[发明专利]一种具有可恢复功能的节段预制拼装钢管混凝土桥墩

说明书

一种具有可恢复功能的节段预制拼装钢管混凝土桥墩，包括预制钢管混凝土节段和损伤元构件，损伤元构件包括两个耗能环，耗能环由开口相对的拱形部分和V形部分组成，两个耗能环的拱形部分分别固定在相邻的钢管节段上，两个耗能环的V形部分重叠并通过固定件固定在一起，重叠的V形部分之间还夹有软钢。本发明的节段预制拼装钢管混凝土桥墩通过在节段界面设置可拆卸的损伤元构件来提高接缝处的抗剪承载力，并且在预期地震作用下，各接缝处开口均匀分布桥墩节段保持弹性或有轻微塑性发展，损伤可集中于损伤元件，地震后通过更换损伤元件使结构恢复正常使用。通过耗能环与软钢之间的错层连接，达到一层一层破坏的需求，达到多层耗能的目的。

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种具有可恢复功能的节段预制拼装钢管混凝土桥墩。

背景技术

随着我国经济发展和交通总量的增加，国内交通网络的高速建设，桥梁的应用越来越广泛。大量的跨海桥梁、深山里的峡谷高架桥、高速公路桥、轨道铁路桥以及市内交通的快速路高架桥和枢纽立交桥等已经在规划修建中，当前我国桥梁上部结构建造中已较多使用预制拼装技术，大大提高了现场施工效率和构件质量，但下部结构建造仍主要以人工绑扎、现场浇筑为主，暴露出一系列的弊端，如需要大量的劳动力、施工周期长，对既有道路交通影响大，社会影响面大，粉尘、泥浆、噪声、灯光等对环境干扰大，所以难以满足文明施工要求。另外，粗放型的施工模式导致行业整体能耗高等，对已经是建成区的城市造成了更大的压力。

相对于传统的现浇混凝土桥墩，预制桥墩体系有以下优势：解决临近营业线的施工干扰问题；墩柱节段工厂化预制，提高墩柱质量；缩短现场施工时间，节省工期；减小施工对桥下和周围环境或环境敏感地区的影响；减少对桥位处繁忙地带的交通干扰；保障在高空、海上、高速公路等危险地带施工作业人员安全；可降低桥梁的全寿命成本。

但是，由于此类技术的抗震性能的研究仍然亟需进展，预制拼装混凝土桥墩技术的应用都主要集中在非强震地区。对于节段拼装桥墩而言，当桥墩遭受地震作用时，由于节段接面在大偏压状态下允许受拉面接缝张开，一方面使结构失去了由钢筋受拉变形的能量耗散，使得桥墩节段极有可能被压碎的同时，其自身耗能能力不足；另一方面，若地震作用侧向力使得无粘结预应力节桥墩发生节段间的侧向位移，将使桥墩发生难以复原的剪切位移，并产生剪切破坏，两方面的情况使预制拼装桥墩的抗震能力受到了极大的影响。在此基础上，若用钢管束缚其横向位移，预制节段拼装钢管混凝土桥墩的抗震能力和自复位能力都能够得到提升。

同时，除常规减震耗能构造(采用纤维混凝土，外置钢管以约束混凝土及设置纵向耗能钢筋)外，仍需研究能够同时提高桥墩抗侧剪力及耗能能力的外置耗能装置；从经济实用角度出发，此类耗能装置需安置简单且易更换、易检查。

发明内容

【技术问题】

现有节段拼装桥墩的抗震能力和自复位能力不足。

【技术方案】

本发明的目的是提出一种具有可恢复功能的节段预制拼装钢管混凝土桥墩，采用可更换的新型外置多层耗能装置，在提高预制拼装桥墩的节段间剪力、防止节段间错动的同时，提高桥墩的自复位能力并改善桥墩的抗震性能。本发明的技术方案具体如下：

一种具有可恢复功能的节段预制拼装钢管混凝土桥墩，包括若干预制钢管混凝土节段和损伤元构件，预制钢管混凝土节段由外部的钢管节段和内部的混凝土构成，损伤元构件包括两个耗能环，耗能环由开口相对的拱形部分和V形部分组成，两个耗能环的拱形部分分别固定在相邻的钢管节段上，两个耗能环的V形部分重叠并通过固定件固定在一起，重叠的V形部分之间还夹有软钢。

进一步的，所述软钢上具有腰型槽，固定件由腰型槽穿过。

进一步的，所述腰型槽为两个，两个腰型槽对称分布于软钢上，所述腰型槽的开口方向平行于预制钢管混凝土节段，所述固定件为螺栓。