内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩及其施工方法，桥墩包括由承台、摇摆节段、过渡节段和普通节段构成的结构主体，承台端部设有“［”型凹槽且嵌套于单壁钢套筒内、摇摆节段两端与过渡节段下端设有“［”型凹槽且嵌套于的双壁钢套筒、过渡节段上端与普通节段两端在本发明专利技术中不设“［”型凹槽及双壁钢套筒，“［”型凹槽内装有粘滞阻尼器、在承台与过渡节段之间张拉预应力FRP筋。使用本发明专利技术不仅可以精准提高预制拼装桥墩（单柱墩）的自复位能力，同时还能快速恢复受损桥墩的使用性能。

Self reset precast assembled pier with built-in prestressed FRP bars and its construction method

The invention discloses a self reset Precast Pier and its construction method with prestressed FRP tendons, pier caps, including swing segment, transitional section and general section of the main structure, the cap is arranged on the end of the \groove and nested in the single wall steel sleeve, swing segment ends and transition section of the lower end is provided with a\ groove and nested in the double wall steel sleeve, and the upper end of the transition segment of common segments at both ends of the invention is not provided with the \groove and double wall steel sleeve,\ groove is arranged in the viscous damper, in cap and transition section between tension FRP tendons. The invention can not only accurately improve the self resetting ability of the precast assembled Pier (single column pier), but also can quickly recover the service performance of the damaged pier.

【技术实现步骤摘要】
内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩及其施工方法
本专利技术属于土木工程、建筑工程、公路工程和市政工程领域，涉及一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩。
技术介绍
节段拼装预制混凝土桥墩具有施工快速、质量可靠、受环境影响小、对交通影响小等优点，在包括杭州湾跨海大桥和美国SevenMilesBridge在内的一些跨海连岛大桥中得到了工程应用。这一形式的桥墩是将墩身沿竖向分割成若干节段，纵向受力钢筋在节段间断开，节段之间采用干接缝连接，或是填充环氧树脂，采用后张预应力的方式将节段连接成整体。国内外学者通过试验和理论研究发现，干接缝预制拼装桥墩在地震作用下会发生一定幅度的摇摆，其自复位能力较差，且摇摆仅发生在底部若干节段。为提高干接缝预制拼装桥墩的自复位能力，现有做法多是在预制拼装桥墩内部穿设通长的预应力筋。这些做法虽然可以提供桥墩的自复位能力，但由于摇摆仅发生在底部若干节段，设置通长预应力筋既不合理又不经济；在地震过后，预应力筋会发生严重的预应力损失，但现有的做法中都未考虑如何对预应力筋进行补张。在公开号为CN105714673A的专利文件中，公开了一种自复位FRP-钢-混凝土组合结构墩柱及施工方法，其中组合结构桥墩包括由预制段拼接而成的结构主体，预制段包括钢内壳和混凝土外壳，在结构主体内还设置有预应力FRP筋，在预制段的混凝土外壳之间采用第一连接体连接，在预制段的钢内壳之间采用第二连接体连接。该专利技术未介绍预应力FRP筋的张拉锚固装置，对预应力FRP筋的穿设长度也未作明确说明。在公开号为CN203603039U的专利文件中，公开了中置无粘结预应力筋预制拼装桥墩，包括立柱和承台，其中立柱由若干预制立柱节段垂直叠放拼装构成，沿立柱的中轴线位置贯穿预设有通孔，通孔中张拉穿设有预应力筋，预应力筋的下端部锚固在所述承台上，上端部锚固在所述立柱的上端面。该专利技术预应力筋为通长穿设，且预应力筋锚固在立柱的上端面，无法定期检测其预应力损伤情况并及时及进行补张。在公开号为CN103590324A的专利文件中，公开了横向抗剪的节段式自复位桥墩及其施工方法，该桥墩包括横向抗剪墩底节段、多个横向抗剪墩身节段和横向抗剪墩顶节段，还包括通过预留孔道贯穿并锚固于底节段、墩身节段和顶节段的自复位组件，所述自复位组件采用后张拉无粘结预应力钢筋、高强拉杆或FRP拉筋。该专利技术中自复位组件贯穿底节段、墩身节段和顶节段，与本文选择性的穿设在底部若干节段不同，且该专利技术未考虑预应力损伤后对预应力筋的补张施工方法。在公开号为CN104674649A的专利文件中，公开了一种新型薄壁空心桥墩地震损伤控制体系，该专利技术包括：桥墩底座，设置于桥墩底座上端面的薄壁空心墩，高韧性纤维增强水泥基复合材料扩大截面，无粘结预应力筋和钢耗能件，无粘结预应力筋下部锚固于桥墩底座，上部锚固于由下至上第一个钢耗能件的中心，无粘结预应力筋提供桥墩震后的自复位能力。该专利技术在薄壁空心墩下部竖向设置无粘结预应力筋提供桥墩震后的自复位能力，未设置通长预应力筋，但预应力筋位于空心墩内部，当发生预应力损失后难以进行补张施工。综上所述，现有的公开文献中，大多通过穿设通长的预应力筋为桥墩提供自复位能力，与本文选择性地在底部若干节段穿设预应力筋不同，已有的穿设非通长预应力筋的桥墩结构，其预应力筋的布筋位置与张拉锚固方式与本文完全不同。此外，也未见专门为补张预应力而设计的构造。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩，使用本专利技术不仅可以精准提高预制拼装桥墩（单柱墩）的自复位能力，同时还能快速恢复受损桥墩的使用性能。技术方案：一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩，包括桥墩结构主体，所述桥墩结构主体包括承台以及安装在承台上的若干预制混凝土墩柱节段，所述预制混凝土墩柱节段包括摇摆节段、过渡节段以及普通节段；其中：承台的上端嵌套于单壁钢套筒内；摇摆节段至少包括有一节，每一节摇摆节段的两端均通过嵌套的方式配装于双壁钢套筒内；过渡节段仅有一节，并仅在下端通过嵌套的方式与双壁钢套筒配装；处于最下端的摇摆节段，通过该摇摆节段下端嵌套的双壁钢套筒直接置于承台上端所嵌套的单壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构a；相邻的两节摇摆节段之间，通过处于上一节的摇摆节段下端所配装的双壁钢套筒直接置放于处于下一节的摇摆节段上端所配装的双壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构b；处于最上端的摇摆节段，通过过渡节段下端所配装的双壁钢套筒直接置放在该摇摆节段上端配装的双壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构b；普通节段直接置放于过渡节段的上端；所述桥墩结构主体，在连接结构a所对应的位置处，具有3个以上的环形均布的槽口向外的矩形凹槽a，该矩形凹槽a中具有横向布置的锚垫板；所述桥墩结构主体，在连接结构b所对应的位置处，具有3个以上的环形均布的槽口向外的矩形凹槽b；矩形凹槽a、b的槽口均通过钢护罩封接；且矩形凹槽a、b沿着桥墩结构主体轴向一一对应布置；矩形凹槽a、b均在拼接位置处分隔成两个槽口能够沿桥墩结构主体轴向相对移动的“［”型凹槽；桥墩结构主体沿着周向交错地均匀布置3组以上预应力FRP筋、定位钢筋，预应力FRP筋、定位钢筋均与桥墩结构主体的轴向平行，其中：预应力FRP筋的组数与每个矩形凹槽a的个数一致，每组预应力FRP筋包括两根，且各组预应力FRP筋的上端锚固于过渡节段，下端依次贯穿每个连接结构b的相应矩形凹槽b后，于矩形凹槽a中锚垫板固定；在每一个矩形凹槽b以及矩形凹槽a中，处于两根预应力FRP筋之间，均沿着轴向安装有一个粘滞阻尼器。作为本专利技术的进一步改进，承台呈“凸”字型，包括大端、小端；承台的大端在下、小端在上，且承台的小端沿着周向设有3个以上的“［”型凹槽a，所述承台具有“［”型凹槽a的小端通过嵌套的方式套接于单壁钢套筒内，且承台小端伸出定位钢筋。作为本专利技术的进一步改进，所述单壁钢套筒包括套筒壁以及连接在套筒壁顶部边缘的套筒顶板；且单壁钢套筒在与承台的“［”型凹槽a对应位置处具有几何尺寸匹配的“［”型凹槽b；单壁钢套筒套接在承台小端外围，且单壁钢套筒与承台通过设置于承台小端的“［”型凹槽a与设置于单壁钢套筒的“［”型凹槽b相互嵌套而连接成一体。作为本专利技术的进一步改进，所述摇摆节段的两端以及过渡节段的下端同样沿着周向设有3个以上的“［”型凹槽a；所述双壁钢套筒的环形间隙一端敞口、另一端封闭，包括圆形内钢套筒、外钢套筒以及将内、外钢套筒之间的环形间隙连接起来的环形钢板；且双壁钢套筒在与摇摆节段或者过渡节段的“［”型凹槽a对应位置处具有几何尺寸匹配的“［”型凹槽c；摇摆节段的两端与相应的双壁钢套筒之间，通过摇摆节段端部的“［”型凹槽a与设置于双壁钢套筒的“［”型凹槽c相互嵌套而连接成一体；过渡节段的下端与相应的双壁钢套筒之间，通过过渡节段下端的“［”型凹槽a与设置于双壁钢套筒的“［”型凹槽c相互嵌套而连接成一体。作为本专利技术的进一步改进，单壁钢套筒的“［”型凹槽b，通过套筒顶板朝向套筒底部下凹，直至套筒底部边缘而形成；“［”型凹槽b与套筒底部边缘齐平的槽底设置用于安装粘滞阻尼器的底座，同时“［”型凹槽b横向设置用于锚固FRP筋的锚垫板，锚垫板中部位置设置粘滞阻尼器穿行的阻尼器预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩，包括桥墩结构主体，其特征在于，所述桥墩结构主体包括承台以及安装在承台上的若干预制混凝土墩柱节段，所述预制混凝土墩柱节段包括摇摆节段、过渡节段以及普通节段；其中：承台的上端嵌套于单壁钢套筒内；摇摆节段至少包括有一节，每一节摇摆节段的两端均通过嵌套的方式配装于双壁钢套筒内；过渡节段仅有一节，并仅在下端通过嵌套的方式与双壁钢套筒配装；处于最下端的摇摆节段，通过该摇摆节段下端嵌套的双壁钢套筒直接置于承台上端所嵌套的单壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构a；相邻的两节摇摆节段之间，通过处于上一节的摇摆节段下端所配装的双壁钢套筒直接置放于处于下一节的摇摆节段上端所配装的双壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构b；处于最上端的摇摆节段，通过过渡节段下端所配装的双壁钢套筒直接置放在该摇摆节段上端配装的双壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构b；普通节段直接置放于过渡节段的上端；所述桥墩结构主体，在连接结构a所对应的位置处，具有3个以上的环形均布的槽口向外的矩形凹槽a，该矩形凹槽a中具有横向布置的锚垫板；所述桥墩结构主体，在连接结构b所对应的位置处，具有3个以上的环形均布的槽口向外的矩形凹槽b；矩形凹槽a、b的槽口均通过钢护罩封接；且矩形凹槽a、b沿着桥墩结构主体轴向一一对应布置；矩形凹槽a、b均在拼接位置处分隔成两个槽口能够沿桥墩结构主体轴向相对移动的“［”型凹槽；桥墩结构主体沿着周向交错地均匀布置3组以上预应力FRP筋、定位钢筋，预应力FRP筋、定位钢筋均与桥墩结构主体的轴向平行，其中：预应力FRP筋的组数与每个矩形凹槽a的个数一致，每组预应力FRP筋包括两根，且各组预应力FRP筋的上端锚固于过渡节段，下端依次贯穿每个连接结构b的相应矩形凹槽b后，于矩形凹槽a中锚垫板固定；在每一个矩形凹槽b以及矩形凹槽a中，处于两根预应力FRP筋之间，均沿着轴向安装有一个粘滞阻尼器。...

【技术特征摘要】
1.一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩，包括桥墩结构主体，其特征在于，所述桥墩结构主体包括承台以及安装在承台上的若干预制混凝土墩柱节段，所述预制混凝土墩柱节段包括摇摆节段、过渡节段以及普通节段；其中：承台的上端嵌套于单壁钢套筒内；摇摆节段至少包括有一节，每一节摇摆节段的两端均通过嵌套的方式配装于双壁钢套筒内；过渡节段仅有一节，并仅在下端通过嵌套的方式与双壁钢套筒配装；处于最下端的摇摆节段，通过该摇摆节段下端嵌套的双壁钢套筒直接置于承台上端所嵌套的单壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构a；相邻的两节摇摆节段之间，通过处于上一节的摇摆节段下端所配装的双壁钢套筒直接置放于处于下一节的摇摆节段上端所配装的双壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构b；处于最上端的摇摆节段，通过过渡节段下端所配装的双壁钢套筒直接置放在该摇摆节段上端配装的双壁钢套筒上方，拼接而形成一活动的连接结构b；普通节段直接置放于过渡节段的上端；所述桥墩结构主体，在连接结构a所对应的位置处，具有3个以上的环形均布的槽口向外的矩形凹槽a，该矩形凹槽a中具有横向布置的锚垫板；所述桥墩结构主体，在连接结构b所对应的位置处，具有3个以上的环形均布的槽口向外的矩形凹槽b；矩形凹槽a、b的槽口均通过钢护罩封接；且矩形凹槽a、b沿着桥墩结构主体轴向一一对应布置；矩形凹槽a、b均在拼接位置处分隔成两个槽口能够沿桥墩结构主体轴向相对移动的“［”型凹槽；桥墩结构主体沿着周向交错地均匀布置3组以上预应力FRP筋、定位钢筋，预应力FRP筋、定位钢筋均与桥墩结构主体的轴向平行，其中：预应力FRP筋的组数与每个矩形凹槽a的个数一致，每组预应力FRP筋包括两根，且各组预应力FRP筋的上端锚固于过渡节段，下端依次贯穿每个连接结构b的相应矩形凹槽b后，于矩形凹槽a中锚垫板固定；在每一个矩形凹槽b以及矩形凹槽a中，处于两根预应力FRP筋之间，均沿着轴向安装有一个粘滞阻尼器。2.根据权利要求1所述内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩，其特征在于：承台呈“凸”字型，包括大端、小端；承台的大端在下、小端在上，且承台的小端沿着周向设有3个以上的“［”型凹槽a，所述承台具有“［”型凹槽a的小端通过嵌套的方式套接于单壁钢套筒内，且承台小端伸出定位钢筋。3.根据权利要求2所述内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩，其特征在于：所述单壁钢套筒包括套筒壁以及连接在套筒壁顶部边缘的套筒顶板；且单壁钢套筒在与承台的“［”型凹槽a对应位置处具有几何尺寸匹配的“［”型凹槽b；单壁钢套筒套接在承台小端外围，且单壁钢套筒与承台通过设置于承台小端的“［”型凹槽a与设置于单壁钢套筒的“［”型凹槽b相互嵌套而连接成一体。4.根据权利要求3所述内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩，其特征在于：所述摇摆节段的两端以及过渡节段的下端同样沿着周向设有3个以上的“［”型凹槽a；所述双壁钢套筒的环形间隙一端敞口、另一端封闭，包括圆形内钢套筒、外钢套筒以及将内、外钢套筒之间的环形间隙连接起来的环形钢板；且双壁钢套筒在与摇摆节段或者过渡节段的“［”型凹槽a对应位置处具有几何尺寸匹配的“［”型凹槽c；摇摆节段的两端与相应的双壁钢套筒之间，通过摇摆节段端部的“［”型凹槽a与设置于双壁钢套筒的“［”型凹槽c相互嵌套而连接成一体；过渡节段的下端与相应的双壁钢套筒之间，通过过渡节段下端的“［”型凹槽a与设置于双壁钢套筒的“［”型凹槽c相互嵌套而连接成一体。5.根据权利要求4所述内置预应力F...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文炜，宋元印，石劭阳，朱忠锋，郑宇宙，曹晓波，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32