【技术实现步骤摘要】
本技术涉及桥梁工程领域，具体来说涉及一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构。
技术介绍
1、桥梁作为交通网络中的枢纽工程，对经济发展和区域交流起到了重要作用，但是在地震作用下，钢筋混凝土桥梁结构塑性铰区域极易破坏，进而引起桥墩承载力下降，甚至会引起整桥的垮塌，导致交通运输线路中断，严重延误震后救灾工作的开展。鉴于此，基于震后可恢复功能或快速修复功能的新型桥墩结构是未来桥梁抗震的发展方向，这就要求桥墩塑性铰区不仅要保持较大的承载能力，还需要有较大的变形能力，同时要求其震后残余位移较小，且损伤破坏后易于修复更换。
2、ecc是基于微观力学和断裂力学原理设计的纤维增强水泥基复合材料。在纤维体积掺量为2％左右情况下，其极限拉应变能达到3％以上，具有明显应变－硬化及多缝开裂特性，且饱和状态多缝开裂裂缝宽度多小于0.1mm。因此ecc材料可通过大变形、多缝开裂和应变硬化耗散地震能量，其抗震性能好，具有强有力的耗能能力。在桥墩塑性铰区引入高性能ecc材料可以提高桥墩的承载力及变形能力，现有的桥墩结构中大都是将桥墩的部分采用ecc材料替换，这种方式虽然也能起到一定的抗震作用，但是抗震效果还是比较差，而且如果在地震中出现损坏，整个桥墩结构都需要进行维修，增加了维修的困难。
技术实现思路
1、为了解决桥墩塑性铰区域抗震性能不足及难以修复的问题，本技术提供一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，此桥墩结构可充分发挥ecc材料的高延性、高韧性及耗能良好等优点，提高桥墩结构的承载能力和延性，且塑性铰
2、为了达到上述技术目的，本技术提供了一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，所述桥墩结构包括桥墩主体、承台、多根耗能棒和多组ecc材料增强结构，所述桥墩主体包括上部节段桥墩结构和下部节段桥墩结构，所述上部节段桥墩结构包括上部桥墩主体和第一连接板，所述下部节段桥墩结构包括下部桥墩主体、第二连接板及下连接板，所述第一连接板和第二连接板通过第二螺栓连接；所述承台设置在下部节段桥墩结构正下方，承台与下部节段桥墩结构下端的下连接板通过第一螺栓相连；多组ecc材料增强结构均匀分布在下部节段桥墩结构外侧，并通过预应力筋穿过马凳筋与下部节段桥墩结构及承台相连；多个耗能棒竖向分布在ecc材料增强结构内，并与第一连接板、第二连接板及承台内部的固定装置连接。
3、本技术较优的技术方案：所述上部桥墩主体由混凝土、第一剪力钉和上部桥墩钢筋笼组成；所述上部桥墩主体下端设有截面呈l形的第一连接板，所述第一连接板侧面与上部桥墩钢筋笼相焊接，其底部表面设有多个与第二连接板相连的第一螺栓孔；所述第一剪力钉与第一连接板侧面相焊接，以实现结构内力的可靠传递。
4、本技术较优的技术方案：所述下部桥墩主体由混凝土、第二剪力钉和下部桥墩钢筋笼组成；所述下部桥墩主体上端设有截面呈l形的第二连接板，所述第二连接板的侧面与下部桥墩钢筋笼焊接，其表面预留多个与第一连接板相连的第二螺栓孔，并通过第二螺栓与第一连接板连接；所述第二剪力钉与第二连接板侧面相焊接，以实现内力的可靠传递；所述下连接板呈一字形，设置在下部桥墩主体下端，并与下部桥墩钢筋笼焊接，在下连接板的表面预留多个与承台连接的第三螺栓孔。
5、本技术较优的技术方案：所述ecc材料增强结构共有四组，对称布置在下部节段桥墩结构外侧，且ecc材料增强结构顶部与第二连接板底部相接位置设有高阻尼橡胶，每组ecc材料增强结构的竖向截面呈梯形；所述耗能棒等距分布在ecc材料增强结构内。
6、本技术较优的技术方案：所述承台与下部节段桥墩结构连接处设有矩形凹槽，所述矩形凹槽深度为300mm～500mm；所述矩形凹槽的周边承台上表面对称设有多个马凳筋。
7、本技术较优的技术方案：所述ecc材料增强结构对应预留多个耗能棒孔道，下部对应预留有预应力筋孔道，下端面设有马凳筋安装槽，所述马凳筋安装槽尺寸与马凳筋尺寸相匹配。
8、本技术较优的技术方案：所述耗能棒采用低屈服点软钢，每根耗能棒的上端设有外螺纹，通过螺栓与第一连接板及第二连接板相连，所述耗能棒下端设有外螺纹，与所述固定装置进行螺纹相连。
9、本技术较优的技术方案：所述预应力筋共有四根，每两根无粘结预应力筋笔直无弯折的贯穿相对的两组ecc材料增强结构及下部桥墩结构，两端分别通过夹片式锚具锚固于相对两组ecc材料增强结构的外表面。
10、本技术较优的技术方案：所述固定装置由钢板及钢筒组成，所述钢板及钢筒一体成型，或钢筒通过螺纹、焊接的方式固定连接在钢板上；所述钢板的边长不小于70d，d为纵向钢筋直径；所述钢筒内部设有内螺纹，所述钢筒内螺纹与所述耗能棒外螺纹相匹配。
11、本技术的有益效果：
12、1、本技术将桥墩主体设计成上部节段桥墩结构和下部节段桥墩结构，且上部节段桥墩结构和下部节段桥墩结构之间采用可拆卸连接。当下部节段桥墩结构发生严重破坏时，维修时只需要更换下部节段桥墩结构而保留上桥墩结构，能极大地降低了维修难度和维修成本。且维修时保留上部节段桥墩结构，既不会因维修而破坏与上部节段桥墩结构相连的主梁，又能够保障维修人员的安全。
13、2、本技术中的ecc材料增强结构通过预应力筋与桥墩主体相连，使ecc材料增强结构参与受力，充分利用ecc材料增强结构的高延性、高强度及耗能能力优异等特点，提高桥墩结构的变形能力及承载力。
14、3、本技术中的ecc材料增强结构不仅能为桥墩混凝土提供套箍效应，还可对桥墩结构起到良好的侧向约束作用，且其先于桥墩主体发生破坏，从而保护桥墩主体的完整性。
15、4、本技术中的耗能棒采用低屈服点软钢，可通过耗能棒拉压屈曲来消耗地震能量，且通过螺纹与桥墩主体及承台内部固定装置相连，待耗能棒发生损坏后可将其取下进行更换。
16、本技术能充分发挥ecc材料性能，可大幅提高桥墩承载力、延性及耗能能力，且塑性铰区域的ecc材料增强结构及下部节段桥墩结构易于更换，可降低震后桥墩维修难度及维修成本；且其施工工艺简单，施工机械小型轻便，工期较短，对于处于地震多发地带的桥梁结构具有较强的推广应用的价值。
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1.一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述桥墩结构包括桥墩主体、承台（8）、多根耗能棒（7）和多组ECC材料增强结构（3），所述桥墩主体包括上部节段桥墩结构和下部节段桥墩结构，所述上部节段桥墩结构包括上部桥墩主体（1）和第一连接板（5），所述下部节段桥墩结构包括下部桥墩主体（2）、第二连接板（6）及下连接板（18），所述第一连接板（5）和第二连接板（6）通过第二螺栓（13）连接；所述承台（8）设置在下部节段桥墩结构正下方，承台（8）与下部节段桥墩结构下端的下连接板（18）通过第一螺栓（12）相连；多组ECC材料增强结构（3）均匀分布在下部节段桥墩结构外侧，并通过预应力筋（4）穿过马凳筋（10）与下部节段桥墩结构及承台（8）相连；多个耗能棒（7）竖向分布在ECC材料增强结构（3）内，并与第一连接板（5）、第二连接板（6）及承台内部的固定装置（9）连接。
2.根据权利要求1所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述上部桥墩主体（1）由混凝土（28）、第一剪力钉（16）和上部桥墩钢筋笼（17）组成；所述上部桥墩主体（1）下端设有截面呈L形的
3.根据权利要求1或2所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述下部桥墩主体（2）由混凝土（28）、第二剪力钉（20）和下部桥墩钢筋笼（19）组成；所述下部桥墩主体（2）上端设有截面呈L形的第二连接板（6），所述第二连接板（6）的侧面与下部桥墩钢筋笼（19）焊接，其表面预留多个与第一连接板（5）相连的第二螺栓孔（27），并通过第二螺栓（13）与第一连接板（5）连接；所述第二剪力钉（20）与第二连接板（6）侧面相焊接，以实现内力的可靠传递；所述下连接板（18）呈一字形，设置在下部桥墩主体（2）下端，并与下部桥墩钢筋笼（19）焊接，在下连接板（18）的表面预留多个与承台连接的第三螺栓孔（29）。
4.根据权利要求1或2所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述ECC材料增强结构（3）共有四组，对称布置在下部节段桥墩结构外侧，且ECC材料增强结构（3）顶部与第二连接板（6）底部相接位置设有高阻尼橡胶（25），每组ECC材料增强结构（3）的竖向截面呈梯形；所述耗能棒（7）等距分布在ECC材料增强结构（3）内。
5.根据权利要求1或2所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述承台（8）与下部节段桥墩结构连接处设有矩形凹槽（23），所述矩形凹槽（23）深度为300mm～500mm；所述矩形凹槽（23）的周边承台上表面对称设有多个马凳筋（10）。
6.根据权利要求1或2所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述ECC材料增强结构（3）对应预留多个耗能棒孔道（21），下部对应预留有预应力筋孔道（22），下端面设有马凳筋安装槽（15），所述马凳筋安装槽（15）尺寸与马凳筋（10）尺寸相匹配。
7.根据权利要求1或2所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述耗能棒（7）采用低屈服点软钢，每根耗能棒（7）的上端设有外螺纹，通过螺栓与第一连接板（5）及第二连接板（6）相连，所述耗能棒（7）下端设有外螺纹，与所述固定装置（9）进行螺纹相连。
8.根据权利要求4所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述预应力筋（4）共有四根，每两根无粘结预应力筋（4）笔直无弯折的贯穿相对的两组ECC材料增强结构（3）及下部桥墩结构，两端分别通过夹片式锚具（11）锚固于相对两组ECC材料增强结构（3）的外表面。
9.根据权利要求7所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述固定装置（9）由钢板（24）及钢筒（14）组成，所述钢板（24）及钢筒（14）一体成型，或钢筒（14）通过螺纹、焊接的方式固定连接在钢板（24）上；所述钢板（24）的边长不小于70d，d为纵向钢筋直径；所述钢筒（14）内部设有内螺纹，所述钢筒（14）内螺纹与所述耗能棒（7）外螺纹相匹配。
...【技术特征摘要】
1.一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述桥墩结构包括桥墩主体、承台（8）、多根耗能棒（7）和多组ecc材料增强结构（3），所述桥墩主体包括上部节段桥墩结构和下部节段桥墩结构，所述上部节段桥墩结构包括上部桥墩主体（1）和第一连接板（5），所述下部节段桥墩结构包括下部桥墩主体（2）、第二连接板（6）及下连接板（18），所述第一连接板（5）和第二连接板（6）通过第二螺栓（13）连接；所述承台（8）设置在下部节段桥墩结构正下方，承台（8）与下部节段桥墩结构下端的下连接板（18）通过第一螺栓（12）相连；多组ecc材料增强结构（3）均匀分布在下部节段桥墩结构外侧，并通过预应力筋（4）穿过马凳筋（10）与下部节段桥墩结构及承台（8）相连；多个耗能棒（7）竖向分布在ecc材料增强结构（3）内，并与第一连接板（5）、第二连接板（6）及承台内部的固定装置（9）连接。
2.根据权利要求1所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述上部桥墩主体（1）由混凝土（28）、第一剪力钉（16）和上部桥墩钢筋笼（17）组成；所述上部桥墩主体（1）下端设有截面呈l形的第一连接板（5），所述第一连接板（5）侧面与上部桥墩钢筋笼（17）相焊接，其底部表面设有多个与第二连接板（6）相连的第一螺栓孔（26）；所述第一剪力钉（16）与第一连接板（5）侧面相焊接，以实现结构内力的可靠传递。
3.根据权利要求1或2所述的一种可替换耗能构件的节段拼装桥墩结构，其特征在于：所述下部桥墩主体（2）由混凝土（28）、第二剪力钉（20）和下部桥墩钢筋笼（19）组成；所述下部桥墩主体（2）上端设有截面呈l形的第二连接板（6），所述第二连接板（6）的侧面与下部桥墩钢筋笼（19）焊接，其表面预留多个与第一连接板（5）相连的第二螺栓孔（27），并通过第二螺栓（13）与第一连接板（5）连接；所述第二剪力钉（20）与第二连接板（6）侧面相焊接，以实现内力的可靠传递；所述下连接板（18）呈一字形，设置在下部桥墩主体（2）下端，并与下部桥墩钢筋笼（19）焊接，在下连接板（18）的表面预留多个与承台连接的第三螺栓孔（29...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨光煜，谢亮，王迪，李春磊，刘绍卿，潘中祺，谢佳海，尤涵锐，吴琪，叶子航，
申请(专利权)人：中冶武勘工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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