CN114411535A - 一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设计与施工方法 - Google Patents

一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设计与施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设计与施工方法，包括外置耗能阻尼器、盖梁、墩身、承台和预应力钢筋，盖梁和承台之间对称设置有两组墩身，盖梁、承台和墩身内均有配置钢筋笼，钢筋笼由纵向架立钢筋及箍筋组成；盖梁、承台和墩身的周围均留有纵向贯通波纹管孔道，预应力钢筋设置于波纹管孔道内；盖梁顶部及承台底部的波纹管孔道位置均留有方形凹槽，方形凹槽为锚具及预应力钢筋张拉封锚提供空间；墩身由若干预制节段拼装而成；外置阻尼器由箍环、耗能合金棒等组成，耗能合金棒材料为Zn‑22Al合金，其余部分为钢材。本发明设计合理，构造简单；墩身采用节段拼装的形式，结构可预制，不受环境影响，施工方便；桥墩采用全预应力的形式，提高节段间抗剪能力，实现墩柱的震后可复位；墩底设置可更换的外置耗能阻尼器，提高桥墩的耗能能力。

Description

一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设 计与施工方法
技术领域
本发明涉及桥墩技术领域，特别是涉及一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设计与施工方法。
背景技术
传统的桥墩多采用整体浇筑式桥墩，受现场浇筑条件、养护条件以及施工进度等原因在保证施工质量方面有所不足。已经使用的节段拼装桥墩多采用与整体现浇桥墩等强设计方式，需要把纵向受力钢筋接长并采用湿接缝方式进行节段间的连接。已有的自复位节段拼装桥墩采用的是节段间纵向受力钢筋接长、中心布置预应力钢筋自复位的方式，耗能能力与自复位能力有限，预应力钢筋发挥的作用有限。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种自复位能力强、便于施工、规格化生产的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设计与施工方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，包括外置耗能阻尼器、盖梁、墩身、承台和预应力钢筋，所述盖梁和承台之间对称设置有两组墩身，所述盖梁、承台和墩身内均有配置钢筋笼，所述钢筋笼由纵向架立钢筋及箍筋组成；所述盖梁、承台和墩身的周围均留有纵向贯通波纹管孔道，所述预应力钢筋设置于波纹管孔道内；所述盖梁顶部及承台底部的波纹管孔道位置均留有方形凹槽，所述方形凹槽为锚具及预应力钢筋张拉封锚提供空间；所述墩身由预制节段拼装而成；所述外置阻尼器由箍环、耗能合金棒等组成，耗能合金棒材料为Zn-22Al合金，其余部分为钢材。
优选地，拼装成所述墩身的若干预制节段的节段之间通过剪力键相连接。
优选地，所述预应力钢筋由七股钢绞线组成，所述预应力钢筋布置在墩身内部边缘，且预应力钢筋从盖梁贯通至承台中间无断开。
优选地，所述预应力钢筋的两端均由一个锚垫板、一个锚环及两个夹片锚固。
优选地，所述预应力钢筋在张拉完成后切割至与盖梁上表面平齐。
优选地，在切割完后对所述预应力筋波纹管孔道用高性能混凝土灌浆密实。
优选地，所述方形凹槽的深度大于锚环高度。
优选地，所述外置耗能阻尼器安装座与承台浇筑在一起，耗能合金棒、上部箍环、安装座之间通过螺栓方式连接。
优选地，一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩的施工方法，包括步骤如下：(1)浇筑承台，将外置阻尼器安装座与承台浇筑在一起，并露出安装座的螺纹部分，上表面与承台上表面平齐，按照设计要求预留下凹槽，预留预应力筋孔道，将预应力钢筋放置到承台预留波纹管孔道中以定位墩身及盖梁拼接位置，并且在承台底部的凹槽内布置锚固垫板、锚环、夹片将预应力筋夹紧，为后续张拉做准备；(2)在工厂预制盖梁，按照设计要求预留上凹槽以及预留相对应的预应力筋孔道；(3)在工厂预制墩身若干节段，除顶部节段的各节段顶部设置若干剪力键以提高节段间的抗剪承载能力以及桥墩整体抗震性能，除底部节段外的各节段底部留有与顶部剪力键相匹配的对应键槽，各节段混凝土按照设计要求内置钢筋笼；(4)拼装时，先将承台表面调平，然后根据预留预应力筋定位底部节段，根据底部节段的剪力键与匹配的对应键槽以及预留预应力筋定位其余节段；(5)每节段吊装完成后由高精度水平仪微调节段方向；(6)根据对应的预应力筋孔道吊装拼接顶部盖梁；(7)预应力筋穿过对应锚垫板、锚环、夹片，对应锚垫板、锚环、夹片放置于盖梁上凹槽内；(8)用油压预应力张拉工具对预应力筋进行张拉，张拉到指定应力时停止；(9)切断超出盖梁上凹槽的多余预应力筋，将节段间的接缝外部进行抹浆处理，然后采用高性能混凝土灌浆料对预应力波纹管孔道进行灌浆封闭，最后对上盖梁凹槽使用高性能微膨胀混凝土进行封锚处理；(10)将对应Zn-22Al合金棒拧入安装座孔中，然后放置上部箍环，通过螺母与合金棒固定，桥墩制成。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明提供的一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设计与施工方法，墩身采用节段拼装的形式，结构可预制，不受环境影响，施工方便；墩身内的纵向钢筋节段之间断开不连续，主要起架立筋和抗剪作用，不直接承受弯矩；桥墩采用全预应力的形式提供抗弯能力，提高节段间抗剪能力、自复位能力；墩身底部设置外置耗能阻尼器，提高桥墩的耗能能力，外置阻尼器为可拆卸更换装置，便于震后更换；墩身节段数量及类型、剪力键形式及设置方式、预应力钢筋数量及布置方式、预应力钢筋预应力大小、是否为有粘结预应力钢筋、耗能阻尼器的尺寸、耗能合金棒数量等的设定可以根据实际情况进行调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的三维图；
图2为本发明实施例的墩身节段示意图；
图3为本发明实施例的盖梁示意图；
图4为本发明实施例的承台示意图；
图5为本发明实施例的锚具示意图；
图6为本发明实施例的钢绞线示意图；
图7为本发明实施例的Zn-22Al合金棒外置耗能阻尼器示意图；
图中，1盖梁；2墩身；3承台；4预应力钢筋；5方形凹槽；6外置耗能阻尼器；7剪力键；8键槽；9波纹管孔道；10钢筋笼；11锚环；12夹片；13锚固垫板；14锚具；15上箍环；16Zn-22Al合金棒；17安装座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明提供一种自复位能力强、便于施工、规格化生产的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩及其设计与施工方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的设计方法及目的如下：
如图1-图7所示，本实施例提供一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，包括盖梁1、墩身2、承台3、预应力钢筋4、外置耗能阻尼器6、以及张拉预应力钢筋所用到的锚固垫板13、锚环11和夹片12。墩身2各节段数量及高度、预应力钢筋4数量、锚固垫板13数量、锚环11数量、夹片12数量均由实际情况确定，盖梁1、承台3、墩身2内均有配置钢筋笼10，钢筋笼10由纵向架立钢筋及箍筋组成，满足配筋要求，为简化处理，省略盖梁1及承台3的配筋详图。盖梁1、承台3、墩身2周围均留有纵向贯通波纹管孔道9，为预应力钢筋4提供空间。盖梁1顶部及承台3底部的波纹管孔道9位置均留有方形凹槽5，为锚具14等部件及预应力钢筋4张拉封锚提供空间。具体地，墩身2由若干预制节段拼装而成，节段之间通过剪力键7和键槽8相连接以提高连接面的抗剪承载能力。预应力钢筋4一般为1×7(七股)钢绞线的形式，布置在墩身2内部边缘，从盖梁1贯通至承台3，中间无断开，代替纵向钢筋作用，预应力钢筋4均两端均由一个锚具11及两个夹片12锚固。外置阻尼器6由箍环15、若干个Zn-22Al合金棒16以及嵌入承台3且顶部与其平齐的安装座17组成。
于本实施例中，墩身2的各节段之间通过剪力键7、贯通预应力钢筋4进行连接，提高其整体性，保证其抗剪性能；预应力钢筋4在墩身2内部周围布置，以充分发挥其作用；通过预应力钢筋4将代替墩身纵筋，可减少材料的使用，在尽可能使其抗震性能“等同现浇”的同时可提高经济效益。预应力钢筋4在张拉完成后切割至与盖梁1上表面平齐。使用外置耗能阻尼器6使得桥墩在增强耗能能力的同时可以便于震后修复。
于本实施例中，每个方形凹槽5的深度大于锚环11高度，有利于封锚时抹平，以便于上部结构施工。
本发明中的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩施工方式如下：
(1)浇筑承台3，将外置阻尼器6安装座17与承台3浇筑在一起，并露出安装座17的螺纹部分，上表面与承台3上表面平齐，按照设计要求预留下凹槽5，预留预应力筋孔道9，将预应力钢筋4放置到承台3预留波纹管孔道9中以定位墩身2及盖梁1拼接位置，并且在承台3底部的凹槽5内布置锚固垫板13、锚环11、夹片12将预应力筋4夹紧，为后续张拉做准备；
(2)在工厂预制盖梁1，按照设计要求预留上凹槽5以及预留相对应的预应力筋孔道9；
(3)在工厂预制墩身2若干节段，除顶部节段的各节段顶部设置若干剪力键7以提高节段间的抗剪承载能力以及桥墩整体抗震性能，除底部节段外的各节段底部留有与顶部剪力键7相匹配的对应键槽8，各节段混凝土按照设计要求内置钢筋笼；
(4)拼装时，先将承台3表面调平，然后根据预留预应力筋4定位底部节段，根据底部节段的剪力键7与匹配的对应键槽8以及预留预应力筋4定位其余节段；(5)每节段吊装完成后由高精度水平仪微调节段方向；(6)根据对应的预应力筋孔道9吊装拼接顶部盖梁1；
(7)预应力筋4穿过对应锚垫板13、锚环11、夹片12，对应锚垫板13、锚环11、夹片12放置于盖梁1上凹槽5内；
(8)用油压预应力张拉工具对预应力筋4进行张拉，张拉到指定应力时停止；
(9)切断超出盖梁3上凹槽5的多余预应力筋4，将节段间的接缝外部进行抹浆处理，然后采用高性能混凝土灌浆料对预应力波纹管孔道9进行灌浆封闭，最后对上盖梁凹槽5使用高性能微膨胀混凝土进行封锚处理；
(10)将对应Zn-22Al合金棒14拧入安装座15孔中，然后放置上部箍环13，通过螺母与合金棒14固定，桥墩制成。该外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩特点是整体性好；部件多为预制，便于施工易保证施工质量；抗剪能力强；自复位能力强；增加了外置耗能装置，耗能能力强。本发明不局限上述最佳实施方式，本发明提供的任一构件既可以由多个单独的部分组装而成，也可以是一体成型工艺制作而成的单独构件，任何人和机构在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：包括外置耗能阻尼器、盖梁、墩身、承台和预应力钢筋，所述盖梁和承台之间对称设置有两组墩身，所述盖梁、承台和墩身内均有配置钢筋笼，所述钢筋笼由纵向架立钢筋及箍筋组成；所述盖梁、承台和墩身的周围均留有纵向贯通波纹管孔道，所述预应力钢筋设置于波纹管孔道内；所述盖梁顶部及承台底部的波纹管孔道位置均留有方形凹槽，所述方形凹槽为锚垫板、锚环及预应力钢筋张拉封锚提供空间；所述墩身由若干预制节段拼装而成；所述外置阻尼器由箍环、耗能合金棒等组成，耗能合金棒材料为Zn-22Al合金，其余部分为钢材。
2.根据权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：所述盖梁、所述承台与所述墩身均由满足规范要求的混凝土及钢筋笼浇筑而成。
3.根据权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：拼装成所述墩身的若干预制节段的节段之间通过剪力键相连接。
4.根据权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：所述预应力钢筋由七股钢绞线组成，所述预应力钢筋布置在墩身内部边缘，且预应力钢筋从盖梁贯通至承台中间无断开。
5.根据权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：所述预应力钢筋的两端均由一个锚垫板、一个锚环及两个夹片锚固。
6.根据权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：所述预应力钢筋在张拉完成后切割至与盖梁上表面平齐。
7.根据权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：所述方形凹槽的深度大于锚环高度。
8.根据权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩，其特征在于：所述外置耗能阻尼器安装座与承台浇筑在一起，耗能合金棒、上部箍环、安装座之间通过螺栓方式连接。
9.一种利用如权利要求1所述的外置耗能阻尼器的全预应力双柱式节段拼装桥墩的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)浇筑承台，将外置阻尼器安装座与承台浇筑在一起，并露出安装座的螺纹部分，上表面与承台上表面平齐，按照设计要求预留下凹槽，预留预应力筋孔道，将预应力钢筋放置到承台预留波纹管孔道中以定位墩身及盖梁拼接位置，并且在承台底部的凹槽内布置锚固垫板、锚环、夹片将预应力筋夹紧，为后续张拉做准备；(2)在工厂预制盖梁，按照设计要求预留上凹槽以及预留相对应的预应力筋孔道；(3)在工厂预制墩身若干节段，除顶部节段的各节段顶部设置若干剪力键以提高节段间的抗剪承载能力以及桥墩整体抗震性能，除底部节段外的各节段底部留有与顶部剪力键相匹配的对应键槽，各节段混凝土按照设计要求内置钢筋笼；(4)拼装时，先将承台表面调平，然后根据预留预应力筋定位底部节段，根据底部节段的剪力键与匹配的对应键槽以及预留预应力筋定位其余节段；(5)每节段吊装完成后由高精度水平仪微调节段方向；(6)根据对应的预应力筋孔道吊装拼接顶部盖梁；(7)预应力筋穿过对应锚垫板、锚环、夹片，对应锚垫板、锚环、夹片放置于盖梁上凹槽内；(8)用油压预应力张拉工具对预应力筋进行张拉，张拉到指定应力时停止；(9)切断超出盖梁上凹槽的多余预应力筋，将节段间的接缝外部进行抹浆处理，然后采用高性能混凝土灌浆料对预应力波纹管孔道进行灌浆封闭，最后对上盖梁凹槽使用高性能微膨胀混凝土进行封锚处理；(10)将对应Zn-22Al合金棒拧入安装座孔中，然后放置上部箍环，通过螺母与合金棒固定，桥墩制成。
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