CN111501534A - 一种装配式震后可更换组合桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥墩领域，具体是涉及一种装配式震后可更换组合桥墩。包括从下至上依次设置的下桥墩结构和上桥墩结构，所述下桥墩结构可拆卸式连接在上桥墩结构的下端。桥墩在实际使用时，桥墩的上部与桥梁主体相连接，桥墩的下部固定在地面上。当地震发生时，桥墩被破坏的位置主要集中在桥墩的下部。因此，本发明将桥墩设计成位于桥墩上部的上桥墩结构和位于桥墩下部的下桥墩结构，且上桥墩结构和下桥墩结构之间构成可拆卸连接。当下桥墩结构被损坏，维修时只需要更换下桥墩结构而保留上桥墩结构，降低了维修难度和维修成本。而且维修时保留上桥墩结构，既不会因维修而破坏与上桥墩结构相连接的主梁，又能够保障维修人员的安全。

Description

一种装配式震后可更换组合桥墩

技术领域

本发明涉及桥墩领域，具体是涉及一种装配式震后可更换组合桥墩。

背景技术

桥梁是交通生命线的重要枢纽，地震发生时桥梁一旦遭到破坏，易造成交通中断，使受灾城市变成“地震孤岛”，导致救援人员不能及时到位，进而造成不可估量的人员伤亡和经济损失。此外，桥梁震后修复是极其困难的，如何震后快速进行桥梁修复是桥梁抗震性能研究发展的必然要求。

桥墩是桥梁主要构件，对桥梁的整体抗震性能起至关重要的作用。桥墩用于支撑起桥梁主体，桥墩的上部与桥梁主体相连接，桥梁的下部固定在地面上，发生地震时，对于钢筋混凝土桥墩通常是桥墩下部发生破坏频率更大，使得桥墩的下部首先被破坏，而且桥墩下部被破坏的程度相对桥墩其它位置被破坏的程度较大。钢筋混凝土桥墩与钢管混凝土桥墩都面临着同样一个问题，就是震后破坏的可更换性。从而严重影响震后应急救援，造成不可估量的人员伤亡和经济损失。

现有的桥墩为一体式结构，即使只有桥墩的下部被破坏了，也需要更换整个桥墩，增大了维修难度和维修成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种装配式震后可更换组合桥墩，可以只更换桥墩的下部，降低了维修难度和维修成本。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种装配式震后可更换组合桥墩，包括从下至上依次设置的下桥墩结构和上桥墩结构，所述下桥墩结构可拆卸式连接在上桥墩结构的下端。

进一步，所述下桥墩结构包括下桥墩主体和设置在下桥墩主体上端的第二连接板；所述上桥墩结构包括上桥墩主体和设置在上桥墩主体下端的第三连接板，所述第二连接板和第三连接板构成可拆卸式连接。

进一步优选的，所述上桥墩结构还包括固定设置在第三连接板下端面的第二螺杆，所述第二螺杆穿过第二连接板伸出至第二连接板的下侧，所述第二螺杆的外壁套设有螺母，所述螺母位于第二连接板的下方。

进一步，所述下桥墩结构还包括设置在第二连接板下端面的第二加强肋，所述第二加强肋包括相邻的两个边部，其中一个边部与第二连接板相连接，另一个边部与下桥墩主体相连接。

进一步优选的，所述第二加强肋与第二螺杆间隔设置。

进一步，所述下桥墩结构还包括承重台和位于承重台上方的第一连接板，所述第一连接板设置在下桥墩主体的下端，所述承重台与第一连接板可拆卸连接。

进一步，所述下桥墩主体包括柱状外壳和填充在外壳内部的混凝土。

进一步优选的，所述下桥墩主体的柱状外壳为钢管。

进一步优选的，所述下桥墩主体的高度为下桥墩主体径向截面外直径的1倍～2倍。

进一步优选的，所述上桥墩主体包括竖向钢筋和与竖向钢筋相连接的环形钢筋，所述竖向钢筋和环形钢筋构成钢筋网，所述钢筋网的底部与第三连接板相连接；所述上桥墩主体还包括填充在钢筋网围成区域内部的混凝土；

所述下桥墩主体的径向截面尺寸小于上桥墩主体的径向截面尺寸。

本发明的有益效果如下：

(1)桥墩在实际使用时，桥墩的上部与桥梁主体相连接，桥墩的下部固定在地面上。当地震发生时，桥墩被破坏的位置主要集中在桥墩的下部。因此，本发明将桥墩设计成位于桥墩上部的上桥墩结构和位于桥墩下部的下桥墩结构，且上桥墩结构和下桥墩结构之间构成可拆卸式连接。当地震造成下桥墩结构被损坏时，维修只需要更换下桥墩结构而保留上桥墩结构，降低了维修难度和维修成本。而且维修时保留上桥墩结构，既不会因维修而破坏与上桥墩结构相连接的主梁，又因主梁没被破坏而保障了维修人员的安全。

(2)上桥墩结构和下桥墩结构为可拆卸连接，而且下桥墩结构的下桥墩主体和承重台之间也是可拆卸连接，使得桥墩由上桥墩结构、下桥墩主体、承重台这三个相互独立的部分组成，方便加工和运输。

(3)发生地震时，由于桥墩底部首先会相对地面产生位移，导致桥墩被破坏的位置主要集中在位于桥墩下部的下桥墩主体上。因此，将下桥墩主体设计成外部为钢管和钢管内部浇注混凝土的结构，这样的结构使得混凝土被包裹在一个封闭的空间内，以增大下桥墩主体的延性。当因地震导致下桥墩主体发生形变，下桥墩主体的延性越大，下桥墩主体恢复形变的能力越好，以降低地震对下桥墩主体的破坏程度，从而降低下桥墩主体的更换频率。

(4)在相同径向截面尺寸的前提下，由钢管和混凝土构成的下桥墩主体的抗形变性大于由钢筋网和混凝土构成的上桥墩主体的抗形变性，为了防止地震使桥墩发生形变的区域从下桥墩主体延伸至上桥墩主体，本发明的下桥墩主体的径向截面尺寸小于上桥墩主体的径向截面尺寸，以使两者的抗形变性相适配，从而将桥墩发生形变的区域控制在下桥墩主体所在的位置。而将发生形变的区域控制在下桥墩主体所在的位置，一方面是因为钢管结构的下桥墩主体恢复形变的能力大于钢筋结构的上桥墩主体，能够降低地震对桥墩的破坏程度；另一方面即使下桥墩主体被地震破坏至不能继续使用，由于下桥墩主体是可以拆卸的，也可以替换新的下桥墩主体，以保留与主梁相连接的上桥墩主体。

(5)钢管混凝土可以提高桥墩的强度，增加截面的延性与耗能性能，但其造价成本较高，钢筋混凝土造价成本低，但其截面的延性和耗能性低。因此，本发明的桥墩为钢管混凝土与钢筋混凝土这种组合结构，既能保证桥墩的延性与耗能性能，又能降低桥墩的造价成本。

(6)地震发生时，桥梁桥墩的破坏通常是发生在桥墩下部。针对上述情况，桥墩下部采用钢管混凝土结构，而桥墩上部设置普通的混凝土钢筋结构，普通的混凝土钢筋即钢筋和混凝土构成的桥墩。一方面相比于桥墩上下部分均采用钢管混凝土结构，此类型组合结构可以节省成本。另一方面桥墩上部采用普通的钢筋混凝土结构也能满足抗震性能，抗震性能并不会降低。综上所述，此类型组合结构具有经济最低化，抗震性能最优化的优点。

(7)与全钢筋混凝土桥墩相比，本发明的桥墩，下桥墩为钢管混凝土结构，在保证抗震性能的前提下，减小了下桥墩的截面尺寸，而截面尺寸减小，可以降低桥梁整体刚度，从而降低地震响应。自振周期T与刚度K成反比，刚度减小，结构自振周期会增大。根据α-T反应谱曲线可知，自振周期T越大，地震影响系数α越小。而地震影响系数α越小，地震对桥墩的破坏越小。

附图说明

图1为本发明的桥墩的整体结构图；

图2为本发明的下桥墩结构的示意图；

图3为本发明的上桥墩主体的结构图；

图4为本发明的下桥墩主体的径向剖面图；

图5为本发明的桥墩的装配图。

图中标注符号的含义如下：

1-下桥墩结构 11-承重台 12-下桥墩主体 13-第一连接板

14-第一加强肋 15-第二连接板 16-第二加强肋 17-第一螺杆

18-剪力钉 19-第三加强肋 110-灌浆孔

2-上桥墩结构 21-上桥墩主体 211-竖向钢筋 212-环形钢筋

22-第三连接板 23-第二螺杆 24-横梁 25-主梁 26-支座

具体实施方式

以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种装配式震后可更换组合桥墩，如图1所示，包括从下至上依次设置的下桥墩结构1和上桥墩结构2，下桥墩结构1可拆卸式连接在上桥墩结构2的下端。

如图2所示，下桥墩结构1包括下桥墩主体12，固定在下桥墩主体12上端的第二连接板15，开设在第二连接板15上端面且与下桥墩主体12内部相连通的灌浆孔110，设置在第二连接板15下端面的第二加强肋16，第二连接板15上开设的螺栓孔，固定在下桥墩主体12下端的第一连接板13，设置在第一连接板13上端面的第一加强肋14，第一连接板13上开设的螺栓孔，与第一连接板13相连接的承重台11。

承重台11上端面固定有第一螺杆17，本实施例中，第一螺杆17为螺栓，第一螺杆17穿过第一连接板13上的螺栓孔，之后拧紧螺母，以使下桥墩主体12通过第一连接板13固定在承重台11上。第一加强肋14与第一连接板13和下桥墩主体12均相连接，能够增大第一连接板13和下桥墩主体12连接的牢固性。

下桥墩主体12的外壁为钢管，钢管内部浇注有混凝土。如图4所示，钢管的内壁上间隔固定有剪力钉18和第三加强肋19，两者相互作用，能够增大混凝土和钢管之间的咬合力。

如图1所示，上桥墩结构2包括上桥墩主体21，设置在上桥墩主体21下端的第三连接板22，固定设置在第三连接板22下端面的第二螺杆23，本实施例中，第二螺杆23为螺栓。

如图3所示，上桥墩主体21包括竖向钢筋211和与竖向钢筋211相连接的环形钢筋212。竖向钢筋211的底部固定在第三连接板22上，竖向钢筋211和环形钢筋212构成钢筋网，钢筋网内部浇注有混凝土。

本实施例中，下桥墩主体12的高度为下桥墩主体12径向截面外直径的1倍～2倍，下桥墩主体12的径向截面尺寸小于上桥墩主体21的径向截面尺寸。

如图1所示，下桥墩结构1的第二连接板15和上桥墩结构2的第三连接板22通过第二螺杆23构成可拆卸连接。下桥墩结构1的第一连接板13与下桥墩结构1的承重台11也通过第一螺杆17构成可拆卸连接。

在安装整个桥墩时，承重台11固定在地面上，如图5所示，上桥墩结构2的上桥墩主体21与横梁24相连接，横梁24的上方为主梁25，在横梁24和主梁25之间设置有若干支座26。当发生地震时，破坏位置主要集中在下桥墩结构1处，由于本发明的下桥墩结构1与上桥墩结构2构成可拆卸式连接，可以在不破坏桥梁整体结构的前提下，只更换下桥墩结构1，降低了维修成本和维修难度。

Claims (10)

1.一种装配式震后可更换组合桥墩，包括从下至上依次设置的下桥墩结构(1)和上桥墩结构(2)，其特征在于：所述下桥墩结构(1)可拆卸式连接在上桥墩结构(2)的下端。

2.如权利要求1所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述下桥墩结构(1)包括下桥墩主体(12)和设置在下桥墩主体(12)上端的第二连接板(15)；所述上桥墩结构(2)包括上桥墩主体(21)和设置在上桥墩主体(21)下端的第三连接板(22)，所述第二连接板(15)和第三连接板(22)构成可拆卸式连接。

3.如权利要求2所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述上桥墩结构(2)还包括固定设置在第三连接板(22)下端面的第二螺杆(23)，所述第二螺杆(23)穿过第二连接板(15)伸出至第二连接板(15)的下侧，所述第二螺杆(23)的外壁套设有螺母，所述螺母位于第二连接板(15)的下方。

4.如权利要求3所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述下桥墩结构(1)还包括设置在第二连接板(15)下端面的第二加强肋(16)，所述第二加强肋(16)包括相邻的两个边部，其中一个边部与第二连接板(15)相连接，另一个边部与下桥墩主体(12)相连接。

5.如权利要求4所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述第二加强肋(16)与第二螺杆(23)间隔设置。

6.如权利要求2所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述下桥墩结构(1)还包括承重台(11)和位于承重台(11)上方的第一连接板(13)，所述第一连接板(13)设置在下桥墩主体(12)的下端，所述承重台(11)与第一连接板(13)构成可拆卸式连接。

7.如权利要求2或3或4或5或6所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述下桥墩主体(12)包括柱状外壳和填充在外壳内部的混凝土。

8.如权利要求7所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述下桥墩主体(12)的柱状外壳为钢管。

9.如权利要求8所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述下桥墩主体(12)的高度为下桥墩主体(12)径向截面外直径的1倍～2倍。

10.如权利要求8或9所述的装配式震后可更换组合桥墩，其特征在于：所述上桥墩主体(21)包括竖向钢筋(211)和与竖向钢筋(211)相连接的环形钢筋(212)，所述竖向钢筋(211)和环形钢筋(212)构成钢筋网，所述钢筋网的底部与第三连接板(22)相连接；所述上桥墩主体(21)还包括填充在钢筋网围成区域内部的混凝土；

所述下桥墩主体(12)的径向截面尺寸小于上桥墩主体(21)的径向截面尺寸。

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