CN108570923A - 震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，属于桥梁工程领域，其包括承台、设置于承台之上的桥墩、外层高性能复合材料层、自复位耗能组件、连接器、承台纵筋、桥墩纵筋、约束部件、内层混凝土、箍筋、承台混凝土、桥墩上部混凝土；外层高性能复合材料层设置于桥墩底部并采用杯口形方式向下延伸至承台内部；自复位耗能组件设置于桥墩底部，通过连接器分别与桥墩纵筋和承台纵筋相连；约束部件设置于承台底部，并向上延伸至桥墩内部，两端高出外部高性能复合材料的长度为桥墩内部半径的1/5～1/4，并在内部浇筑混凝土；本发明可以同时提供较好的变形耗能和自恢复能力，大大减少了震后桥墩的损伤和残余变形，提高了震后桥墩修复速度。

Description

震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造。

背景技术

桥墩作为桥梁结构的主要承重构件，承担着上部结构传来的竖向荷载和水平荷载。桥墩在地震作用下发生破坏，不仅会造成巨大的经济损失，而且给震后抗震救援工作带来极大的困难。

目前，国内外桥梁抗震设计主要采用延性设计理念，容许桥墩进入塑性，通过塑性铰区混凝土开裂和钢筋屈服来耗散地震能量。震害调查表明，依据桥墩延性进行抗震设计，虽然可以保证桥梁在地震中不易发生倒塌，然而强震作用下，桥墩塑性铰区域破坏严重，桥墩会产生过大的残余位移。由于传统桥墩在强震作用下发生严重的损伤，导致震后需要较长时间进行加固或拆除，严重影响了其正常使用功能，不仅造成了巨大的经济损失，还对震后城市交通功能的恢复带来了巨大的阻碍。为了提高震后桥梁结构的使用功能，快速恢复交通生命线，基于性能的桥梁抗震设计理论与方法得到了快速发展，桥梁的抗震设计理念也由抗震、减震向功能可恢复转变。因此，有必要研发一种新型的桥墩构造，使桥墩在震后不需修复或稍加修复即可快速恢复其使用功能，以提高现代城市应对地震灾害的能力。

发明内容

本发明目的在于提出了一种震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，以提高震后桥梁结构的使用功能，快速恢复交通。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，该构造包括承台、设置于承台之上的桥墩、外层高性能复合材料层、自复位耗能组件、连接器、承台纵筋、桥墩纵筋、约束部件、内层混凝土、箍筋、承台混凝土和桥墩上部混凝土；

所述外层高性能复合材料层设置于桥墩底部并采用杯口形方式向下延伸至承台内部；

所述自复位耗能组件设置于桥墩底部高性能复合材料层内；

所述约束部件设置于承台底部，并向上延伸至桥墩内部，桥墩内部浇筑有内层混凝土；

所述自复位耗能组件通过连接器分别与桥墩纵筋和承台纵筋相连；

桥墩的外侧设有箍筋。

所述约束部件两端高出外层高性能复合材料层的长度为桥墩内部半径的1/5～1/4。

自复位耗能组件为SMA棒或软钢等。

约束部件为钢管或FRP等。

采用上述技术方案的本发明，桥墩下部竖向设置有约束构件和内层混凝土形成的组合结构，承受桥梁上部结构传递下来的荷载。

约束构件外侧设置有高性能复合材料层，相比于普通混凝土其具有拉伸塑性和变形能力高以及抗渗性好的特点，可以提供较大的构件延性和耗能能力，并防止内部组合结构发生锈蚀。

外层高性能复合材料层内设置有自复位耗能组件，用其替代普通钢筋，可以增加桥墩的自恢复能力和耗能能力，大大减少震后桥墩的损伤和残余变形。

约束构件和内层混凝土形成的组合结构具有较高的承载力，可保证外部高性能复合材料层和自复位耗能组件损坏后，仍提供可靠的竖向支撑，加快了震后桥墩修复速度，提高震后桥梁的使用功能。

综上，本发明具有以下优点：

1.本发明开发一种牺牲保护构造和承重结构一体型的震后可快速修复钢筋混凝土桥墩构造，特别适合高烈度地震区域桥梁工程的建设。

2本发明构造简单，方便制作和施工。

3.桥墩下部采用高性能复合材料层及自复位耗能组件，可以同时提供较好的变形耗能和自恢复能力，大大减少了震后桥墩的损伤和残余变形。

4.约束构件和内层混凝土形成组合结构，极大提高了竖向承载力，可保证外层高性能复合材料层和自复位耗能组件损坏后快速更换，极大提高了震后桥墩修复速度。

附图说明：

图1是震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造的侧视图。

图2是震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造的A-A剖视图(圆形截面)。

图3是震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造的B-B剖视图(圆形截面)。

图4是震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造的A-A剖视图(矩形截面)。

图5是震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造的B-B剖视图(矩形截面)。

图6是自复位耗能组件和纵筋连接详图。

附图标记说明：

1-承台；2-桥墩；3-外层高性能复合材料层；4-自复位耗能组件；5-连接器；6-承台纵筋；7-桥墩纵筋；8-约束部件；9-内层混凝土；10-箍筋；11-承台混凝土；12-桥墩上部混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如附图1-6所示，本发明提供的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造主要包括承台1、设置于承台之上的桥墩2、外层高性能复合材料层3、自复位耗能组件4、连接器5、承台纵筋6、桥墩纵筋7、约束部件8、内层混凝土9、箍筋10、承台混凝土11、桥墩上部混凝土12；

所述外层高性能复合材料层3设置于桥墩2底部并采用杯口形方式向下延伸至承台1内部；

所述自复位耗能组件4设置于桥墩2底部高性能复合材料3内；

所述约束部件8设置于承台1底部，并向上延伸至桥墩2内部，其内浇筑内层混凝土9；

所述自复位耗能组件4通过连接器5分别与桥墩纵筋7和承台纵筋6相连；

所述约束部件8两端高出外部高性能复合材料层3的长度为桥墩内部半径的1/5～1/4。

地震发生时，高性能复合材料层3由于具有拉伸塑性和变形能力高以及抗渗性好的特点，可以提供较大的构件延性和耗能能力，并防止内部组合结构发生锈蚀。外层高性能复合材料层3内的自复位耗能组件4，可以增加桥墩的自恢复能力和耗能能力，大大减少震后桥墩的损伤和残余变形，保证桥墩2下部约束构件8和内层混凝土9形成的组合结构继续承受竖向荷载。通过修复或更换自复位耗能组件4和外层高性能复合材料层3，实现震后桥墩2的快速修复，提高震后桥梁的使用功能。

现将本发明提供的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造制作过程进行说明：

1)支护承台1模板，并将约束部件8插入承台1中，同时浇筑承台混凝土11及约束部件8内部混凝土9，并预留约束部件8外侧杯口型槽；

2)承台纵筋6在承台1上平面与自复位耗能部件4采用连接器5连接，自复位耗能部件4在高性能复合材料3上平面与桥墩纵筋7采用连接器5连接，支护桥墩2模板，同时浇筑承台1杯口型槽内及桥墩2下部高性能复合材料3；

3)浇筑桥墩上部混凝土12；

在实际应用中，也可以整体浇筑承台混凝土11、约束部件8内部混凝土9和桥墩2下部高性能复合材料3，随后浇筑桥墩上部混凝土12；为防止浇筑过中承台纵筋6和桥墩纵筋7发生错位，采用箍筋10固定。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。本发明的布置形式及使用数量也不局限于本例，可以根据工程实际进行优化选择，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术原理对以上实施例进行的任何修改、等同变化与装饰，均仍在本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，其特征在于：该构造包括承台、设置于承台之上的桥墩、外层高性能复合材料层、自复位耗能组件、连接器、承台纵筋、桥墩纵筋、约束部件、内层混凝土、箍筋、承台混凝土和桥墩上部混凝土；

所述外层高性能复合材料层设置于桥墩底部并采用杯口形方式向下延伸至承台内部；

所述自复位耗能组件设置于桥墩底部高性能复合材料层内；

所述约束部件设置于承台底部，并向上延伸至桥墩内部，桥墩内部浇筑有内层混凝土；

所述自复位耗能组件通过连接器分别与桥墩纵筋和承台纵筋相连；

桥墩的外侧设有箍筋。

2.根据权利要求1所述的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，其特征在于：所述约束部件两端高出外层高性能复合材料层的长度为桥墩内部半径的1/5～1/4。

3.根据权利要求1所述的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，其特征在于：自复位耗能组件为SMA棒或软钢。

4.根据权利要求1所述的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，其特征在于：约束部件为钢管或FRP。

5.根据权利要求1所述的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，其特征在于：桥墩下部竖向设置有约束构件和内层混凝土形成的组合结构，承受桥梁上部结构传递下来的荷载。

6.根据权利要求1所述的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，其特征在于：外层高性能复合材料层内设置有自复位耗能组件，用其替代普通钢筋，增加桥墩的自恢复能力和耗能能力。

7.根据权利要求1所述的震后可快速修复的钢筋混凝土桥墩构造，其特征在于：约束构件和内层混凝土形成的组合结构具有较高的承载力，保证外部高性能复合材料和自复位耗能组件损坏后，仍提供可靠的竖向支撑。