本發(fā)明屬于橋梁工程，尤其涉及一種旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置。

技術(shù)背景

隨著城市交通和跨海大橋建設(shè)的推進，對有限場地內(nèi)橋梁快速建設(shè)的需求逐步增加。而傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土橋梁建造方法不可避免地需要等待混凝土凝結(jié)導(dǎo)致工期較長，而且現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量受現(xiàn)場環(huán)境影響難以保證在惡劣的環(huán)境下的耐久性能。預(yù)制拼裝技術(shù)是解決這一矛盾的可行手段。目前橋梁上部結(jié)構(gòu)的預(yù)制技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，而橋梁下部結(jié)構(gòu)特別是墩柱的預(yù)制拼裝技術(shù)應(yīng)用較少。在國內(nèi)已應(yīng)用該技術(shù)的工程實例有東海大橋、杭州灣大橋等，都位于低烈度區(qū)域。由于節(jié)段連接裝置的抗震性能尚不明確，限制了該技術(shù)在高烈度區(qū)的應(yīng)用。

基于節(jié)段拼接橋墩的抗震性能，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的研究。研究證明合理的設(shè)計節(jié)段連接能使節(jié)段拼裝橋墩獲得常規(guī)橋墩沒有的抗震特性，其中重要的一點就是節(jié)段拼裝橋墩具有一定的自我復(fù)位能力。在日本阪神地震中，有約1/5的鋼筋混凝土橋梁損傷程度尚未達到重建的程度，但由于殘余位移過大而無法繼續(xù)使用。在阪神地震后，日本對橋梁抗震設(shè)計做了嚴格的規(guī)定：并將殘余位移與地震荷載下的最大位移一起作為驗算要求加入到規(guī)范之中。在抗震性能設(shè)計成為趨勢的今天自我復(fù)位能力尤為可貴。

已有的預(yù)制橋墩連接裝置基本都采用貫通墩柱全長各個節(jié)段的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋保證拼接縫在地震等水平作用力下的承載性能。而該技術(shù)使得橋墩要承受額外的預(yù)應(yīng)力荷載。為了保證節(jié)段連接處的混凝土在抵抗地震作用時不至于被嚴重壓碎須采用鋼管或FRP材料對節(jié)段進行加固或采用高標號特種混凝土，導(dǎo)致造價較高。而且僅有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的節(jié)段連接的耗能性能較差，為了保證連接的耗能性能通常需要保證一定數(shù)量的耗能鋼筋穿過拼接縫，導(dǎo)致施工較為麻煩。所以本發(fā)明將涉及一種不使用預(yù)應(yīng)力筋的連接裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明意在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置，自下而上包括：下預(yù)制節(jié)段、第一連接部分、旋鈕部分、第二連接部分、上預(yù)制節(jié)段，所述第一連接部分分別連接下預(yù)制節(jié)段和旋鈕部分，第二連接部分分別連接旋鈕部分和上預(yù)制節(jié)段，所述第一連接部分和第二連接部分采用上下倒置方式分別連接旋鈕部分，其中，

所述第一連接部分包括：第一圓環(huán)主體，在第一圓環(huán)主體的內(nèi)壁上設(shè)有圓板，在所述圓板上設(shè)有8個等間距分布的連接件，所述連接件為“L”形，其包括水平部和垂直部，所述垂直部垂直設(shè)在所述圓板上，所述第二連接部分的結(jié)構(gòu)與所述第一連接部分相同；

所述旋鈕部分包括：第二圓環(huán)主體，在第二圓環(huán)主體的內(nèi)壁上設(shè)有8個等間距分布的旋鈕件，所述旋鈕件為一凹槽，所述第一連接部分中每個水平部和第二連接部分中相對應(yīng)水平部采用上下倒置方式卡扣在旋鈕部分中相對應(yīng)的凹槽兩齒之間。

作為優(yōu)選，所述下預(yù)制節(jié)段為鋼管混凝土，所述上預(yù)制節(jié)段為鋼筋混凝土，所述第一連接部分、第二連接部分和旋鈕部分采用鋼材料制成。

本發(fā)明有如下優(yōu)點：首先，取消了傳統(tǒng)連接中的預(yù)應(yīng)力筋，橋墩不再同時承受上部結(jié)構(gòu)重力和豎向預(yù)應(yīng)力，非連接區(qū)域的橋墩截面無需特殊設(shè)計，設(shè)計簡單方便；節(jié)段之間旋轉(zhuǎn)旋鈕件可以使用輕便工具完成，現(xiàn)場安裝方便。其次，各節(jié)段均為預(yù)制，可以采用多節(jié)段多次拼接拼裝成各種高度的橋墩，實用性和適用性強。最后，發(fā)生罕遇地震時連接件和旋鈕件之間發(fā)生微小滑動可以耗能，一定程度上彌補了預(yù)制拼裝橋墩耗能不足的缺陷。而且在卸載后可通過旋轉(zhuǎn)旋鈕部分進行復(fù)位。

附圖說明

圖1旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置示意圖；

圖2連接部分示意圖；

圖3旋鈕部分示意圖；

圖4旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩實例示意圖。

具體實施方式

如圖1、2、3所示，本發(fā)明實施例提供一種旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置，自下而上包括：下預(yù)制節(jié)段1、第一連接部分21、旋鈕部分3、第二連接部分22、上預(yù)制節(jié)段4，所述下預(yù)制節(jié)段1為鋼管混凝土，所述上預(yù)制節(jié)段4為鋼筋混凝土，所述第一連接部分21、第二連接部分22和旋鈕部分3采用鋼材料制成，所述第一連接部分21分別連接下預(yù)制節(jié)段1和旋鈕部分3，第二連接部分22分別連接旋鈕部分3和上預(yù)制節(jié)段4，所述第一連接部分21和第二連接部分22采用上下倒置方式分別連接旋鈕部分3。

所述第一連接部分21包括：第一圓環(huán)主體51，在第一圓環(huán)主體51的內(nèi)壁上設(shè)有圓板6，在所述圓板6上設(shè)有8個等間距分布的連接件7，所述連接件7為“L”形，其包括水平部和垂直部，所述垂直部垂直設(shè)在所述圓板6上，所述第二連接部分22的結(jié)構(gòu)與所述第一連接部分21相同。

所述旋鈕部分3包括：第二圓環(huán)主體52，在第二圓環(huán)主體52的內(nèi)壁上設(shè)有8個等間距分布的旋鈕件8，所述旋鈕件8為一凹槽，所述第一連接部分21中每個水平部和第二連接部分22中相對應(yīng)水平部采用上下倒置方式卡扣在旋鈕部分3中相對應(yīng)的凹槽兩齒之間。

實施例1

如圖4所示，實施例1為三節(jié)段二次拼接的預(yù)制橋墩，自下而上包括：第一節(jié)段、第二節(jié)段以及第三節(jié)段，其中，

第一節(jié)段自下而上包括：基礎(chǔ)60、第一下預(yù)制節(jié)段10、第一連接部分21、旋鈕部分3、第二連接部分22、第一中預(yù)制節(jié)段41；所述下預(yù)制節(jié)段10、第一連接部分21、旋鈕部分3、第二連接部分22、第一中預(yù)制節(jié)段41組成旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置，所述第一中預(yù)制節(jié)段41為旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置中的上預(yù)制節(jié)段，且第一下預(yù)制節(jié)段10為鋼管混凝土，所述第一中預(yù)制節(jié)段41為鋼筋混凝土。

第二節(jié)段自下而上包括：第一中預(yù)制節(jié)段41、第一連接部分21、旋鈕部分3、第二連接部分22、第二中預(yù)制節(jié)段42；第一中預(yù)制節(jié)段、第一連接部分21、旋鈕部分3、第二連接部分22、第二中預(yù)制節(jié)段組成旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置，所述第一中預(yù)制節(jié)段41和第二中預(yù)制節(jié)段42分別為旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置中下預(yù)制節(jié)段和上預(yù)制節(jié)段，且所述第二中預(yù)制節(jié)段42均為鋼筋混凝土。

第三節(jié)段自下而上包括：第二中預(yù)制節(jié)段42、第一連接部分21、旋鈕部分3、第二連接部分22、上預(yù)制節(jié)段40、墩帽50；第二中預(yù)制節(jié)段42、第一連接部分21、旋鈕部分3、第二連接部分22、第一上預(yù)制節(jié)段40組成旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置，所述第二中預(yù)制節(jié)段42為旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置中下預(yù)制節(jié)段，且所述第一上預(yù)制節(jié)段40為鋼管混凝土。

預(yù)制時，第一節(jié)段中第一下預(yù)制節(jié)段10的鋼管伸入基礎(chǔ)60中，并在底部鋪設(shè)鋼板70，再澆筑基礎(chǔ)60的混凝土，第一節(jié)段中第一中預(yù)制節(jié)段41的鋼管頂部和第一連接部分21的底部焊接；同樣地，第三節(jié)段中第一上預(yù)制節(jié)段40的鋼管伸入墩帽50中，并在底部鋪設(shè)鋼板70，再澆筑墩帽50的混凝土，第三節(jié)段中第二中預(yù)制節(jié)段42的鋼管頂部和第一連接部分21的底部焊接。

施工時，包括以下步驟：

步驟1、吊裝第一節(jié)段

首先吊裝第一節(jié)段的第一下預(yù)制節(jié)段、第一、二連接部分、第一中預(yù)制節(jié)段、基礎(chǔ)和鋼板，再吊裝旋鈕部分，使每個旋鈕件正好卡在第一連接部分或第二連接部分兩個連接件之間的空間里，并且要求上下連接件對齊；

步驟2、吊裝第二節(jié)段

然后吊裝第二節(jié)段的第二中預(yù)制節(jié)段與第一、二連接部分，使得旋鈕部分的旋鈕件落在第二連接部分兩個連接件空隙中，并進行垂度矯正，再通過旋轉(zhuǎn)旋鈕部分，使上下每對連接件完全卡扣在旋鈕件兩齒之間，再往第一、二連接部分和旋鈕部分的縫隙中澆筑混凝土，填至橋墩外徑抹平，保證連接外表美觀和使用耐久性，即完成一次拼裝；

步驟3、吊裝第三節(jié)段

再同樣吊裝第三節(jié)段的第一、二連接部分、第一上預(yù)制節(jié)段和墩帽，同樣對準吊裝并進行垂度矯正后，再旋轉(zhuǎn)旋鈕部分，在縫隙中澆筑混凝土，完成第二次拼接。

通過合理設(shè)計第一、第二連接部分和旋鈕部分的尺寸，特別是連接件和旋鈕件的厚度可以使連接裝置實現(xiàn)以下受力性能。

在正常使用和多遇地震作用時由第一、二連接部分和旋鈕部分接觸面?zhèn)鬟f豎向軸力和彎矩，且能處于彈性范圍；在罕遇地震等特殊荷載作用下連接件和旋鈕件能發(fā)生微小的相對滑動，能起到耗能作用。卸載后可通過旋轉(zhuǎn)旋鈕部分進行復(fù)位。

本發(fā)明旋鈕式預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩連接裝置，特點如下：取消傳統(tǒng)節(jié)段拼裝橋墩連接裝置中的預(yù)應(yīng)力筋。采用旋鈕拼接的形式對連接區(qū)域進行局部加固。在節(jié)段處預(yù)制旋鈕上部拼接件先與鋼筋籠焊接在一起，再澆筑混凝土。中間采用旋鈕構(gòu)件，先將構(gòu)件交錯拼接在一起并控制好角度，再旋轉(zhuǎn)中間旋鈕構(gòu)件，從而將上下兩節(jié)段連接到一起。優(yōu)點為：首先，預(yù)制節(jié)段設(shè)計簡便，可以直接拼接完成。當(dāng)節(jié)段發(fā)生破壞時，連接件可替換；其次，加載時連接件在設(shè)計過程中均大于鋼筋的抗拉強度，使滯回曲線趨于飽滿。再次，取消了傳統(tǒng)連接中的預(yù)應(yīng)力筋，橋墩不再同時承受上部結(jié)構(gòu)重力和豎向預(yù)應(yīng)力，非連接區(qū)域的橋墩截面無需特殊設(shè)計。最后，節(jié)段之間采用旋鈕連接可以使用輕便工具完成，沒有張拉豎向預(yù)應(yīng)力筋等工序，現(xiàn)場安裝方便。本發(fā)明適用于各種有快速建造需求的橋梁建設(shè)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同變化與修飾，都應(yīng)視為本發(fā)明方案的技術(shù)范疇，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。