專利名稱：具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于橋梁工程中鋼管混凝土橋墩技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩。
背景技術(shù)：
近年來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，隨著國家大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，作為交通工程的生命線，橋梁結(jié)構(gòu)的作用愈發(fā)重要，其性能要求也愈發(fā)嚴(yán)格。理想的橋墩設(shè)計應(yīng)該滿足以下四大性能指標(biāo)一、公路橋梁面臨著日益復(fù)雜的交通狀況和龐大的交通流，高速鐵路橋梁則需滿足重載要求，橋墩設(shè)計必須擁有足夠的承載カ；ニ、橋梁在正常使用狀態(tài)下應(yīng)具有足夠的剛度，尤其對于鐵路橋梁，在列車屢次提速后，一旦橋墩在列車正常行駛狀態(tài)下出現(xiàn)明顯震動，將嚴(yán)重影響列車安全和旅客舒適度；三、橋墩需在 極端荷載エ況下(如罕遇地震、車船撞擊等)具有良好的延性變形能力，這種長周期結(jié)構(gòu)機(jī)制需要結(jié)構(gòu)剛度較小以延長結(jié)構(gòu)自振周期，通常采用減震、隔震和延性設(shè)計和塑性耗能等機(jī)制實(shí)現(xiàn)；四、為了能夠在災(zāi)后迅速修復(fù)、快速通車，并且能夠盡量避免拆除、減小經(jīng)濟(jì)損失，橋墩必須減小極端荷載作用過后的殘余變形。然而，在工程實(shí)踐中，橋墩設(shè)計往往難以同時滿足以上四個要求。橋墩常會發(fā)生諸如抗彎承載力不足，抗剪承載力不足或變形能力不足等缺陷，即使橋墩滿足了延性設(shè)計要求，也會因?yàn)樵诔惺軝M向荷載作用時發(fā)生的較大延性變形而產(chǎn)生難以修復(fù)的殘余位移，從而無法繼續(xù)服役使用，需拆除重建，如此既耽誤了救災(zāi)搶險時間，也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對上述缺陷公開了具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩。本實(shí)用新型提供了ー種具有足夠承載力、剛度、良好的延性變形能力和能夠嚴(yán)格控制殘余變形的鋼管混凝土橋墩。具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩的結(jié)構(gòu)如下鋼管里面澆筑了混凝土，鋼管固定在基礎(chǔ)上，外伸耳板裝配在鋼管的外側(cè)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋縱向貫穿于鋼管和基礎(chǔ)的中心；耗能裝置的一端連接外伸耳板，另一端連接基礎(chǔ)；加勁肋縱向布置在鋼管內(nèi)部。所述混凝土全充滿了鋼管，或填充了鋼管的一半。所述鋼管的橫截面呈圓形、矩形或圓端形。所述無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋通過錨固實(shí)現(xiàn)縱向貫穿。所述加勁肋由鋼板制成。所述耗能裝置為耗能器或阻尼器。 所述耗能裝置橫橋向或縱橋向布置于鋼管的底部。本實(shí)用新型的有益效果為采用鋼管混凝土橋墩可大幅提高橋墩的剛度，并同時提高橋墩的抗彎承載カ和抗剪承載力，并可以滿足密集交通流和重載的要求，使得橋墩具有較大的抗壓強(qiáng)度。除此之外，由于鋼管混凝土施工時無需綁扎鋼筋和支模、拆模等エ序，大大提高了施工進(jìn)度，使得施工方便、快捷，適合エ業(yè)化的生產(chǎn)和日益快速的施工要求。研究還表明，與普通鋼筋混凝土橋墩相比，鋼管混凝土在同等用鋼和同等承載カ情況下具有自重輕、截面小等特點(diǎn)，可為城市橋梁下行車輛提供更多空間，節(jié)約用地。

圖I為本實(shí)用新型的縱向剖面圖。圖2為本實(shí)用新型的圖I中沿A-A線的剖面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。如圖I、圖2所示，具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，它的結(jié)構(gòu)如下鋼管3里面澆筑了混凝土 1，鋼管3固定在基礎(chǔ)7上，外伸耳板4裝配在鋼管3的外側(cè)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ鋼筋5縱向貫穿于鋼管3和基礎(chǔ)7的中心；耗能裝置6的一端連接外伸耳板4，另一端連接基礎(chǔ)7 ;加勁肋2縱向布置在鋼管3內(nèi)部。所述混凝土 I全充滿了鋼管3，或填充了鋼管3的一半。所述鋼管3的橫截面呈圓形、矩形或圓端形。所述無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ鋼筋5通過錨固實(shí)現(xiàn)縱向貫穿。所述加勁肋2由鋼板制成。所述耗能裝置6為耗能器或阻尼器。所述耗能裝置6橫橋向或縱橋向布置于鋼管3的底部。本實(shí)用新型的制作過程如下鋼管3內(nèi)設(shè)置縱向加勁肋2，以保證混凝土 I和鋼管3共同作用，外設(shè)置外伸耳板4，并在中心預(yù)留無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ鋼筋5的張拉孔道，全充滿或半充滿澆筑混凝土 I后，待到混凝土強(qiáng)度穩(wěn)定，將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ鋼筋5貫穿于橋墩與基礎(chǔ)7中心，張拉鋼筋至其承受屈服荷載的1/4至1/3，并將其兩端錨固好，再將耗能裝置6安裝于橋墩外伸耳板4和基礎(chǔ)7之間，用以耗能減振，即使耗能裝置有所損壞，如此便可方便拆除和更新。由于鋼管3與混凝土 I共同作用，増大了橋墩的剛度和承載力，減小了橋墩的截面，并保證了行車安全和旅客舒適度。而無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ鋼筋5能夠很好地克服傳統(tǒng)墩柱體系在地震作用后有較大不易恢復(fù)殘余變形的弊端，并且由耗能裝置6保證足夠的耗能能力。耗能裝置6發(fā)揮了抗震吸能的作用，保留了延性固接橋墩的耗能特性，能夠避免災(zāi)難性的突然破壞。在地震等極端荷載作用過后，如發(fā)現(xiàn)外置耗能裝置有所損壞，只需將耗能裝置拆除換之以新，方便修復(fù)，増大了橋墩的使用年限和可修復(fù)能力。本實(shí)用新型滿足了混凝土橋墩的抗震設(shè)計兩類エ況剛度自適應(yīng)轉(zhuǎn)變的思想，即需要在正常使用荷載エ況下具備較大的剛度；而為了避免強(qiáng)震等極端情況對橋墩造成難以修復(fù)的破壞，則期望混凝土橋墩在罕遇地震荷載エ況下由良好的延性變形能力。同時，將鋼管3與基礎(chǔ)7分離可以產(chǎn)生良好的隔振、減振效果，即當(dāng)橋墩與基礎(chǔ)發(fā)生分離時，結(jié)構(gòu)幾何剛度減小，周期變長，地震響應(yīng)減小，濾去了較大的地震響應(yīng)，在地震過后，不同于傳統(tǒng)橋墩由于混凝土或鋼筋損傷而導(dǎo)致的剛度減小，鋼管3與基礎(chǔ)7閉合，結(jié)構(gòu)幾何剛度恢復(fù)為震前同等水平，橋墩依舊具有較大剛度，滿足正常使用時車輛運(yùn)行要求。試驗(yàn)表明，在承受地震等外荷載作用后，整個鋼管混凝土橋墩的損傷極小，性能與承受荷載前差異不大。此外，傳統(tǒng)的鋼管混凝土橋墩常通過焊接或螺栓與基礎(chǔ)相連，由于局部節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，在連接處會易生脆性破壞，對橋墩的抗震性能極端不利，將鋼管混凝土橋墩與基礎(chǔ)分離，不再采用焊接或螺栓等連接方式，也避免了發(fā)生脆性破壞的可能。本實(shí)用新型采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ鋼筋5控制橋墩殘余變形。通過貫穿于橋墩截面中心的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ鋼筋5夾緊原本分開澆筑的鋼管3與基礎(chǔ)7，在地震等外荷載作用下，允許鋼管3與基礎(chǔ)7承臺發(fā)生有限的接觸分離，代替?zhèn)鹘y(tǒng)橋墩固端塑性鉸。地震等外荷載卸去后，由于高強(qiáng)預(yù)應(yīng)カ鋼筋的線彈性特性，可以產(chǎn)生恢復(fù)力，幫助結(jié)構(gòu)自動重回初始位形，減小或者消除殘余變形。以上所述僅為本實(shí)用新型較為典型實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限 制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的思想和技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作任何改動均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，它的結(jié)構(gòu)如下鋼管(3)里面澆筑了混凝土(1)，鋼管(3)固定在基礎(chǔ)(7)上，外伸耳板(4)裝配在鋼管(3)的外側(cè)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(5)縱向貫穿于鋼管(3)和基礎(chǔ)(7)的中心；耗能裝置(6)的一端連接外伸耳板(4)，另一端連接基礎(chǔ)(7);加勁肋(2)縱向布置在鋼管(3)內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述混凝土(I)全充滿了鋼管(3)，或填充了鋼管(3)的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述鋼管(3)的橫截面呈圓形、矩形或圓端形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋(5)通過錨固實(shí)現(xiàn)縱向貫穿。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述加勁肋(2)由鋼板制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述耗能裝置(6)為耗能器或阻尼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述耗能裝置(6)橫橋向或縱橋向布置于鋼管(3)的底部。
專利摘要本實(shí)用新型公開了橋梁工程中鋼管混凝土橋墩技術(shù)領(lǐng)域的具有自復(fù)位功能的鋼管混凝土橋墩。它的結(jié)構(gòu)如下鋼管里面澆筑了混凝土，鋼管固定在基礎(chǔ)上，外伸耳板裝配在鋼管的外側(cè)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋縱向貫穿于鋼管和基礎(chǔ)的中心；耗能裝置的一端連接外伸耳板，另一端連接基礎(chǔ)；加勁肋縱向布置在鋼管內(nèi)部。本實(shí)用新型的有益效果為大幅提高橋墩的剛度、抗彎承載力、抗剪承載力和抗壓強(qiáng)度，且施工方便、快捷。本實(shí)用新型克服傳統(tǒng)墩柱體系在地震作用后有較大不易恢復(fù)殘余變形的弊端，并且由耗能裝置保證足夠的耗能能力，在地震等外荷載作用下，允許橋墩與基礎(chǔ)承臺發(fā)生有限的接觸分離，代替?zhèn)鹘y(tǒng)橋墩固端塑性鉸，可以產(chǎn)生良好的隔振、減振效果。
文檔編號E01D101/28GK202626822SQ20122022853
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者辛克貴, 何銘華, 郭佳 申請人:清華大學(xué)