CN114319072B - 自复位桥墩用液压耗能装置、抗震系统及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自复位桥墩用液压耗能装置、抗震系统及施工方法，属于桥梁抗震领域。该液压耗能装置采用环形油缸及布置在油缸上相互配合的油压推进阀、油压推进杆及分布式做动头降低自复位桥墩的左右摆动产生的位移增加自复位桥墩耗能能力，采用该液压耗能装置浇筑的抗震系统，该系统UHPC模壳内同轴布置的液压耗能装置；通过油压推进杆推动分布式做动头向自复位桥墩施压。抗震系统的施工步骤为：加工自复位桥墩液压耗能装置‑在液压耗能装置外侧安装UHPC模壳‑UHPC模壳浇筑混凝土‑胶封边缘完成。本发明提采用自复位桥墩液压耗能装置可以解决自复位桥墩耗能能力低的问题，可大幅提高自复位桥墩的耗能能力，进而提高桥梁的抗震能力，尤其是抵御罕遇型大震的能力。
Description
技术领域
本发明涉及自复位桥墩用液压耗能装置、抗震系统及施工方法，属于桥梁抗震领域。
背景技术
现代桥梁结构中，因桥墩破坏导致桥梁严重破坏甚至倒塌已成为桥梁震害的重要特征。为了提高桥墩的抗震能力，目前在桥梁抗震领域已经提出了新型的自复位桥墩。但是，研究会发现，由于预应力束在耗能方面的贡献基本可以忽略,自复位摇摆桥墩的耗能能力不足,致使位移需求较大。虽然现有的一些研究选择在自复位桥墩底部加装耗能装置，但是这仍然不能解决自复位桥墩中耗能钢筋长期暴露于空气的锈蚀问题。钢筋的长期锈蚀会降低桥墩抗震能力，这使自复位桥墩的使用效能大大降低，这在一定程度上限制了其推广、应用。因此，要想实现UHPC在桥梁工程中的大规模推广，必须解决自复位桥墩的耗能能力和耗能钢筋的锈蚀问题。
发明内容
本发明针对上述不足提供了自复位桥墩用液压耗能装置、抗震系统及施工方法
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的自复位桥墩用液压耗能装置，该液压耗能装置包括分布式做动头、液压油、油压推进阀、油压推进杆、环形油缸；所述的环形油缸由外圈缸体及内圈缸体组成；外圈缸体与内圈缸体之间形成腔体，该腔体填充液压油；
所述环形油缸的内圈缸体中心为空心结构；沿环形油缸的外圈缸体径向设置若干油压推进阀；所述的油压推进阀外侧布置油压推进杆；
所述的分布式做动头沿内圈缸体的径向呈圆周向排列，沿外圈缸体的径向相对于分布式做动头对应设置油压推进阀，每个油压推进阀均设有油压推进杆；
所述的油压推进杆、油压推进阀与对应的分布式做动头中心线相一致。
本发明所述的自复位桥墩用液压耗能装置，所述的油压推进阀由铸铁材料制备；油压推进阀及分布式做动头数量均相同，数量为6-8个；所述的油压推进阀与外圈缸体通过螺纹相互连接；油压推进阀与油压推进杆之间通过螺纹相互连接；
所述的分布式做动头由铸铁材料制备；分布式做动头呈矩形体结构；内圈缸体设有与分布式做动头形状相匹配通孔。
本发明所述的自复位桥墩用液压耗能装置，所述的外圈缸体的直径为内圈缸体直径的1.1倍。
本发明所述的自复位桥墩用液压耗能装置，所述的油压推进杆外侧套置PE套管。
本发明采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，包括UHPC模壳，所述的在UHPC模壳内设有同轴布置的液压耗能装置；液压耗能装置中的分布式做动头抵触在自复位桥墩的外缘面；所述的液压耗能装置通过油压推进杆推动分布式做动头向自复位桥墩施压。
本发明所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，所述的UHPC模壳的底部为凸台状盘状底座，凸台状盘状底座中部为向上竖立的壳体结构，UHPC模壳其竖立的壳体结构的侧壁设有若干按圆周排列的预留孔一；UHPC模壳的底部的凸台状盘状底座的边缘部设有若干按圆周排列的预留孔二；所述的液压耗能装置布置在向上竖立的壳体结构内；液压耗能装置的油压推进杆延伸至向上竖立的壳体结构外侧壁。
本发明所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，液压耗能部的外圈缸体与UHPC模壳之间填充混凝土；混凝土强度为50MPa。
本发明所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，所述的UHPC模壳采用超高性能混凝土浇筑，超高性能混凝土强度为120～150MPa，纤维掺量为2％～3％，厚度5cm；所述的UHPC模壳的高度为套置中自复位桥墩直径的1倍。
本发明采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统的抗震方法，施工步骤如下：
(1)加工自复位桥墩液压耗能装置，此时自复位桥墩液压耗能装置未安装油压推进杆；将自复位桥墩液压耗能装置套装于自复位桥墩上并临时固定；在自复位桥墩液压耗能装置外侧安装预制UHPC模壳；
(2)将步骤(1)中的预制UHPC模壳中预留孔一与自复位桥墩液压耗能装置中的油压推进阀进行校准；将油压推进杆从预留孔一中旋入油压推进阀中；
(3)将液压钢模板安装在内侧，模板外表面与环形油缸内侧对齐，然后施加模板中油压将内膜固定；架立内径的模板；
(4)调节自复位桥墩液压耗能装置,在预制UHPC模壳和模板形成的空腔中浇筑内部的混凝土，通过预制UHPC模壳上预留的浇注孔浇注混凝土，将自复位桥墩液压耗能装置与预制UHPC模壳浇注成一体式结构；7天后拆除内部混凝土的模板；
(5)、将多褶型密封胶条固定在预制UHPC边缘，完成。
有益效果
本发明提供的自复位桥墩用液压耗能装置，采用液压油缸设置，使用过程中无需更换，耐久性好，油压推进杆便于油压的施加，操作方便。
采用自复位桥墩液压耗能装置可以解决自复位桥墩耗能能力低的问题，可大幅提高自复位桥墩的耗能能力，进而提高桥梁的抗震能力，尤其是抵御罕遇型大震的能力。
本发明所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，可以防止外部侵蚀性物质的进入，避免耗能钢筋长期暴露于空气的锈蚀问题，进一步保证了桥梁抗震的可靠性。应用该装置的自复位桥墩的抗震性能较普通自复位桥梁的抗震能力可提高50％以上。
附图说明
图1是本发明的自复位桥墩用液压耗能装置示意图；
图2是本发明的自复位桥墩用液压耗能装置的抗震性能提升系统示意图；
图3是本发明的自复位桥墩用液压耗能装置的抗震性能提升系统剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
如图1所示：一种自复位桥墩用液压耗能装置，包括分布式做动头11、液压油12、油压推进阀13和油压推进杆14和环形油缸15。环形油缸15由外圈缸体及内圈缸体组成；外圈缸体与内圈缸体之间形成腔体，该腔体填充液压油12；沿环形油缸15径向设置若干分布式做动头11及油压推进阀13；分布式做动头11沿内圈缸体的径向呈圆周向排列，沿外圈缸体的径向相对于分布式做动头对应设置油压推进阀13，每个油压推进阀13均设有油压推进杆14；油压推进阀13与对应的分布式做动头11中心线相一致；通过转动油压推进杆14可以使油压推进阀13向环形油缸15推进滑动，对液压油12施加压力，液压油12的反作用力会推动分布式做动头11。油压推进阀13为铸铁材料，形状为圆形，数量为6-8个。
油压推进杆14上套有一层PE套管隔绝混凝土。环形油缸15外侧预留有圆形的直径与油压推进阀13直径相同的圆孔，数量与油压推进阀13数量相同。油压推进阀带有螺纹，可与油缸圆形孔螺纹吻合，因此可在油缸中滑动。环形油缸15内侧预留有矩形孔，数量与油压推进阀数量相同。分布式做动头11为铸铁材料，形状为矩形，数量、尺寸与环形油缸内侧预留矩形孔的数量、尺寸相同。
如图2所示：采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统包括自复位桥墩液压耗能装置1、预制UHPC模壳2、内部填充混凝土3、密封胶条4、PE套管5；预制UHPC模壳2所用超高性能混凝土的强度为120～150MPa，纤维掺量为2％～3％。其厚度5cm，高度为1倍自复位桥墩墩柱的直径。UHPC模壳2中心设置桥墩，在UHPC模壳2内设有与桥墩同轴布置的自复位桥墩液压耗能装置；自复位桥墩液压耗能装置1抵触在自复位桥墩的外缘；自复位桥墩液压耗能装置1设有向内施压的施压部，通过施压部液压耗能部向液压耗能部施压以修正桥墩进行自复位。预制UHPC模壳2内表面做拉毛处理。液压耗能部的外圈缸体与UHPC模壳之间填充混凝土3；混凝土3强度为50MPa。
预制UHPC模壳2的底部为凸台状盘状底座，凸台状盘状底座中部为向上竖立的壳体结构，预制UHPC模壳2其竖立的壳体结构的侧壁设有若干按圆周排列的预留孔一21；UHPC模壳的底部的凸台状盘状底座的边缘部设有若干按圆周排列的预留孔二22；自复位桥墩液压耗能装置1布置在向上竖立的壳体结构内；自复位桥墩液压耗能装置1的油压推进杆14从预留孔一21延伸至向上竖立的壳体结构外侧壁。环形油缸15的内径根据桥墩直径确定，外径为内径的1.1倍。
预制UHPC模壳2预留有6-8个圆孔22保证油压推进杆的通过，预留圆孔21保证PE套管5的通过。
本发明采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统的施工方法施工步骤如下：
(1)加工自复位桥墩液压耗能装置，此时自复位桥墩液压耗能装置未安装油压推进杆；将自复位桥墩液压耗能装置套装于自复位桥墩上并临时固定；在自复位桥墩液压耗能装置外侧安装预制UHPC模壳；
(2)将步骤(1)中的预制UHPC模壳中预留孔一与自复位桥墩液压耗能装置中的油压推进阀进行校准；将油压推进杆从预留孔一中旋入油压推进阀中；
(3)将液压钢模板安装在内侧，模板外表面与环形油缸内侧对齐，然后施加模板中油压将内膜固定；架立内径的模板；
(4)调节自复位桥墩液压耗能装置,在预制UHPC模壳和模板形成的空腔中浇筑内部的混凝土，通过预制UHPC模壳上预留的浇注孔浇注混凝土，将自复位桥墩液压耗能装置与预制UHPC模壳浇注成一体式结构；7天后拆除内部混凝土的模板；
(5)、将多褶型密封胶条固定在预制UHPC边缘，完成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，其特征在于：该液压耗能装置包括分布式做动头、液压油、油压推进阀、油压推进杆、环形油缸；所述的环形油缸由外圈缸体及内圈缸体组成；外圈缸体与内圈缸体之间形成腔体，该腔体填充液压油；
所述环形油缸的内圈缸体中心为空心结构；沿环形油缸的外圈缸体径向设置若干油压推进阀；所述的油压推进阀外侧布置油压推进杆；
所述的分布式做动头沿内圈缸体的径向呈圆周向排列，沿外圈缸体的径向相对于分布式做动头对应设置油压推进阀，每个油压推进阀均设有油压推进杆；
所述的油压推进杆、油压推进阀与对应的分布式做动头中心线相一致；
还包括UHPC模壳，在所述的UHPC模壳内设有同轴布置的液压耗能装置；液压耗能装置中的分布式做动头抵触在自复位桥墩的外缘面；所述的液压耗能装置通过油压推进杆推动分布式做动头向自复位桥墩施压约束桥墩位移；
所述的UHPC模壳的底部为凸台状盘状底座，凸台状盘状底座中部为向上竖立的壳体结构，UHPC模壳其竖立的壳体结构的侧壁设有若干按圆周排列的预留孔一；UHPC模壳的底部的凸台状盘状底座的边缘部设有若干按圆周排列的预留孔二；所述的液压耗能装置布置在向上竖立的壳体结构内；液压耗能装置的油压推进杆延伸至向上竖立的壳体结构外侧壁；
所述的油压推进阀由铸铁材料制备；油压推进阀及分布式做动头数量均相同，数量为6-8个；所述的油压推进阀与外圈缸体通过螺纹相互连接；油压推进阀与油压推进杆之间通过螺纹相互连接；
所述的分布式做动头由铸铁材料制备；分布式做动头呈矩形体结构；内圈缸体设有与分布式做动头形状相匹配通孔。
2.根据权利要求1所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，其特征在于：所述的外圈缸体的直径为内圈缸体直径的1.1倍。
3.根据权利要求2所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，其特征在于：所述的油压推进杆外侧套置PE套管。
4.根据权利要求1所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，其特征在于：液压耗能部的外圈缸体与UHPC模壳之间填充混凝土；混凝土强度为50MPa。
5.根据权利要求1所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统，其特征在于：所述的UHPC模壳采用超高性能混凝土浇筑，超高性能混凝土强度为120~150MPa，纤维掺量为2%~3%，厚度5cm；所述的UHPC模壳的高度为套置中自复位桥墩直径的1倍。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的采用自复位桥墩用液压耗能装置的抗震系统的施工方法，其特征在于：施工步骤如下：
（1）加工自复位桥墩液压耗能装置，此时自复位桥墩液压耗能装置未安装油压推进杆；将自复位桥墩液压耗能装置套装于自复位桥墩上并临时固定；在自复位桥墩液压耗能装置外侧安装预制UHPC模壳；
（2）将步骤（1）中的预制UHPC模壳中预留孔一与自复位桥墩液压耗能装置中的油压推进阀进行校准；将油压推进杆从预留孔一中旋入油压推进阀中；
（3）将液压钢模板安装在内侧，模板外表面与环形油缸内侧对齐，然后施加模板中油压将内膜固定；
（4）调节自复位桥墩液压耗能装置,在预制UHPC模壳和模板形成的空腔中浇筑内部的混凝土，7天后拆除内部混凝土的模板；
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |