CN108914765A - 一种可更换装配式减震桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可更换装配式减震桥墩，包括可伸缩无粘结预应力钢绞线，一端锚固于桥墩本体顶部，一端锚固于承台内的滑动块端部，以连接预埋在承台里的滑动装置和拼装柱块。在小震和中震作用下，装配式减震桥墩在摇摆过程中，无粘结预应力钢绞线可将墩顶水平地震位移转化为承台内滑动块的水平滑动并通过摩擦耗能，以控制装配式桥墩的墩顶变形处于合理范围内；调节螺栓可以调节摩擦块与摩擦面的竖向压力以调整滑动摩擦力，能够适应不同尺寸装配式桥墩的减震控制要求；当发生大地震时，承台内滑动装置端部的限位块能够瞬间锁死滑动块的水平位移，进而锁死了墩顶的水平位移，以保证装配式桥墩在大震下不致发生过大水平位移而倒塌。

Description

一种可更换装配式减震桥墩

技术领域

本发明涉及一种桥墩，特别是一种可更换装配式减震桥墩，属于桥梁抗震及减震控制技术领域。

背景技术

随着经济的发展和科技的进步，商品的工业化生产程度越来越高。在桥梁建设中，对高效率、标准化生产、快速安装、在深谷和航道上淘汰昂贵模板等方面的追求，促进了预制节段拼装技术的发展。目前桥梁上部结构的拼装技术发展较快，应用较为广泛，但是下部结构仍采用现场浇筑的方法，发展缓慢，其中影响装配式桥墩推广使用的一个重要原因就是对装配式桥墩抗震技术性能缺乏系统的研究与认识，在进行抗震设计时无规范章程可循。

目前在装配式桥墩抗震性能及减震控制方面主要有两种方法：一种是内置耗能钢筋，这种方法能有效提高节段装配式桥墩的耗能能力，屈服强度和极限强度也能有效显著提高，但超过一定范围后不在有明显提高。另外一种是外设耗能装置，不少学者尝试在墩柱的关键部位附设耗能器，但是目前还主要基于试验分析相关力学性能，难以从理论上进行精确定量分析。目前较多的通过安装阻尼器来耗能，但是阻尼器的漏油、安装间隙和活塞杆弯曲等现象会导致阻尼器失效。阻尼器一旦失效，不仅原来的设置目的达不到，还可能产生预想不到的坏作用。

发明内容

基于上述缺陷，本发明提出了一种可更换装配式减震桥墩，可以有效提高桥梁的抗震性能。在跨海大桥、城市高架桥等施工现场受限制的地方采用这种桥墩，可以大幅度提高桥墩的耗能能力，从而提高桥墩的抗震技术。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种可更换装配式减震桥墩，包括桥墩本体以及设置在桥墩本体下部的承台，桥墩本体顶部通过支座支撑主梁，所述桥墩本体由数个拼装柱块上下拼装设置在一起，每个拼装柱块包括上部的凸起和底部的凹槽，下部拼装柱块的凸起隼接插入上部拼装柱块的凹槽内，承台上部也设置有凸起，其插入上部拼装柱块的凹槽内；

上、下拼装柱块之间以及拼装柱块与承台之间还设置有湿接缝，每个拼装柱块中间竖直设置有注浆孔道，湿接缝内采用以环氧树脂为基质的环氧砂浆通过注浆孔道从上至下进行灌浆封缝；

所述承台内设置有滑动装置，滑动装置包括滑动块和摩擦面，滑动块底部设置有摩擦面；

所述减震桥墩还包括可伸缩无粘结预应力钢绞线，其一端锚固于桥墩本体顶部，另一端锚固于承台内的滑动块端部，用以连接所述拼装柱块和预埋在承台里的滑动装置；

所述承台内还设有无粘结预应力钢绞线转向块，用以在拼装柱块组成的桥墩本体摇摆过程中，将桥墩本体顶部的水平地震位移，通过可伸缩无粘结预应力钢绞线进而转化为滑动块的水平位移，并使其在粗糙的摩擦面上滑动生热而耗能；

所述拼装柱块内设置有预应力钢筋，预应力钢筋贯穿桥墩本体并将各拼装柱块连接成整体，且预应力钢筋两端分别锚固在桥墩本体顶面和承台上，用以抵抗竖向偏心活载引起的桥墩附加弯矩，不致使拼装柱块发生脱离或错动。

进一步地，所述滑动装置还包括调节螺栓，调节螺栓可以调节滑动块与摩擦面之间的竖向压力，在摩擦系数一定的情况下，竖向压力越大，则摩擦力越大，耗能能力则越强。

进一步地，所述调节螺栓为高强螺栓。

进一步地，所述滑动装置还包括端部的限位块，用来限制滑动块的最大水平位移，进而限制了桥墩本体顶部的最大水平位移，以确保装配式减震桥墩在大地震来临时，不致发生过大变形而引起坍塌，且限位块与滑动块之间的距离为0.035H，H为减震桥墩的总高。

进一步地，每个所述拼装柱块的凸起面积占拼装柱块横截面面积的1/3-1/2。

进一步地，所述滑动装置的摩擦面为长条形滑道且凹凸不平，其滑道内凸起的间隔为3-5mm，凸起的高度为2-5mm。

进一步地，所述无粘结预应力钢绞线转向块采用混凝土制成，其目的是为了调整可伸缩无粘结预应力钢绞线的线形。

进一步地，所述可伸缩无粘结预应力钢绞线以及预应力钢筋端部设置有锚头。

进一步地，在湿接缝灌浆封缝过程中，为防止注入剂流入桥墩预留孔道中，造成日后灌浆堵孔，可在每条预留孔道周围安装数层具有一定弹性的止浆纸垫，拼装柱块安装后压实纸垫从而起到止浆的作用。

进一步地，当装配式减震桥墩在向右变形的过程中，可伸缩无粘结预应力钢绞线连着滑动装置的滑动块在摩擦面上向右滑动，则摩擦面会对滑动块产生摩擦阻力而耗能，进而减小装配式减震桥墩的向右的水平变形；同理，所述装配式减震桥墩在向左变形的过程中，可伸缩无粘结预应力钢绞线连着滑动装置的滑动块在摩擦面上向左滑动并产生摩擦阻力而耗能，进而能够减小装配式减震桥墩的向左水平变形；这样，当地震发生时，装配式减震桥墩在地震作用下产生的水平往复变形，就可以通过承台内部的滑动装置进行耗能来进行地震变形控制。

相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：装配式减震桥墩在小震和中震作用下，无粘结预应力钢绞线可将墩顶水平地震位移转化为承台内滑动块的水平滑动并通过摩擦耗能，以控制装配式桥墩的墩顶变形处于合理范围内；调节螺栓可以调节摩擦块与摩擦面的竖向压力以调整滑动摩擦力，能够适应不同尺寸装配式桥墩的减震控制要求；当发生大地震时，承台内滑动装置端部的限位块能够瞬间锁死滑动块的水平位移，进而锁死了墩顶的水平位移，以保证装配式桥墩在大震下不致发生过大水平位移而倒塌。本发明结构简单，成本低，可以大大提高装配式桥墩的抗震能力。

附图说明

图1是本发明的一种可更换装配式减震桥墩的结构示意图；

图2是本发明中转向块的正视图；

图3是本发明中转向块的侧视图；

图4是本发明中转向块的俯视图；

图中：1-主梁；2-支座；3-锚头；4-拼装柱块；5-预应力钢筋；6-湿接缝；7-注浆孔道；8-可伸缩无粘结预应力钢绞线；9-转向块；10-承台；11-调节螺栓；12-限位块；13-滑动块；14-摩擦面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-4所示，本发明的一种可更换装配式减震桥墩，包括桥墩本体以及设置在桥墩本体下部的承台10，桥墩本体顶部通过支座2支撑主梁1，桥墩本体由数个拼装柱块4上下拼装设置在一起，每个拼装柱块4包括上部的凸起和底部的凹槽，下部拼装柱块4的凸起隼接插入上部拼装柱块4的凹槽内，承台10上部也设置有凸起，其插入上部拼装柱块4的凹槽内。每个拼装柱块4的凸起面积占拼装柱块4横截面面积的1/3。上、下拼装柱块4之间以及拼装柱块4与承台10之间还设置有湿接缝6，每个拼装柱块4中间竖直设置有注浆孔道7，湿接缝6内采用以环氧树脂为基质的环氧砂浆通过注浆孔道7从上至下进行灌浆封缝。在湿接缝6灌浆封缝过程中，为防止注入剂流入桥墩预留孔道中，造成日后灌浆堵孔，可在每条预留孔道周围安装数层具有一定弹性的止浆纸垫，拼装柱块4安装后压实纸垫从而起到止浆的作用。拼装柱块4内的预留注浆孔道7，在进行环氧砂浆灌浆时，可采用国产N3-250型搅拌机，S-2DN3/15型泥浆泵，预埋铁管灌浆头进行垂直一次灌浆，且水灰比控制在0.4左右。

承台10内设置有滑动装置，滑动装置包括滑动块13和摩擦面14，滑动块13底部设置有摩擦面14，滑动装置的摩擦面14为长条形滑道且凹凸不平，其滑道内凸起的间隔为4mm，凸起的高度为3mm。滑动装置还包括调节螺栓11，调节螺栓11为高强螺栓，调节螺栓11可以调节滑动块13与摩擦面14之间的竖向压力，在摩擦系数一定的情况下，竖向压力越大，则摩擦力越大，耗能能力则越强。滑动装置还包括端部的限位块12，用来限制滑动块13的最大水平位移，进而限制了桥墩本体顶部的最大水平位移，以确保装配式减震桥墩在大地震来临时，不致发生过大变形而引起坍塌，且限位块12与滑动块13之间的距离为0.035H，H为减震桥墩的总高。

减震桥墩还包括可伸缩无粘结预应力钢绞线8，其一端锚固于桥墩本体顶部，另一端锚固于承台10内的滑动块13端部，用以连接拼装柱块4和预埋在承台10里的滑动装置。承台10内还设有无粘结预应力钢绞线转向块9，采用混凝土制成，其目的是为了调整可伸缩无粘结预应力钢绞线8的线形，用以在拼装柱块4组成的桥墩本体摇摆过程中，将桥墩本体顶部的水平地震位移，通过可伸缩无粘结预应力钢绞线8进而转化为滑动块13的水平位移，并使其在粗糙的摩擦面14上滑动生热而耗能。拼装柱块4内设置有预应力钢筋5，预应力钢筋5贯穿桥墩本体并将各拼装柱块4连接成整体，且预应力钢筋5两端分别锚固在桥墩本体顶面和承台10上，用以抵抗竖向偏心活载引起的桥墩附加弯矩，不致使拼装柱块4发生脱离或错动。可伸缩无粘结预应力钢绞线8以及预应力钢筋5端部均设置有锚头3。

当装配式减震桥墩在向右变形的过程中，可伸缩无粘结预应力钢绞线8连着滑动装置的滑动块13在摩擦面14上向右滑动，则摩擦面14会对滑动块13产生摩擦阻力而耗能，进而减小装配式减震桥墩的向右的水平变形。同理，装配式减震桥墩在向左变形的过程中，可伸缩无粘结预应力钢绞线8连着滑动装置的滑动块13在摩擦面14上向左滑动并产生摩擦阻力而耗能，进而能够减小装配式减震桥墩的向左水平变形。这样，当地震发生时，装配式减震桥墩在地震作用下产生的水平往复变形，就可以通过承台10内部的滑动装置进行耗能来进行地震变形控制。

上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (10)

1.一种可更换装配式减震桥墩，包括桥墩本体以及设置在桥墩本体下部的承台(10)，桥墩本体顶部通过支座(2)支撑主梁(1)，其特征在于：所述桥墩本体由数个拼装柱块(4)上下拼装设置在一起，每个拼装柱块(4)包括上部的凸起和底部的凹槽，下部拼装柱块(4)的凸起隼接插入上部拼装柱块(4)的凹槽内，承台(10)上部也设置有凸起，其插入上部拼装柱块(4)的凹槽内；

上、下拼装柱块(4)之间以及拼装柱块(4)与承台(10)之间还设置有湿接缝(6)，每个拼装柱块(4)中间竖直设置有注浆孔道(7)，湿接缝(6)内采用以环氧树脂为基质的环氧砂浆通过注浆孔道(7)从上至下进行灌浆封缝；

所述承台(10)内设置有滑动装置，滑动装置包括滑动块(13)和摩擦面(14)，滑动块(13)底部设置有摩擦面(14)；

所述减震桥墩还包括可伸缩无粘结预应力钢绞线(8)，其一端锚固于桥墩本体顶部，另一端锚固于承台(10)内的滑动块(13)端部，用以连接所述拼装柱块(4)和预埋在承台(10)里的滑动装置；

所述承台(10)内还设有无粘结预应力钢绞线转向块(9)，用以在拼装柱块(4)组成的桥墩本体摇摆过程中，将桥墩本体顶部的水平地震位移，通过可伸缩无粘结预应力钢绞线(8)进而转化为滑动块(13)的水平位移，并使其在粗糙的摩擦面(14)上滑动生热而耗能；

所述拼装柱块(4)内设置有预应力钢筋(5)，预应力钢筋(5)贯穿桥墩本体并将各拼装柱块(4)连接成整体，且预应力钢筋(5)两端分别锚固在桥墩本体顶面和承台(10)上，用以抵抗竖向偏心活载引起的桥墩附加弯矩，不致使拼装柱块(4)发生脱离或错动。

2.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：所述滑动装置还包括调节螺栓(11)，调节螺栓(11)可以调节滑动块(13)与摩擦面(14)之间的竖向压力，在摩擦系数一定的情况下，竖向压力越大，则摩擦力越大，耗能能力则越强。

3.根据权利要求2所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：所述调节螺栓(11)为高强螺栓。

4.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：所述滑动装置还包括端部的限位块(12)，用来限制滑动块(13)的最大水平位移，进而限制了桥墩本体顶部的最大水平位移，以确保装配式减震桥墩在大地震来临时，不致发生过大变形而引起坍塌，且限位块(12)与滑动块(13)之间的距离为0.035H，H为减震桥墩的总高。

5.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：每个所述拼装柱块(4)的凸起面积占拼装柱块(4)横截面面积的1/3-1/2。

6.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：所述滑动装置的摩擦面(14)为长条形滑道且凹凸不平，其滑道内凸起的间隔为3-5mm，凸起的高度为2-5mm。

7.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：所述无粘结预应力钢绞线转向块(9)采用混凝土制成，其目的是为了调整可伸缩无粘结预应力钢绞线(8)的线形。

8.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：所述可伸缩无粘结预应力钢绞线(8)以及预应力钢筋(5)端部设置有锚头(3)。

9.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：在湿接缝(6)灌浆封缝过程中，为防止注入剂流入桥墩预留孔道中，造成日后灌浆堵孔，可在每条预留孔道周围安装数层具有一定弹性的止浆纸垫，拼装柱块(4)安装后压实纸垫从而起到止浆的作用。

10.根据权利要求1所述的一种可更换装配式减震桥墩，其特征在于：当装配式减震桥墩在向右变形的过程中，可伸缩无粘结预应力钢绞线(8)连着滑动装置的滑动块(13)在摩擦面(14)上向右滑动，则摩擦面(14)会对滑动块(13)产生摩擦阻力而耗能，进而减小装配式减震桥墩的向右的水平变形；同理，所述装配式减震桥墩在向左变形的过程中，可伸缩无粘结预应力钢绞线(8)连着滑动装置的滑动块(13)在摩擦面(14)上向左滑动并产生摩擦阻力而耗能，进而能够减小装配式减震桥墩的向左水平变形；这样，当地震发生时，装配式减震桥墩在地震作用下产生的水平往复变形，就可以通过承台(10)内部的滑动装置进行耗能来进行地震变形控制。