專利名稱：具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于橋梁工程中鋼管混凝土橋墩技術領域，特別涉及具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩。
背景技術：
近年來，基礎設施建設在我國國民經濟中占有舉足輕重的地位，隨著國家大力發展基礎設施建設，作為交通工程的生命線，橋梁結構的作用愈發重要，其性能要求也愈發嚴格。理想的橋墩設計應該滿足以下四大性能指標一、公路橋梁面臨著日益復雜的交通狀況和龐大的交通流，高速鐵路橋梁則需滿足重載要求，橋墩設計必須擁有足夠的承載カ；ニ、橋梁在正常使用狀態下應具有足夠的剛度，尤其對于鐵路橋梁，在列車屢次提速后，一旦橋墩在列車正常行駛狀態下出現明顯震動，將嚴重影響列車安全和旅客舒適度；三、橋墩需在 極端荷載エ況下(如罕遇地震、車船撞擊等)具有良好的延性變形能力，這種長周期結構機制需要結構剛度較小以延長結構自振周期，通常采用減震、隔震和延性設計和塑性耗能等機制實現；四、為了能夠在災后迅速修復、快速通車，并且能夠盡量避免拆除、減小經濟損失，橋墩必須減小極端荷載作用過后的殘余變形。然而，在工程實踐中，橋墩設計往往難以同時滿足以上四個要求。橋墩常會發生諸如抗彎承載力不足，抗剪承載力不足或變形能力不足等缺陷，即使橋墩滿足了延性設計要求，也會因為在承受橫向荷載作用時發生的較大延性變形而產生難以修復的殘余位移，從而無法繼續服役使用，需拆除重建，如此既耽誤了救災搶險時間，也造成了巨大的經濟損失。
發明內容本實用新型針對上述缺陷公開了具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩。本實用新型提供了ー種具有足夠承載力、剛度、良好的延性變形能力和能夠嚴格控制殘余變形的鋼管混凝土橋墩。具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩的結構如下鋼管里面澆筑了混凝土，鋼管固定在基礎上，外伸耳板裝配在鋼管的外側，無粘結預應力鋼筋縱向貫穿于鋼管和基礎的中心；耗能裝置的一端連接外伸耳板，另一端連接基礎；加勁肋縱向布置在鋼管內部。所述混凝土全充滿了鋼管，或填充了鋼管的一半。所述鋼管的橫截面呈圓形、矩形或圓端形。所述無粘結預應力鋼筋通過錨固實現縱向貫穿。所述加勁肋由鋼板制成。所述耗能裝置為耗能器或阻尼器。 所述耗能裝置橫橋向或縱橋向布置于鋼管的底部。本實用新型的有益效果為采用鋼管混凝土橋墩可大幅提高橋墩的剛度，并同時提高橋墩的抗彎承載カ和抗剪承載力，并可以滿足密集交通流和重載的要求，使得橋墩具有較大的抗壓強度。除此之外，由于鋼管混凝土施工時無需綁扎鋼筋和支模、拆模等エ序，大大提高了施工進度，使得施工方便、快捷，適合エ業化的生產和日益快速的施工要求。研究還表明，與普通鋼筋混凝土橋墩相比，鋼管混凝土在同等用鋼和同等承載カ情況下具有自重輕、截面小等特點，可為城市橋梁下行車輛提供更多空間，節約用地。
圖I為本實用新型的縱向剖面圖。圖2為本實用新型的圖I中沿A-A線的剖面圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型具體實施例進行詳細介紹。如圖I、圖2所示，具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，它的結構如下鋼管3里面澆筑了混凝土 1，鋼管3固定在基礎7上，外伸耳板4裝配在鋼管3的外側，無粘結預應カ鋼筋5縱向貫穿于鋼管3和基礎7的中心；耗能裝置6的一端連接外伸耳板4，另一端連接基礎7 ;加勁肋2縱向布置在鋼管3內部。所述混凝土 I全充滿了鋼管3，或填充了鋼管3的一半。所述鋼管3的橫截面呈圓形、矩形或圓端形。所述無粘結預應カ鋼筋5通過錨固實現縱向貫穿。所述加勁肋2由鋼板制成。所述耗能裝置6為耗能器或阻尼器。所述耗能裝置6橫橋向或縱橋向布置于鋼管3的底部。本實用新型的制作過程如下鋼管3內設置縱向加勁肋2，以保證混凝土 I和鋼管3共同作用，外設置外伸耳板4，并在中心預留無粘結預應カ鋼筋5的張拉孔道，全充滿或半充滿澆筑混凝土 I后，待到混凝土強度穩定，將無粘結預應カ鋼筋5貫穿于橋墩與基礎7中心，張拉鋼筋至其承受屈服荷載的1/4至1/3，并將其兩端錨固好，再將耗能裝置6安裝于橋墩外伸耳板4和基礎7之間，用以耗能減振，即使耗能裝置有所損壞，如此便可方便拆除和更新。由于鋼管3與混凝土 I共同作用，増大了橋墩的剛度和承載力，減小了橋墩的截面，并保證了行車安全和旅客舒適度。而無粘結預應カ鋼筋5能夠很好地克服傳統墩柱體系在地震作用后有較大不易恢復殘余變形的弊端，并且由耗能裝置6保證足夠的耗能能力。耗能裝置6發揮了抗震吸能的作用，保留了延性固接橋墩的耗能特性，能夠避免災難性的突然破壞。在地震等極端荷載作用過后，如發現外置耗能裝置有所損壞，只需將耗能裝置拆除換之以新，方便修復，増大了橋墩的使用年限和可修復能力。本實用新型滿足了混凝土橋墩的抗震設計兩類エ況剛度自適應轉變的思想，即需要在正常使用荷載エ況下具備較大的剛度；而為了避免強震等極端情況對橋墩造成難以修復的破壞，則期望混凝土橋墩在罕遇地震荷載エ況下由良好的延性變形能力。同時，將鋼管3與基礎7分離可以產生良好的隔振、減振效果，即當橋墩與基礎發生分離時，結構幾何剛度減小，周期變長，地震響應減小，濾去了較大的地震響應，在地震過后，不同于傳統橋墩由于混凝土或鋼筋損傷而導致的剛度減小，鋼管3與基礎7閉合，結構幾何剛度恢復為震前同等水平，橋墩依舊具有較大剛度，滿足正常使用時車輛運行要求。試驗表明，在承受地震等外荷載作用后，整個鋼管混凝土橋墩的損傷極小，性能與承受荷載前差異不大。此外，傳統的鋼管混凝土橋墩常通過焊接或螺栓與基礎相連，由于局部節點受力復雜，在連接處會易生脆性破壞，對橋墩的抗震性能極端不利，將鋼管混凝土橋墩與基礎分離，不再采用焊接或螺栓等連接方式，也避免了發生脆性破壞的可能。本實用新型采用無粘結預應カ鋼筋5控制橋墩殘余變形。通過貫穿于橋墩截面中心的無粘結預應カ鋼筋5夾緊原本分開澆筑的鋼管3與基礎7，在地震等外荷載作用下，允許鋼管3與基礎7承臺發生有限的接觸分離，代替傳統橋墩固端塑性鉸。地震等外荷載卸去后，由于高強預應カ鋼筋的線彈性特性，可以產生恢復力，幫助結構自動重回初始位形，減小或者消除殘余變形。以上所述僅為本實用新型較為典型實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限 制，凡是依據本實用新型的思想和技術實質對以上實施例所作任何改動均在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，它的結構如下鋼管(3)里面澆筑了混凝土(1)，鋼管(3)固定在基礎(7)上，外伸耳板(4)裝配在鋼管(3)的外側，無粘結預應力鋼筋(5)縱向貫穿于鋼管(3)和基礎(7)的中心；耗能裝置(6)的一端連接外伸耳板(4)，另一端連接基礎(7);加勁肋(2)縱向布置在鋼管(3)內部。
2.根據權利要求I所述的具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述混凝土(I)全充滿了鋼管(3)，或填充了鋼管(3)的一半。
3.根據權利要求I所述的具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述鋼管(3)的橫截面呈圓形、矩形或圓端形。
4.根據權利要求I所述的具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述無粘結預應力鋼筋(5)通過錨固實現縱向貫穿。
5.根據權利要求I所述的具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述加勁肋(2)由鋼板制成。
6.根據權利要求I所述的具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述耗能裝置(6)為耗能器或阻尼器。
7.根據權利要求I所述的具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩，其特征在于，所述耗能裝置(6)橫橋向或縱橋向布置于鋼管(3)的底部。
專利摘要本實用新型公開了橋梁工程中鋼管混凝土橋墩技術領域的具有自復位功能的鋼管混凝土橋墩。它的結構如下鋼管里面澆筑了混凝土，鋼管固定在基礎上，外伸耳板裝配在鋼管的外側，無粘結預應力鋼筋縱向貫穿于鋼管和基礎的中心；耗能裝置的一端連接外伸耳板，另一端連接基礎；加勁肋縱向布置在鋼管內部。本實用新型的有益效果為大幅提高橋墩的剛度、抗彎承載力、抗剪承載力和抗壓強度，且施工方便、快捷。本實用新型克服傳統墩柱體系在地震作用后有較大不易恢復殘余變形的弊端，并且由耗能裝置保證足夠的耗能能力，在地震等外荷載作用下，允許橋墩與基礎承臺發生有限的接觸分離，代替傳統橋墩固端塑性鉸，可以產生良好的隔振、減振效果。
文檔編號E01D101/28GK202626822SQ20122022853
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者辛克貴, 何銘華, 郭佳 申請人:清華大學