CN113373797B - 一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构及修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构及修复方法，其中预制装配式混凝土抗震桥墩结构包括顶帽、基础以及通过预应力钢筋连接在顶帽与基础之间的预制混凝土柱，在预制混凝土柱内设置有嵌套HRC柱，嵌套HRC柱包括上部HRC柱和位于塑性铰区的下部连接块；下部连接块上端与上部HRC柱连接，下部连接块下端与基础连接；预制混凝土柱对应于下部连接块的位置设置为可拆卸部分，通过拆除可拆卸部分对下部连接块进行更换。本发明预应力节段拼装桥墩在高烈度地震区满足抗震要求，并且能够通过替换损坏部件，为结构提供了再次消能抗震的功能。本发明基于传统的建筑材料和施工技术，具有成本低廉，施工方便等优点，适宜于在预制装配式桥墩中进行推广和应用。
Description
技术领域
本发明属于土建交通技术领域，尤其涉及一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构。
背景技术
桥墩作为桥梁的下部结构，主要起到了承受轴向以及水平荷载的作用。与现浇工艺相比，装配式结构具有工期短、造价低以及预制件质量较易有保证等优点。目前已有研究提出了预应力节段拼装桥墩技术，该方法是利用是将预制节段利用预应力筋张拉为整体，具有较好的自复位能力。然而，如果在不使用耗能装置的条件下，预应力节段拼装桥墩由于其耗能能力偏低的问题无法应用于高烈度地区。额外使用耗能装置又会带来维修以及成本等问题。并且，由于预应力节段拼装桥墩依赖于预应力水平来连接结构的不同部分，该结构可能无法承受高烈度地震灾害。
发明内容
技术问题：针对处于高烈度地震区的使用预应力节段拼装桥墩技术无法满足抗震需求，并且安装额外耗能装置又会导致成本增加的问题，目前的抗震措施都存在一些局限，因此需要一种新的方法去提高预应力节段拼装桥墩技术的抗震能力，将预应力空心预制混凝土柱与嵌套钢筋混凝土（HRC）柱柱进行复合，并在与基础与顶帽相连处保证具有摇摆减震的特性，提供一种可用于高烈度地震区的预制装配式混凝土抗震桥墩结构及修复方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构，包括顶帽、基础以及通过预应力钢筋连接在顶帽与基础之间的预制混凝土柱，其特征在于：在所述预制混凝土柱内设置有嵌套HRC柱，所述嵌套HRC柱包括上部HRC柱和位于塑性铰区的下部连接块；下部连接块上端与上部HRC柱连接，下部连接块下端与基础连接；所述预制混凝土柱对应于所述下部连接块的位置设置为可拆卸部分，通过拆除可拆卸部分对下部连接块进行更换。
所述下部连接块由至少两部分可拆卸连接而成。
上部HRC柱下端和基础上均有外伸钢筋，连接块通过连接预应力钢筋与外伸钢筋以及耦合器实现并与上部柱和基础的连接。
嵌套HRC柱中心处预先留置好钢筋管道，在预应力钢筋管道内插入预应力钢筋。
所述预制混凝土柱的可拆卸部分，由两个槽形混凝土块通过钢筋组装而成。
在每个槽形混凝土块上分别设置有钢筋和预制孔，一个槽形混凝土块的钢筋对应另一个槽形混凝土块上的预制孔。
一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，释放预应力钢筋中的预应力；
步骤二，移动空心预制混凝土柱底部的可拆卸部分；
步骤三，打开损坏的下部连接块部分与基础柱脚及HRC柱上端连接的耦合器；
步骤四，拆卸损坏的下部连接块部分，安装新的下部连接块；
步骤五，锁紧耦合器，连接新的连接块，再将空心柱底部部分闭合。
步骤六，在柱的另一侧重复上述步骤二到五的操作，其他损坏的零件也同样更换；
步骤七，对钢筋施加预应力。
本发明相对现有技术具有以下优点：
1、本发明是采用传统的HRC作为耗能组件，不需要采用昂贵的材料或先进的技术设置耗能部件。
2、本发明采用空心截面，减少了混凝土的使用量，且内部HRC柱可采用再生混凝土或橡胶混凝土，这有助于减少碳排放和节约自然资源。
3、本发明为100%预制结构，施工方便，无需复杂或大型机械。
4、本发明与普通的预应力节段拼装桥墩相比较的优势：除了适用于低、中震区域，由于内部存在有耗能部件，因此还可适用于高烈度地震区，并且损伤区域被设计成可替换的部件，有助于降低回收成本。
附图说明
图1为本结构的整体示意图；
图2为空心预制分段柱构件整体示意图；
图3为图2的组装示意图；
图4为嵌套HRC柱的结构示意图；
图5为图4的组装示意图；
其中：1、顶帽，2、预应力钢筋，3、预制混凝土柱，31、上部柱体，32、下部柱体，321、槽型槽形混凝土块，4、嵌套HRC柱，5、连接块，6、钢筋，7、预制孔，8、预应力钢筋管道，9、外伸钢筋，10、连接钢筋孔，11、耦合器，12基础。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构，如图1所示，包括顶帽1、预应力钢筋，2、预制混凝土柱3、嵌套HRC柱4以及基础12。
其中，预制混凝土柱3如图2所示为空心分段柱体，包括上部柱体31和下部柱体32，下部柱体32为可拆卸部分321，由两个连接块5通过间隔的钢筋6组装而成。在每个连接块5上分别设置有间隔的钢筋6和间隔的钢筋预制孔7，一个槽形混凝土块321的间隔的钢筋6对应另一个槽形混凝土块321上的间隔的钢筋预制孔7。
其中，嵌套HRC柱4如图3所示，包括上部HRC柱和位于塑性铰区的下部连接块42。连接块42由两部分（、）在塑性铰区，也由有一定间隔的钢筋9组装而成，连接块42上设置有纵向的连接钢筋10，上部HRC柱下端和基础12上均有外伸钢筋9，连接块42通过耦合器11实现并与上部HRC柱和基础12的连接。
嵌套HRC柱中心处预先留置好预应力钢筋管道8，在预应力钢筋管道8内插入预应力钢筋2。
其中，通过后张法对预应力钢筋施加预应力，将柱、基础和顶帽相连接，形成桥墩整体，柱段的两端与基础、顶帽相连接的界面必须保证结构具有摇摆减震特性。具体安装过程包括以下步骤：
步骤一，准备好基础并进行水平放置；
步骤二，锚固好通过基础中心管道的预应力钢筋；
步骤三，连接块在工厂通过间隔的钢筋进行组连接；
步骤四，连接块通过耦合器分别与上部HRC柱和基础相连接；
步骤五，根据预先确定的后张拉力，通过预应力筋将个节段部分张拉为整体；
步骤六，最后将钢筋锚固在顶帽顶部。
本发明还提供一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构的方法，包括以下步骤：
步骤一，释放钢筋中的预应力。；
步骤二，移动空心柱底部部分的一侧；
步骤三，打开损坏部分与柱脚及HRC柱上端连接的耦合器；
步骤四，拆卸损坏部件，安装新部件；
步骤五，锁紧耦合器，连接新零件，再将空心柱底部部分闭合；
步骤六，在柱的另一侧重复上述操作，其他损坏的零件也同样更换；
步骤七，对钢筋施加预应力。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (3)
1.一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构，包括顶帽、基础以及通过预应力钢筋连接在顶帽与基础之间的预制混凝土柱，其特征在于：在所述预制混凝土柱内设置有嵌套HRC柱，所述嵌套HRC柱包括上部HRC柱和位于塑性铰区的下部连接块；下部连接块上端与上部HRC柱连接，下部连接块下端与基础连接；所述预制混凝土柱对应于所述下部连接块的位置设置为可拆卸部分，通过拆除可拆卸部分对下部连接块进行更换；
上部HRC柱下端和基础上均有外伸钢筋，连接块通过连接预应力钢筋与外伸钢筋以及耦合器实现并与上部柱和基础的连接；
嵌套HRC柱中心处预先留置好钢筋管道，在预应力钢筋管道内插入预应力钢筋；
所述预制混凝土柱的可拆卸部分，由两个槽形混凝土块通过间隔的钢筋组装而成；
在每个槽形混凝土块上分别设置有间隔的钢筋和预制孔，一个槽形混凝土块的钢筋对应另一个槽形混凝土块上的预制孔。
2.根据权利要求1所述的一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构，其特征在于：所述下部连接块由至少两部分可拆卸连接而成。
3.一种如权利要求1或2所述预制装配式混凝土抗震桥墩结构的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，释放预应力钢筋中的预应力；
步骤二，移动空心预制混凝土柱底部的可拆卸部分；
步骤三，打开损坏的下部连接块部分与基础柱脚及HRC柱上端连接的耦合器；
步骤四，拆卸损坏的下部连接块部分，安装新的下部连接块；
步骤五，锁紧耦合器，连接新的连接块，再将空心柱底部部分闭合；
步骤六，在柱的另一侧重复上述步骤二到五的操作，其他损坏的零件也同样更换；
步骤七，对钢筋施加预应力。
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