[发明专利]一种外置耗能钢棒的预应力自复位节点结构及装配方法

说明书

本发明公开了一种外置耗能钢棒的预应力自复位节点结构及装配方法，其中结构部分包括预制梁构件、预制柱构件、无粘结预应力筋、耗能钢棒、高强摩擦型螺栓、角钢组合件和填缝层。与现有技术相比，本发明的耗能钢棒解决了现有技术中耗能钢筋的受压屈曲问题，且更换方便快捷；角钢组合件在拼接时可以作为下部支撑使用；耗能钢棒固定在角钢组合件上，内力臂增大，增强了结构的耗能能力，且开洞避开了节点核心区，避免对节点核心区过多的削弱；拧紧的耗能钢棒提供部分剪力，增加抗剪冗余度；通过无粘结预应力筋实现梁柱拼接，节点具有良好的自复位功能。

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别是涉及一种外置耗能钢棒的预应力自复位节点结构及装配方法。

背景技术

现浇结构和传统的装配整体式结构抗震设计理念等同，即通过延性设计耗散地震能量，避免结构发生脆性破坏甚至倒塌，但是震后结构损伤及残余变形很大，修复成本较高甚至无法修复，整个结构只能被推倒重建，造成巨大的浪费。另外，两种结构都需要现场湿作业，施工程序复杂。预应力自复位混凝土结构无需现场湿作业，属于干式连接，更重要的是震后利用预应力筋的回弹作用使结构复位，残余变形很小，损伤集中在节点连接处通常可局限在耗能元件上，震后修复简单快捷，可实现震后结构功能的迅速恢复。

预应力自复位结构耗能能力较差，通常需要附加耗能部件增强结构的耗能能力。现有技术通常采取的措施为在梁端开槽埋置耗能钢筋，但其施工及震后更换较不方便且存在受压屈曲问题；腹板摩擦式预应力预制框架结构需在节点及梁端预埋较大块的钢板，对构件的平整度要求较高，且需在梁端安装顶底角钢耗能，对螺栓孔洞的定位要求较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种外置耗能钢棒的预应力自复位节点结构及装配方法，用以解决上述现有技术存在的技术问题，增强结构的耗能能力，并便于结构在震后的迅速恢复。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种外置耗能钢棒的预应力自复位节点结构，包括预制梁构件、预制柱构件、无粘结预应力筋、耗能钢棒、高强摩擦型螺栓、角钢组合件和填缝层，两个所述预制梁构件对称分布于所述预制柱构件左右两侧且共线，所述预制梁构件和所述预制柱构件上设有相互连通的预应力筋孔洞，所述无粘结预应力筋穿过所述预应力筋孔洞，所述角钢组合件固定于两个所述预制梁构件的相对的一端，所述角钢组合件包括固定于所述预制梁构件上表面的第一角钢组合件和固定于所述预制梁构件下表面的第二角钢组合件，同一个所述预制梁构件上的所述第一角钢组合件和所述第二角钢组合件通过紧固组件固定相连，两个所述预制梁构件上的位置相对的所述第一角钢组合件通过耗能组件固定相连，两个所述预制梁构件上的位置相对的所述第二角钢组合件通过耗能组件固定相连，所述紧固组件包括高强摩擦型螺栓和第一螺母，所述高强摩擦型螺栓的小径端穿过所述第二角钢组合件、所述预制梁构件和所述第一角钢组合件后与所述第一螺母螺纹连接，所述耗能组件包括耗能钢棒和第二螺母，所述耗能钢棒包括位于中间的耗能段和位于两端的加强段，所述加强段的直径大于所述耗能段的直径，所述加强段上设有外螺纹，所述耗能钢棒穿过所述预制柱构件与两侧的所述第一角钢组合件或穿过所述预制柱构件与两侧的所述第二角钢组合件，所述第二螺母螺纹连接于所述耗能钢棒的两端，所述填缝层填充于所述预制梁构件与所述预制柱构件之间。

优选地，所述预制柱构件上的供所述耗能钢棒穿过的通孔直径为D₁，所述加强段的直径为D₂，D₁-D₂≥2mm。

优选地，所述填缝层的填缝材料为UHPC砂浆，所述UHPC砂浆的强度等级≥80MPa，所述填缝层的厚度为15-20mm。

优选地，所述角钢组合件包括角钢和角钢竖肢加劲钢框，所述角钢竖肢加劲钢框为两段开口的方形盒体结构，所述角钢加劲钢框的一个侧面与所述角钢的竖肢焊接相连，所述角钢加劲钢框的另一个正对的侧面与所述预制柱构件相抵。

优选地，所述角钢竖肢加劲钢框内焊接有水平加劲板。