大拉力，钢筋套筒所设置螺纹与耗能钢棒两端连接接头所设置螺纹相匹配。

优选的，耗能钢棒由低屈服点的钢材加工得到，其两端连接接头所能传递的屈服拉力大于耗能钢棒中间缩径段拉断时对应的极限拉力，保证耗能钢棒中间缩径段拉断时，两端连接接头仍处于完全弹性，易于在震后对耗能装置进行拆卸和替换。

有益效果：本发明对比已有技术相比，具有以下优点：

1.对中方便，对施工精度要求不高：本发明中即使上、下U型预埋接头位置因施工误差而未完全对中，因锁链式纽扣和U型预埋接头之间容许发生相对转动和错动，耗能钢棒两端连接接头仍能方便地与上、下两个钢筋套筒分别对中。

2.安装便利，通过“反丝预紧”完成安装要求：耗能钢棒两端与钢筋套筒相连时，因为耗能钢棒两端螺纹走向相反，仅旋转耗能钢棒就可以收紧整个耗能装置，无需采用其它技术手段即可完成安装工作。