[发明专利]基于钢板连接的钢筋混凝土空心管墩节点连接方式与构造

说明书

本发明公开了基于钢板连接的钢筋混凝土空心管墩节点连接方式与构造，主要由预制桥墩节段、钢板、阻尼器、SMA筋和SMA螺栓组成。其中预制桥墩节段为高强混凝土管墩，连接钢板截面竖向和水平承载力不低于桥墩节段截面相应承载力。多个阻尼器环向布置在承台顶面与钢板底面之间。在地震作用下，桥墩的底部形成塑性铰区，上、下连接钢板间可以开合，利用SMA螺栓自复位形成局部摇摆机构并具有耗能能力。激发阻尼器发挥作用，吸收部分地震能量，且SMA螺栓和阻尼器方便震后检修和更换，在SMA筋的作用下，桥墩结构体系具有自复位功能，减少震后桥墩塑性铰区的损伤。

技术领域

本发明涉及桥梁工程减隔震技术领域，主要涉及一种基于钢板连接的钢筋混凝土空心管墩节点连接方式与构造。

背景技术

我国处于欧亚地震带与环太平洋地震带之间，大部分区域地震活动频繁。桥梁作为城市、公路以及铁路交通的枢纽工程，一旦在地震中损坏严重，将产生巨大的经济损失，同时，由于桥梁结构破坏导致交通中断而造成的间接损失也是不可估量的。交通中断导致震后救援人员以及设备难以及时到位，这使得救援工作开展难度进一步加大，很多灾民得不到及时救援，甚至可能有生命危险。

在地震中破坏严重的桥梁修复起来十分困难，严重地影响灾区的救援以及灾后重建工作。当前世界上桥梁领域应用最多的抗震设计方法是基于桥墩滞回性能的延性抗震设计，但是桥墩在地震中形成的塑性铰难以修复。自复位是结构功能可恢复的一种重要的实现方式，功能可恢复在满足“大震不倒”的抗震设防目标的前提下还要保证桥梁结构在震后能够快速的修复，确保交通生命线的畅通，减少灾害经济损失以及人员伤亡。

针对上述问题，本发明将功能可恢复设计思想运用到钢筋混凝土空心管墩节点连接当中，钢筋混凝土空心管墩节段间通过钢板用SMA螺栓连接，并在两块钢板中心布置SMA筋，同时在桥墩塑性铰区环向布置阻尼器。在地震作用下，桥墩的底部形成塑性铰区，上、下连接钢板间可以开合，利用SMA螺栓自复位形成局部摇摆机构并具有耗能能力。同时激发阻尼器发挥作用，吸收部分地震能量，减小桥墩塑性变形，控制桥梁结构在地震作用下的响应，从而达到桥梁抗震设计目的，且SMA螺栓和阻尼器方便震后检修和更换，同时，在SMA筋的作用下，桥墩结构体系具有自复位功能，能够减少震后桥墩塑性铰区的损伤。

形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)是一种特殊的合金，具有超弹性特性和形状记忆特性。SMA在荷载作用下产生大变形，力-位移曲线呈现饱满的滞回环，可以耗散大部分能量，并且其在卸载时可以从大变形状态恢复到初始状态，几乎无残余变形。SMA螺栓是用SMA材料制作而成的螺栓，利用材料的超弹性和形状记忆特性，使得SMA连接节点在变形时具有较高的强度，具有耗能以及自复位能力。

发明内容

为了解决背景技术中所提出的桥梁下部结构在地震中存在的问题，本发明提出了一种基于钢板连接的钢筋混凝土空心管墩节点连接方式与构造，可减小桥墩在地震作用下的侧向变形，并且该变形可快速恢复，将“减震”以及“功能可恢复”思想运用到桥梁抗震设计中。

本发明提出了一种基于钢板连接的钢筋混凝土空心管墩节点连接方式与构造，其特征在于：主要由现浇承台(1)、预制桥墩节段A(2)、预制桥墩节段B(3)、钢板A(4)、钢板B(5)、SMA螺栓(6)、阻尼器(9)以及SMA筋(10)组成；预制桥墩节段A(2)、预制桥墩节段B(3)均为离心高强混凝土管墩。

所述的钢板A(4)、钢板B(5)通过焊接锚固钢筋(7)分别固定在预制桥墩节段A(2)、预制桥墩节段B(3)上，钢板A(4)和钢板B(5)之间通过SMA螺栓(6)进行连接。两个钢板上均预留有SMA筋的安装孔道。钢板A(4)的直径大于钢板B(5)的直径，目的是为布置阻尼器(9)提供空间。

所述的预制桥墩节段A(2)与预制桥墩节段B(3)通过钢板用SMA螺栓(6)进行连接。

所述的预制桥墩节段B(3)通过将纵筋插入到承台钢筋笼中后现浇承台来实现与承台的连接。