專利名稱：內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位墩柱結(jié)構(gòu)體系及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁工程領(lǐng)域。特別涉及由內(nèi)置耗能組件進(jìn)行抗震耗能，由彈性復(fù)位組件進(jìn)行殘余變形控制的一種內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
近期頻發(fā)的強(qiáng)烈地震對(duì)我國(guó)造成重大財(cái)產(chǎn)損失并嚴(yán)重的威脅了人民百姓的生命安全，而橋梁作為交通樞紐生命線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在抗震救災(zāi)中擔(dān)任著運(yùn)輸援救物資、搶救生命的重大責(zé)任，研究橋梁新型抗震體系的意義重大。然而，在汶川地震、玉樹地震這樣強(qiáng)震作用下，許多既有橋梁因抗震結(jié)構(gòu)體系的局限導(dǎo)致抗震能力不足而倒塌，部分未倒塌橋梁震后殘余變形過大，無法通過震后有限的修復(fù)重新投入使用，而需要被拆除，給恢復(fù)交通生命線，快速救災(zāi)搶險(xiǎn)以及降低經(jīng)濟(jì)損失帶來了諸多不便。近年來，基于性能設(shè)計(jì)的橋梁抗震研究和設(shè)計(jì)越來越多地著眼于提升橋梁結(jié)構(gòu)震后性能，以保證交通生命線的暢通，以期通過對(duì)結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，最大限度地減少地震損失。與上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)承臺(tái)相比，橋墩體系的抗震設(shè)計(jì)和性能表現(xiàn)顯得尤為重要。過去基于延性的橋墩設(shè)計(jì)主要著眼于確保結(jié)構(gòu)在遭遇極端荷載的情形下(如地震)的結(jié)構(gòu)安全，并沒有對(duì)短暫的極端荷載作用過后的結(jié)構(gòu)性能給予足夠的重視。在地震過后，即便結(jié)構(gòu)不發(fā)生倒塌，也會(huì)因?yàn)榘l(fā)生了過大的不可恢復(fù)的塑性殘余變形，而最終仍然需要被拆除、重建。例如在Hyogo-ken Nanbu (日本兵庫(kù)縣南部地震)地震中，大約250座鋼筋混凝土橋墩柱和20座鋼橋墩柱在強(qiáng)震中倒塌；100余座橋墩因?yàn)槎罩鶅A斜超過1°或者頂部偏移超過1. 75%，影響了繼續(xù)服役的性能需求而被拆除， 造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失；類似的情形也出現(xiàn)在了我國(guó)汶川等地震災(zāi)區(qū)中。在過去基于延性設(shè)計(jì)的混凝土墩柱或者鋼墩柱中，預(yù)設(shè)的截面延性變形機(jī)制主要通過墩柱的結(jié)構(gòu)材料如鋼材或者混凝土的屈服形成截面塑性鉸來實(shí)現(xiàn)，在中等地震強(qiáng)度的情況下就會(huì)發(fā)生，導(dǎo)致不可忽略的殘余變形，帶來了 4點(diǎn)不足1、截面延性變形過大且難以局部恢復(fù)，導(dǎo)致被整體拆除；2、即便延性變形在限值以內(nèi)，設(shè)計(jì)截面的承載力和剛度都出現(xiàn)了明顯的下降，對(duì)繼續(xù)服役造成不利的影響；3、對(duì)于交通生命線上的橋墩拆除和重建會(huì)阻礙交通恢復(fù)通行；4、直接造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在這樣的現(xiàn)實(shí)狀況下，工程界需要尋求更加先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案以及更為嚴(yán)格的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范準(zhǔn)則。發(fā)明人的理論和試驗(yàn)研究表明，本發(fā)明所涉及的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系能夠有效地將彈性復(fù)位組件(如預(yù)應(yīng)力組件)與耗能組件(如耗能鋼筋)結(jié)合起來，共同工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的耗能-抗震、彈性-復(fù)位的抗震自復(fù)位機(jī)制。本發(fā)明所涉及的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系擁有穩(wěn)定的耗能能力，并且能夠顯著地控制殘余變形。本發(fā)明由彈性復(fù)位組件如無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋與內(nèi)置耗能組件共同組成，其受力特點(diǎn)為1、分布在墩柱截面周邊的屈服耗能組件如耗能鋼筋等保證了截面具有足夠的延性耗能能力；2、貫穿于全墩柱軸心位置的預(yù)應(yīng)力鋼束將原本分開澆筑的墩柱與基座夾緊連接，地震荷載作用過后，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的線彈性特性，可以產(chǎn)生足夠的恢復(fù)力，使得該墩柱結(jié)構(gòu)重新回到初始位形，而不產(chǎn)生或者減少殘余變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠有效減小地震殘余變形并保證足夠耗能能力的一種內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述自復(fù)位墩柱結(jié)構(gòu)體系是一種由橋梁墩柱1、橋臺(tái)2、耗能鋼筋3、具有彈性復(fù)位功能的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋4以及預(yù)埋件5組成，橋墩1與橋臺(tái)2靠無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋4及耗能鋼筋3連接；橋臺(tái)施工時(shí)， 預(yù)留無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞，并同時(shí)預(yù)埋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋4、耗能鋼筋3以及鋼板預(yù)埋件 5 ；為保證耗能鋼筋3在受力時(shí)不被拔出，耗能鋼筋3在橋臺(tái)內(nèi)應(yīng)有足夠錨固，為保證埋入長(zhǎng)度、耗能鋼筋3端部設(shè)90°彎鉤或者其他錨固方式，以固定耗能鋼筋3，防止脫離；若采用預(yù)制施工，則預(yù)應(yīng)力鋼筋孔與上端預(yù)制墩柱的預(yù)應(yīng)力鋼筋孔嚴(yán)格對(duì)齊，以保證預(yù)應(yīng)力鋼筋4 沿墩柱孔及橋臺(tái)孔順利穿過并有效張拉，沒有彎折；若采用現(xiàn)澆施工，則預(yù)應(yīng)力鋼筋4需要有效固定在模板鋼筋籠中，保證沒有彎折。所述橋臺(tái)為能與基礎(chǔ)有效連接的中空倒凹字型的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。實(shí)際施工中， 橋臺(tái)采用現(xiàn)澆或者預(yù)制方式施工，其關(guān)鍵在于能夠有效錨固預(yù)先埋設(shè)好預(yù)應(yīng)力鋼筋，能夠有效與基礎(chǔ)連接。所述預(yù)埋件5為上方鋼板7和下方鋼板9之間由四根角鋼8以正方形焊接組成， 上方鋼板7置于橋臺(tái)2頂面，與橋墩1接觸，橋臺(tái)內(nèi)預(yù)埋件5下方鋼板9置于橋臺(tái)內(nèi)倒凹字型的凹槽臺(tái)階上，與四根角鋼8 —起起到支撐、分壓的作用，以防止無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋4在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土。所述橋墩1的中部預(yù)留砂漿出口，橋墩1的下部預(yù)留砂漿入口 ；并且墩柱內(nèi)按照受力配以相應(yīng)的縱筋及箍筋6，但不與橋臺(tái)2相連。所述無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋4為四根，穿過預(yù)埋件5中央的四個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞，直至橋墩1頂部外，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋4的下端與下方鋼板9焊接固定。所述耗能鋼筋3穿過預(yù)埋件5的上方鋼板7的四個(gè)耗能鋼筋孔，插入橋墩1的1/3 至1/2，并被砂漿固定。所述內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體步驟如下(1)橋梁墩柱采用常規(guī)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)或采用現(xiàn)澆施工的形式，預(yù)留有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔及耗能鋼筋孔，墩柱內(nèi)按照受力配以相應(yīng)的縱筋及箍筋，但不與橋臺(tái)相連；(2)橋臺(tái)采用常規(guī)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)形式，并將耗能鋼筋預(yù)埋其中，橋臺(tái)內(nèi)預(yù)留有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔；(3)橋臺(tái)內(nèi)預(yù)埋鋼板，起到支撐、分壓的作用，以防止后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土；(4)將橋臺(tái)預(yù)埋的耗能鋼筋插入橋墩截面邊緣處預(yù)留的耗能鋼筋孔后，實(shí)現(xiàn)了橋墩與橋臺(tái)的連通，并在耗能鋼筋孔的縫隙處灌以砂菜，將孔洞填滿、密實(shí)；(5)體系拼裝完成后，在橋墩和橋臺(tái)上，從預(yù)留的預(yù)應(yīng)力孔內(nèi)張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，并用錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固好，預(yù)應(yīng)力鋼筋初張拉力不宜過小，否則起不到自復(fù)位的作用，也不應(yīng)過大，以使得預(yù)應(yīng)力鋼筋在受力過程中一直保持彈性性能，故初張拉力為極限拉力的30%至50%之間；
(6)通過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在受力過程中始終保持彈性的特征，實(shí)現(xiàn)墩柱節(jié)點(diǎn)殘余變形控制，保證自復(fù)位或者自恢復(fù)的功能；(7)通過連接橋墩和橋臺(tái)的耗能鋼筋實(shí)現(xiàn)墩柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的耗能能力。本發(fā)明的有益效果是與傳統(tǒng)墩柱節(jié)點(diǎn)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)彈性復(fù)位組件，如貫穿于全墩柱軸心位置的預(yù)應(yīng)力鋼束可以產(chǎn)生恢復(fù)力，使得該節(jié)點(diǎn)重新回到初始位形，而不產(chǎn)生殘余變形；即能夠很好的解決傳統(tǒng)橋梁墩柱在地震荷載過后具有較大殘余變形的問題。(2)分布在墩柱截面周邊的耗能鋼筋保證了截面具有足夠的延性耗能能力；(3)本發(fā)明設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)受力明確，橋梁在預(yù)先設(shè)定部位(柱底)通過設(shè)定的耗能鋼筋組件完成耗能，通過貫穿于整根橋墩的預(yù)應(yīng)力鋼筋組件自復(fù)位，且能夠保證橋墩具有足夠的強(qiáng)度和剛度。本發(fā)明采用預(yù)制構(gòu)件體系，若采用構(gòu)件廠預(yù)制加工，只需在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單拼裝、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋即可，施工方便、快速。若采用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆施工，也不增加施工難度和工序，體系明確、性能優(yōu)越。


圖1為發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖加為下端含耗能鋼筋的墩柱橫截面示意圖。圖2b上端不含耗能鋼筋的墩柱橫截面示意圖。圖3為墩柱預(yù)留孔洞示意圖。圖如為橋臺(tái)預(yù)埋件側(cè)向示意圖。圖4b為橋臺(tái)預(yù)埋件下側(cè)板示意圖。圖如為橋臺(tái)預(yù)埋件上側(cè)板示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系及實(shí)現(xiàn)方法。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳述如圖1-2所示，自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系主要由橋梁墩柱1、橋臺(tái)2、耗能鋼筋3、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋4以及預(yù)埋件5等組成。橋墩1與橋臺(tái)2主要靠預(yù)應(yīng)力鋼筋4及耗能鋼筋 3連接。橋臺(tái)采用預(yù)制施工時(shí)，預(yù)留無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞，并同時(shí)預(yù)埋耗能鋼筋3以及鋼板預(yù)埋件5。為保證耗能鋼筋3在受力時(shí)不被拔出，耗能鋼筋3在橋臺(tái)內(nèi)應(yīng)有足夠的錨固， 例如足夠的埋入長(zhǎng)度或者90°彎鉤等錨固方式，以固定鋼筋，防止鋼筋從混凝土中拉脫。預(yù)應(yīng)力鋼筋孔應(yīng)與上端墩柱的預(yù)應(yīng)力鋼筋孔嚴(yán)格對(duì)齊，以保證預(yù)應(yīng)力鋼筋4沿墩柱孔及橋臺(tái)孔順利穿過并有效張拉，沒有彎折。預(yù)埋件5的詳細(xì)構(gòu)造見圖4 如圖如所示，它由方鋼板 7、方鋼板9及四個(gè)角鋼8組成，方鋼板置于橋臺(tái)頂面，與橋墩接觸，由于橋墩在受到地震反復(fù)作用的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生左右擺動(dòng)，橋墩與橋臺(tái)間因擺動(dòng)而產(chǎn)生夾角，混凝土柱很容易因局部荷載過大而破碎、壓潰，預(yù)埋件上端鋼板恰為橋墩提供了良好的接觸表面，減緩了混凝土柱及橋臺(tái)在柱腳處的接觸破壞，改善了結(jié)構(gòu)的局部承壓性能；此外，如圖4b所示，橋臺(tái)內(nèi)預(yù)埋件下側(cè)板9與四個(gè)角鋼8 —起，起到支撐、分壓的作用，以防止后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土 ；如圖4c所示，預(yù)埋件上側(cè)板7需在施工時(shí)在相應(yīng)位置氣割孔洞，中心孔洞為能夠穿越預(yù)應(yīng)力鋼筋，四周孔洞為能夠穿越耗能鋼筋，預(yù)埋件下側(cè)板也應(yīng)為預(yù)應(yīng)力鋼筋而氣割孔洞，孔洞在豎直方向上應(yīng)嚴(yán)格對(duì)齊。鋼筋遇到預(yù)埋件截?cái)?，并與預(yù)埋件焊接。橋梁墩柱采用常規(guī)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)形式，預(yù)留有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔4及耗能鋼筋孔3，墩柱內(nèi)按照受力配以相應(yīng)的縱筋及箍筋6，但不與橋臺(tái)相連，如圖2所示。將橋臺(tái)預(yù)埋的耗能鋼筋插入橋墩截面邊緣處預(yù)留的耗能鋼筋孔后，實(shí)現(xiàn)了橋墩與橋臺(tái)的連通，并在耗能鋼筋孔的縫隙處灌以砂漿，將孔洞填滿、密實(shí)，灌漿材料采用高強(qiáng)度自流平灌漿料， 如圖3所示，漿料通過耗能鋼筋孔3下端側(cè)向砂漿入口 3. 2流入孔內(nèi)，以漿料流出耗能鋼筋孔3上端側(cè)向砂漿出口 3. 1為標(biāo)志，最終保證漿料充滿整個(gè)耗能鋼筋孔。此外，在灌漿前， 需將耗能鋼筋孔最下端100毫米處填充以聚酯材料或玻璃纖維材料，使得耗能鋼筋在本段內(nèi)產(chǎn)生自由伸長(zhǎng)，均勻應(yīng)力分布，以防止由于耗能鋼筋由于局部應(yīng)力集中而造成損傷。待到漿料達(dá)到強(qiáng)度要求后，進(jìn)行無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉。從預(yù)留的預(yù)應(yīng)力孔內(nèi)張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，并用錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固好，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉力應(yīng)適中，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋既能夠具有良好的自復(fù)位性能，又能始終處于彈性階段，不進(jìn)入塑性階段，以防止剛度減少或產(chǎn)生殘余變形，甚至是鋼絞線發(fā)生斷裂。若采用現(xiàn)澆施工，其體系的要點(diǎn)仍然為耗能組件與彈性復(fù)位組件的明確劃分。其實(shí)現(xiàn)方法的特征在于，具體步驟如下(1)澆筑與基礎(chǔ)有效連接的橋臺(tái)，橋臺(tái)預(yù)埋耗能組件、預(yù)應(yīng)力組件和預(yù)埋件，澆筑好的橋臺(tái)需要保證有效錨固預(yù)埋的耗能組件、預(yù)應(yīng)力組件，長(zhǎng)度足夠的預(yù)應(yīng)力組件和耗能組件外伸出橋臺(tái)；橋臺(tái)內(nèi)可以預(yù)埋鋼板，起到支撐、分壓的作用，以防止后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土；(2)在橋臺(tái)上搭設(shè)墩柱澆筑模板，保證耗能組件的有效伸入以及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的正確位置，并且做好現(xiàn)澆墩柱與橋臺(tái)的有效隔離(如可以鋪設(shè)薄塑料膜等)，保證澆筑好的墩柱實(shí)現(xiàn)類似于預(yù)制施工方式的結(jié)構(gòu)體系；(3)在模板中澆筑混凝土，澆筑好后無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力組件需要從澆筑的墩柱頂部伸出，以供后續(xù)張拉作業(yè)；(4)墩柱澆筑好后，等混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，并用錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固好，預(yù)應(yīng)力鋼筋初張拉力不宜過小，否則起不到自復(fù)位的作用，也不應(yīng)過大，以使得預(yù)應(yīng)力鋼筋在受力過程中一直保持彈性性能，故初張拉力為極限拉力的30% 至50%之間；(5)通過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在受力過程中始終保持彈性的特征，實(shí)現(xiàn)墩柱節(jié)點(diǎn)殘余變形控制，保證自復(fù)位或者自恢復(fù)的功能；(7)通過連接橋墩和橋臺(tái)的耗能鋼筋組件實(shí)現(xiàn)墩柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的耗能能力。本發(fā)明耗能組件可以采用常規(guī)的熱軋鋼筋，可根據(jù)具體需求選用HPB235、HRB335、 HRB400三個(gè)不同等級(jí)；本發(fā)明彈性復(fù)位組件可以采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋或者高強(qiáng)鋼絞線， 強(qiáng)度等級(jí)在1320-1860N/mm2之間，直徑在8. 6-15. 2mm之間；鋼板采用Q235或以上等級(jí)的常規(guī)鋼材，所有型鋼焊縫均為雙面焊縫；本發(fā)明張拉方法采用后張法，用專用油脂涂在預(yù)應(yīng)力鋼筋表面制成無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線；本發(fā)明灌漿材料可采用高強(qiáng)度自流平灌漿料或其他易流動(dòng)且密實(shí)的砂漿材料。本發(fā)明突破傳統(tǒng)橋墩設(shè)計(jì)思路，能夠使得橋梁墩柱節(jié)點(diǎn)具有良好的自復(fù)位性能以及穩(wěn)定的耗能能力，以滿足越來越多的對(duì)于橋梁震后殘余變形的要求。本發(fā)明可以采用預(yù)制構(gòu)件施工或者現(xiàn)澆施工。預(yù)制構(gòu)件施工只需現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)拼裝， 施工清晰、簡(jiǎn)便、快速。本發(fā)明設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)受力明確，通過預(yù)設(shè)的內(nèi)置耗能組件完成耗能，通過預(yù)設(shè)彈性復(fù)位組件完成殘余變形控制，實(shí)現(xiàn)自復(fù)位；同時(shí)保證橋墩具有足夠的強(qiáng)度和剛度，是一種先進(jìn)實(shí)用的新型橋梁墩柱體系。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述自復(fù)位墩柱結(jié)構(gòu)體系是一種由橋梁墩柱(1)、橋臺(tái)O)、內(nèi)置耗能鋼筋(3)、具有彈性復(fù)位作用的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋以及預(yù)埋件( 組成，具有能夠有效減小殘余變形并保證足夠耗能能力的橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，橋墩(1)與橋臺(tái)(2)靠?jī)?nèi)置耗能鋼筋(3)、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)連接；預(yù)制橋臺(tái)施工時(shí)，預(yù)留無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞，并同時(shí)預(yù)埋耗能鋼筋(3)以及鋼板預(yù)埋件(5)； 為保證耗能鋼筋(3)在受力時(shí)不被拔出，耗能鋼筋(3)在橋臺(tái)內(nèi)有足夠的錨固，即足夠的埋入長(zhǎng)度或者90°彎鉤的錨固方式，以固定鋼筋，防止脫離；預(yù)應(yīng)力鋼筋孔應(yīng)與上端墩柱的預(yù)應(yīng)力鋼筋孔嚴(yán)格對(duì)齊，以保證預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)沿墩柱孔及橋臺(tái)孔順利穿過并有效張拉， 沒有彎折。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述橋臺(tái)為中空倒凹字型的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)或者現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述預(yù)埋件(5)為上方鋼板(7)和下方鋼板(9)之間由四根角鋼(8)以正方形焊接組成，上方鋼板(7)置于橋臺(tái)(2)頂面，與橋墩(1)接觸，橋臺(tái)內(nèi)預(yù)埋件(5)下方鋼板(9)置于橋臺(tái)內(nèi)倒凹字型的凹槽臺(tái)階上，與四根角鋼(8) —起起到支撐、分壓的作用，以防止無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述預(yù)制橋墩的中部預(yù)留砂漿出口(3. 1)，橋墩⑴的下部預(yù)留砂漿入口(3.2)；并且墩柱內(nèi)按照受力配以相應(yīng)的縱筋及箍筋(6)，但不與橋臺(tái)( 相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)為四根，穿過預(yù)埋件(5)中央的四個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞，直至橋墩(1) 頂部外，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的下端與下方鋼板(9)焊接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述耗能鋼筋(3)穿過預(yù)埋件(5)的上方鋼板(7)的四個(gè)耗能鋼筋孔，插入橋墩(1)的1/3至 1/2，并被砂漿固定。
7.—種權(quán)利要求1所述內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體步驟如下(1)橋梁墩柱采用現(xiàn)澆或者預(yù)制方式施工；若采用常規(guī)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)形式，預(yù)留有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔及耗能鋼筋孔，墩柱內(nèi)按照受力配以相應(yīng)的縱筋及箍筋，但不與橋臺(tái)相連；(2)橋臺(tái)可采用現(xiàn)澆或者預(yù)制方式施工，若采用常規(guī)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)形式，并將耗能鋼筋預(yù)埋其中，橋臺(tái)內(nèi)預(yù)留有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋孔；(3)橋臺(tái)內(nèi)預(yù)埋鋼板，起到支撐、分壓的作用，以防止后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土；(4)將橋臺(tái)預(yù)埋的耗能鋼筋插入橋墩截面邊緣處預(yù)留的耗能鋼筋孔后，實(shí)現(xiàn)了橋墩與橋臺(tái)的連通，并在耗能鋼筋孔的縫隙處灌以砂漿，將孔洞填滿、密實(shí)；(5)體系拼裝完成后，在橋墩和橋臺(tái)上，從預(yù)留的預(yù)應(yīng)力孔內(nèi)張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋， 并用錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固好，預(yù)應(yīng)力鋼筋初張拉力不宜過小，否則起不到自復(fù)位的作用， 也不應(yīng)過大，以使得預(yù)應(yīng)力鋼筋在受力過程中一直保持彈性性能，故初張拉力為極限拉力的30%至50%之間；(6)通過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在受力過程中始終保持彈性的特征，實(shí)現(xiàn)墩柱節(jié)點(diǎn)的自恢復(fù)功能；(7)通過預(yù)設(shè)的內(nèi)置耗能鋼筋連接橋墩和橋臺(tái)的耗能鋼筋，實(shí)現(xiàn)橋梁墩柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的耗能能力。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于橋梁工程領(lǐng)域的一種內(nèi)置耗能組件的自復(fù)位墩柱結(jié)構(gòu)體系及實(shí)現(xiàn)方法。該自復(fù)位墩柱結(jié)構(gòu)體系是一種由橋梁墩柱、橋臺(tái)、耗能鋼筋、具有彈性復(fù)位作用的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋以及預(yù)埋件組成，具有能夠有效減小殘余變形并保證足夠耗能能力的新型橋梁墩柱結(jié)構(gòu)體系，橋墩與橋臺(tái)靠耗能鋼筋、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋連接。本發(fā)明與傳統(tǒng)墩柱節(jié)點(diǎn)相比，其無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋位于墩柱軸心位置，可以產(chǎn)生自復(fù)位的恢復(fù)力，能夠很好的解決傳統(tǒng)橋墩在地震荷載作用后具有較大殘余變形，無法繼續(xù)服役的問題。設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)受力明確，并保證了橋墩具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可采用預(yù)制或者現(xiàn)澆等方法實(shí)現(xiàn)，施工簡(jiǎn)便，是一種先進(jìn)實(shí)用的新型橋梁墩柱體系。
文檔編號(hào)E01D21/00GK102409606SQ20111021548
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者何銘華, 辛克貴, 郭佳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)