[实用新型]一种ECC与CFRP相结合的复合桥墩

说明书

本实用新型提供了一种ECC与CFRP相结合的复合桥墩。所述复合桥墩包括承台和桥墩，所述桥墩的部分或全部纵向钢筋替换为CFRP筋，在桥墩与承台的连接部位设有抗震加强结构；所述抗震加强结构包括沿着桥墩的外壁开设的多条带状凹槽、植入凹槽区域的多根加固植筋、连接多根加固植筋的加固钢筋网、包覆在带状凹槽区域外的ECC加固层和包覆在ECC加固层外的CFRP材料层，所述ECC加固层是在带状凹槽区域外支设模板并浇筑ECC混凝土形成的将加固植筋和加固钢筋网完全包覆的加固层。本实用新型充分发挥ECC与CFRP材料的高延性、高韧性及耐久性良好的优点，在桥墩截面尺寸增加不大的情况就能大幅提高桥墩的抗震性能，且加固后可抑制桥墩裂缝的开展，提高结构的耐久性。

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程领域，具体地说涉及一种ECC(工程水泥基复合材料，Engineered Cementitious Composite，ECC)与CFRP(碳纤维增强复合材料，FiberReinforced Plastic，CFRP)相结合的复合桥墩结构。

背景技术

随着我国经济快速发展，我国基础交通设施建设力度逐年增大。桥梁作为交通网络的枢纽工程，在震时避难、震后救援方面都处于非常重要的地位。但是多数桥梁处于十分恶劣的环境下，服役期内不可避免会发生外界侵蚀性介质腐蚀引起的耐久性损伤，进而引起桥梁抗震性能发生退化。另一方面，我国位于世界两大地震带―环太平洋地震带与欧亚地震带之间，是地震多发国家，服役年限期内耐久性损伤桥梁在地震作用下破坏更为严重。由以往震害经验可知，通常桥梁主梁在地震中处于弹性状态，损伤程度较轻，而桥墩则会进入塑性阶段，损坏较为严重，桥墩作为桥梁的主要抗侧力和支撑构件，一旦在地震中发生损伤，可能会导致桥梁发生严重破坏甚至垮塌，使抗震救灾无法顺利进行。现有研究表明，通过改变桥墩截面形式或增加钢筋含量虽在一定程度上能够增加桥墩在地震作用下的耗能能力，但这种构造在桥梁结构层面的增效行为不仅对其抗震性能提高程度有限，而且会大大增加施工难度和施工成本。鉴于此，可采用高性能材料提高桥墩在地震作用下抗震性能。

ECC是以水泥、水泥加填料或粒径不大于5mm的细集料作为基体，用纤维做增强材料的水泥基复合材料。与普通混凝土相比，ECC由于受到内部纤维桥联作用，能将材料开裂区应力分散至周围未开裂区，有效降低材料裂缝处的应力水平，使得ECC在拉伸作用下表现出应变硬化和多缝开裂的特性。ECC的出现显著改善了传统水泥基材料的脆性特征，克服了材料脆性导致的诸多缺陷，可以提高结构的延性及耗能能力，而且其优异的裂缝控制能力能大幅提高结构的耐久性。

CFRP是由碳纤维增强材料与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料，其具有轻质高强、耐腐蚀性能好、可设计性好、热膨胀系数与混凝土相近等优点。鉴于此，CFRP筋非常适合用于近海工程结构，不仅可解决氯盐类腐蚀问题，而且可提高结构的承载能力和韧性，因此采用CFRP筋取代传统钢筋混凝土结构中的普通钢筋，具有很强的推广应用价值。

发明内容

为了解决近海桥墩氯盐类腐蚀及抗震性能不足的问题，本实用新型提供一种ECC与CFRP相结合的复合桥墩结构，该复合结构是将桥墩部分纵筋替换成CFRP筋(碳纤维增强材料筋)，并在桥墩墩底两倍塑性铰范围内，采用ECC与CFRP材料相结合的套箍约束加固，使桥墩在截面尺寸增加不大的情况下就能大幅提高其抗震性能。且其施工工艺简单，施工机械小型轻便，不占用较大的桥下空间，对于氯盐类腐蚀严重的区域及地震多发地带具有推广应用的价值。

为了达到上述技术目的，本实用新型提供了一种ECC与CFRP相结合的复合桥墩；所述复合桥墩包括承台和桥墩，所述桥墩的部分或全部纵向钢筋替换为CFRP筋，在桥墩与承台的连接部位设有抗震加强结构；所述抗震加强结构包括沿着桥墩的外壁开设的多条带状凹槽、植入凹槽区域的多根加固植筋、连接多根加固植筋的加固钢筋网、包覆在带状凹槽区域外的ECC加固层和包覆在ECC加固层外的CFRP材料层，所述ECC加固层是在带状凹槽区域外支设模板并浇筑ECC混凝土形成的将加固植筋和加固钢筋网完全包覆的加固层。