本實(shí)用新型屬于橋梁工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來南美洲、拉丁美洲、日本、東南亞及中國大陸頻發(fā)的地震災(zāi)害和地震工程學(xué)界的研究表明環(huán)太平洋火山地震帶進(jìn)入了新的活躍周期。震害調(diào)查和抗震救災(zāi)中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)也顯示，橋梁作為重要的交通生命線工程，在汶川、玉樹等強(qiáng)震作用下，許多嚴(yán)格按照既有橋梁規(guī)范和結(jié)構(gòu)體系建造的橋梁發(fā)生了柱底塑性鉸的破壞。這種破壞模式符合設(shè)計(jì)規(guī)范但是震后不可修復(fù)，必須拆除重建，而重建周期漫長必然延誤寶貴的救災(zāi)和災(zāi)后恢復(fù)時(shí)間。近年來，基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)越來越多的著眼于提高橋梁結(jié)構(gòu)震后性能，以保證交通生命線的暢通，通過先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，最大限度的減少地震損失。上部結(jié)構(gòu)、橋墩系統(tǒng)、基礎(chǔ)承臺(tái)是橋梁的三個(gè)基本組成部分，傳統(tǒng)的減震措施是在上部結(jié)構(gòu)與橋墩系統(tǒng)之間設(shè)置隔震支座，而對(duì)于雙柱墩橋墩這種典型的墩柱體系，其抗震潛能并沒有得到充分的發(fā)掘。我國“小震不壞，中震可修，大震不倒”的基本抗震設(shè)計(jì)理念，反映到橋梁震害中表現(xiàn)為在中等強(qiáng)度地震情況下墩柱的結(jié)構(gòu)材料如鋼材或混凝土的屈服形成截面塑性鉸，導(dǎo)致不可忽略的殘余變形。在這樣的現(xiàn)狀下，工程界亟待引入更加先進(jìn)的橋梁墩柱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的公開一種帶可更換鋼連梁的自復(fù)位耗能橋墩系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)施工方法，該用于橋梁工程的自復(fù)位墩柱系統(tǒng)能夠?qū)椥詮?fù)位組件與耗能組件相結(jié)合，由鋼連梁進(jìn)行抗震耗能，由彈性復(fù)位組件進(jìn)行殘余變形控制，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的連梁耗能-更換修復(fù)、彈性-復(fù)位的消能減震機(jī)制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，給出的技術(shù)方案為：

一種帶可更換鋼連梁的自復(fù)位耗能橋墩，其特征在于，其結(jié)構(gòu)體系包括：雙柱墩1，墩頂預(yù)應(yīng)力錨具2，若干預(yù)應(yīng)力筋孔道3，與預(yù)應(yīng)力筋孔道3相對(duì)應(yīng)數(shù)量的預(yù)應(yīng)力筋31，若干縱筋7，若干耗能鋼梁5，橋臺(tái)11；

所述雙柱墩1內(nèi)預(yù)制若干預(yù)應(yīng)力筋孔道3，布置于雙柱墩1芯的中央?yún)^(qū)域；所述預(yù)應(yīng)力筋31穿入所述預(yù)應(yīng)力筋孔道3內(nèi)，預(yù)應(yīng)力筋31的頂端由墩頂預(yù)應(yīng)力錨具2在頂部固定；

在雙柱墩1芯內(nèi)，所述縱筋7布置于所述預(yù)應(yīng)力筋孔道3的外周區(qū)域，并由箍筋16包圍；

所述雙柱墩1與橋臺(tái)11之間形成非固結(jié)的結(jié)合部4；預(yù)應(yīng)力筋31的底端由結(jié)合部4在底部固定；如此，構(gòu)成整個(gè)橋墩的彈性復(fù)位組件；

所述若干耗能鋼梁5在縱向均勻橫向分布于雙柱墩1與鋼梁5之間，構(gòu)成整個(gè)橋墩的耗能組件；并通過節(jié)點(diǎn)6連接，使得雙柱墩之間的耗能鋼連梁5可更換。

所述結(jié)合部4的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：其上下界面均采用鋼板12承壓，即在雙柱墩1 底部與橋臺(tái)上表面，兩者的接觸承壓部分分別布設(shè)鋼板12。

所述耗能鋼梁5與雙柱墩之間的節(jié)點(diǎn)6，結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)為：在雙柱墩1中預(yù)埋型鋼14，所述鋼梁5端側(cè)設(shè)有端板9，所述型鋼14與端板9再通過若干螺栓10 連接。

所述耗能鋼梁5的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式為:設(shè)計(jì)成H形截面梁，在耗能鋼連梁的腹板上設(shè)置若干橫向加勁肋15，并在端部設(shè)有端板9以采用節(jié)點(diǎn)6方式連接到雙柱墩1上。

本實(shí)用新型雙柱式自復(fù)位橋梁墩柱系統(tǒng)能夠巧妙利用雙柱的結(jié)構(gòu)形式，有效地將彈性復(fù)位組件與耗能組件結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的連梁耗能-更換修復(fù)、彈性- 復(fù)位的消能減震機(jī)制。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)受力明確，通過雙柱墩墩芯的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋和耗能鋼梁配合能夠很好地解決傳統(tǒng)單柱墩和雙柱墩體系在強(qiáng)震作用下墩底形成塑性鉸，殘余變形較大，修復(fù)困難的問題。同時(shí)橋墩的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)可調(diào)范圍較大。

本實(shí)用新型技術(shù)方案專適用于抗側(cè)剛度要求較小，墩柱間距較小的雙柱墩體系，宜采用本實(shí)用新型的耗能鋼連梁，耗能連梁段長度一般不超過1.5m，以剪切變形為主，屈服位移小。本實(shí)用新型采用耗能鋼連梁經(jīng)濟(jì)性較好，產(chǎn)品參數(shù)易于實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型技術(shù)方案的應(yīng)用，由橋墩結(jié)構(gòu)剛度和承載力需求決定，剛度范圍一般為10-60噸/毫米。

本實(shí)用新型施工簡便，是一種先進(jìn)合理，符合震后快速功能要求的新型橋梁墩柱體系。

附圖說明

圖1是實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是雙柱墩橫截面示意圖。

圖3是柱底構(gòu)造示意圖。

圖4是鋼梁與混凝土墩柱節(jié)點(diǎn)示意圖。

圖5是可更換耗能鋼梁示意圖。

數(shù)字標(biāo)記：雙柱墩1，墩頂預(yù)應(yīng)力錨具2，預(yù)應(yīng)力筋孔道3，預(yù)應(yīng)力筋31，墩柱底部與橋臺(tái)結(jié)合部4，耗能鋼梁5，鋼梁與墩柱節(jié)點(diǎn)6，縱筋7，墩柱外伸段 8，端板9，螺栓10，橋臺(tái)11，鋼板12，混凝土13，墩柱預(yù)埋型鋼14，橫向加勁肋15，箍筋16。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)體系主要由雙墩柱、橋臺(tái)、提供彈性復(fù)位功能的預(yù)應(yīng)力鋼筋、耗能鋼連梁、橋墩預(yù)埋件組成。雙墩柱與橋臺(tái)靠預(yù)應(yīng)力鋼筋和橋臺(tái)凹槽相連，能夠有效減小殘余變形；墩柱與墩柱之間通過耗能鋼梁相連，能夠形成有效的抗側(cè)力體系并耗散地震能量。

具體結(jié)構(gòu)介紹：

如圖1所示的帶鋼連梁的雙柱式自復(fù)位耗能橋墩系統(tǒng)包括：雙柱墩1，墩頂預(yù)應(yīng)力錨具2，預(yù)應(yīng)力筋31，預(yù)應(yīng)力筋孔道3，雙柱墩底部與橋臺(tái)結(jié)合部4，耗能鋼梁5，鋼梁與墩柱節(jié)點(diǎn)6，橋臺(tái)11。

如圖2所示，所述雙柱墩1截面中心預(yù)留有預(yù)應(yīng)力筋孔道3，外圍配置縱筋 7及相應(yīng)的箍筋16。為保證鋼梁的可更換性，鋼連梁5與墩柱外伸段8采用端板 9及螺栓10連接。

如圖3所示，混凝土的雙柱墩1與橋臺(tái)11的結(jié)合部4，上下界面均采用鋼板12承壓，防止強(qiáng)震下墩柱劇烈晃動(dòng)造成混凝土13嚴(yán)重受損。

如圖4所示，所述鋼梁與墩柱節(jié)點(diǎn)6具體實(shí)施方式為，墩柱預(yù)埋型鋼14與鋼梁5的端板9，通過螺栓10連接，傳遞地震力，該節(jié)點(diǎn)可保證在地震作用下，墩柱外壁混凝土不發(fā)生破壞。

如圖5所示，所述耗能鋼連梁5的實(shí)施方式為，腹板設(shè)置橫向加勁肋15的 H形截面梁，端部采用端板螺栓節(jié)點(diǎn)6連接到雙柱墩1。

本實(shí)用新型自復(fù)位耗能橋墩具體施工步驟如下：

(1)橋墩可以采用現(xiàn)澆或預(yù)制施工，預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔3，端部預(yù)應(yīng)力錨固區(qū)配筋適當(dāng)加強(qiáng)。雙柱墩1不與橋臺(tái)11混凝土直接相連，雙柱墩1底部及四周包有鋼板12承壓件，橋臺(tái)11與雙柱墩1結(jié)合部預(yù)留凹槽，槽內(nèi)墊有鋼板承壓件，這種構(gòu)造可防止柱腳局部混凝土嚴(yán)重壓碎。

(2)在預(yù)期安裝耗能鋼梁位置，雙柱墩1應(yīng)預(yù)埋型鋼接頭

(3)橋臺(tái)可采用現(xiàn)澆或預(yù)制方式施工。且橋臺(tái)內(nèi)應(yīng)預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋孔道，筋錨固區(qū)。

(4)耗能鋼連梁在橋臺(tái)與雙柱墩施工完畢后進(jìn)行安裝，與墩柱預(yù)留型鋼結(jié)頭采用端板螺栓連接。

(5)預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉在鋼梁安裝完畢后進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力的大小根據(jù)設(shè)計(jì)地震作用下需要的抗傾覆力矩而確定。