一种耗能减震桥墩结构及其施工方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耗能减震桥墩结构及其施工方法和应用，结构包括空心桥墩、横梁、碟簧自复位耗能器、橡胶隔震垫层、泡沫混凝土柱，所述泡沫混凝土柱设置在空心桥墩中间，所述空心桥墩与泡沫混凝土柱之间间隔地设置横梁，所述横梁与泡沫混凝土柱之间用碟簧自复位耗能器连接，所述碟簧自复位耗能器与横梁之间、与泡沫混凝土柱之间均为螺栓连接，且中间均垫有一层橡胶隔震垫层。本发明专利技术实现了桥墩结构在地震荷载作用下各方向的耗能减震与自复位能力，提高了桥梁结构的抗震能力，具有良好的经济效益与工程应用前景；本发明专利技术浇筑空心桥墩的同时浇筑泡沫混凝土柱和横梁，泡沫混凝土柱加筋，提升结构承载能力，结构简单，施工方便。

【技术实现步骤摘要】
一种耗能减震桥墩结构及其施工方法和应用
本专利技术涉及了一种基于泡沫混凝土吸能减震功能的桥墩结构，具体涉及一种适用于桥梁工程桥墩地震反应控制的结构，属于桥梁抗震和桥梁减隔震

技术介绍
我国是一个震灾严重的国家，具有地震频度高、强度大、震源浅、分布广等特点，因此，如何提高桥梁的抗震能力，降低地震对桥梁结构的破坏，这给桥梁的抗震设计带来了极大的挑战。鉴于地震对于桥梁有严重的破坏作用，在桥梁设计时会考虑如利用减隔震支座，设置基础隔震层以及主动或被动的结构减震等措施来提高桥梁的抗震性能，并满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震结构设计要求。目前开发和应用阻尼器抑制结构的振动一直是桥梁抗震等领域的前沿研究课题。中国专利技术专利CN201910595530.8公开了一种装配式抗震桥墩，包括由若干个节段从下至上依次拼装形成的桥墩本体，所述桥墩本体的侧面至少设置有一根竖直的减震梁，所述减震梁与桥墩本体之间设置有阻尼器，减震梁通过在其一侧设置的若干支梁分别与若干节段固定连接，支梁水平设置与减震梁相互垂直，在节段受到地震或者其他水平方向的力进行激励时，节段之间相互错动，通过支梁对减震梁产生向外的作用力，作用力最终通过减震梁传递到阻尼器上，通过阻尼器进行减震消能，达到消除剪切力的作用效果。虽然该专利相互之间可以互相联动进行减震耗能，抗震效果好，寿命高，但是桥墩的自复位能力较弱，桥梁的安全性还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耗能减震桥墩结构及其施工方法和应用，该结构可以实现在强震作用下地震能量的耗散，提升桥墩自复位能力，保障桥梁的安全。为了达到上述的目的，本专利技术采取如下技术方案：一种耗能减震桥墩结构，包括空心桥墩、横梁、碟簧自复位耗能器、橡胶隔震垫层、泡沫混凝土柱，所述泡沫混凝土柱设置在空心桥墩中间，所述空心桥墩与泡沫混凝土柱之间间隔地设置横梁，所述横梁与泡沫混凝土柱之间用碟簧自复位耗能器连接，所述碟簧自复位耗能器与横梁之间、与泡沫混凝土柱之间均为螺栓连接，且中间均垫有一层橡胶隔震垫层。进一步的，所述横梁一共设置五层，空心桥墩上部等距离设置3~4层，下部等距离设置1~2层，其中上部每层之间的间隔距离比下部每层之间的间隔距离小，所述下部每层之间的间隔距离不超过10米。由于在地震作用下，桥墩上部位移大于下部位移，所以上部设置3~4层横梁，下部设置1~2层横梁，遵循上部布置比下部多的原则。进一步的，所述每层横梁与泡沫混凝土柱设四个方向的连接，相邻连接之间呈90°角。进一步的，所述碟簧自复位耗能器由固定钢板、碟簧、内管、挡板、内部挡板组成，所述固定钢板上分布有螺栓孔，所述挡板套在内管上，可以移动，且不会脱离内管。进一步的，所述泡沫混凝土柱和横梁并空心桥墩一起浇筑。上述耗能减震桥墩结构的施工方法，包括如下步骤：1）空心桥墩和泡沫混凝土柱采用分层法施工，由工厂统一制作空心桥墩和泡沫混凝土模具，模具采用2层布置，每层高3~5米，以墩身作为支承主体，上层模板支承在下层模板上，当下层混凝土达到拆模强度后，用吊机配合自下而上将模板拆除，接续支立，循环交替上升；2）模具里包含横梁的浇筑，每层浇筑完成后，搭设工作平台，在横梁与泡沫混凝土柱之间装碟簧自复位耗能器，碟簧自复位耗能器与横梁和泡沫混凝土柱连接之间垫一层橡胶隔震垫层，如此循环往复，完成耗能减震桥墩的浇筑。上述耗能减震桥墩结构的应用是：在地震的作用下结构产生相对位移，推动挡板挤压碟簧，使碟簧自复位耗能器开始工作，内部碟簧变形从而消耗地震能量，碟簧自复位耗能器与泡沫混凝土柱相互挤压碰撞，泡沫混凝土柱吸收碟簧自复位耗能器未能消耗的能量；当地震停止之后碟簧反弹从而提升空心桥墩的自复位能力。本专利技术的一种耗能减震桥墩结构与现有技术相比，具有以下有益效果：1）碟簧自复位耗能器具有耗能的作用和提升桥墩自复位的能力，并能提高桥墩结构在地震作用下的稳定性，具有良好的经济效益与工程应用前景；2）泡沫混凝土柱是一种吸能材料，能够吸收碟簧自复位耗能器未能消耗的能量；3）碟簧自复位耗能器与泡沫混凝土柱的连接有四个方向，能够更好的适应地震荷载方向的任意性；4）本专利技术浇筑空心桥墩的同时浇筑泡沫混凝土柱和横梁，泡沫混凝土柱加筋，提升结构承载能力，结构简单，施工方便。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明：图1为本专利技术一种耗能减震桥墩结构的示意图；图2为本专利技术一种耗能减震桥墩结构的俯视图；图3为碟簧自复位耗能器结构立体图；图4为碟簧自复位耗能器正视图。图中：1.空心桥墩；2.横梁；3.碟簧自复位耗能器；4.橡胶隔震垫层；5.泡沫混凝土柱；6.螺栓孔；7.碟簧；8.内管；9.挡板；10.固定钢板；11.内部挡板。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。实施例1如图1至2所示，本专利技术的一种耗能减震桥墩结构，包括空心桥墩1、横梁2、碟簧自复位耗能器3、橡胶隔震垫层4、泡沫混凝土柱5，所述泡沫混凝土柱5设置在空心桥墩1中间，所述空心桥墩1与泡沫混凝土柱5之间间隔地设置横梁2，所述横梁2与泡沫混凝土柱5之间用碟簧自复位耗能器3连接，所述碟簧自复位耗能器3与横梁2之间、与泡沫混凝土柱5之间均为螺栓连接，且中间均垫有一层橡胶隔震垫层4。具体的，所述横梁2一共设置五层，因为在地震荷载作用下桥墩的上部位移要比下部大，遵循上部布置比下部多的原则，空心桥墩1上部等距离设置3~4层，下部等距离设置1~2层，其中上部每层之间的间隔距离比下部每层之间的间隔距离小，所述下部每层之间的间隔距离不超过10米。具体的，所述每层横梁2与泡沫混凝土柱5设四个方向的连接，相邻连接之间呈90°角。如图3至4所示，所述碟簧自复位耗能器3由固定钢板10、碟簧7、内管8、挡板9、内部挡板11组成，所述固定钢板10上分布有螺栓孔6，所述挡板9套在内管8上，可以移动，且不会脱离内管8。具体的，所述泡沫混凝土柱5和横梁2并空心桥墩1一起浇筑。这种耗能减震桥墩结构的施工方法，包括如下步骤：1）空心桥墩1和泡沫混凝土柱5采用分层法施工，由工厂统一制作空心桥墩和泡沫混凝土模具，模具采用2层布置，每层高3~5米，以墩身作为支承主体，上层模板支承在下层模板上，当下层混凝土达到拆模强度后，用吊机配合自下而上将模板拆除，接续支立，循环交替上升；2）模具里包含横梁2的浇筑，每层浇筑完成后，搭设工作平台，在横梁2与泡沫混凝土柱5之间装碟簧自复位耗能器3，碟簧自复位耗能器3与横梁2和泡沫混凝土柱5连接之间垫一层橡胶隔震垫层4，如此循环往复，完成耗能减震桥墩的浇筑。这种耗能减震桥墩结构的应用是：在地震的作用下结构产生相对位移，推动挡板9挤压碟簧7，使碟簧自复位耗能器3开始工作，内部碟簧7变形从而消耗地震能量，碟簧自复位耗能器3与泡沫混凝土柱5相互挤压碰撞，泡沫混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耗能减震桥墩结构，其特征在于，包括空心桥墩（1）、横梁（2）、碟簧自复位耗能器（3）、橡胶隔震垫层（4）、泡沫混凝土柱（5），所述泡沫混凝土柱（5）设置在空心桥墩（1）中间，所述空心桥墩（1）与泡沫混凝土柱（5）之间间隔地设置横梁（2），所述横梁（2）与泡沫混凝土柱（5）之间用碟簧自复位耗能器（3）连接，所述碟簧自复位耗能器（3）与横梁（2）之间、与泡沫混凝土柱（5）之间均为螺栓连接，且中间均垫有一层橡胶隔震垫层（4）。/n

【技术特征摘要】
1.一种耗能减震桥墩结构，其特征在于，包括空心桥墩（1）、横梁（2）、碟簧自复位耗能器（3）、橡胶隔震垫层（4）、泡沫混凝土柱（5），所述泡沫混凝土柱（5）设置在空心桥墩（1）中间，所述空心桥墩（1）与泡沫混凝土柱（5）之间间隔地设置横梁（2），所述横梁（2）与泡沫混凝土柱（5）之间用碟簧自复位耗能器（3）连接，所述碟簧自复位耗能器（3）与横梁（2）之间、与泡沫混凝土柱（5）之间均为螺栓连接，且中间均垫有一层橡胶隔震垫层（4）。


2.根据权利要求1所述的耗能减震桥墩结构，其特征在于，所述横梁（2）一共设置五层，空心桥墩（1）上部等距离设置3~4层，下部等距离设置1~2层，其中上部每层之间的间隔距离比下部每层之间的间隔距离小，所述下部每层之间的间隔距离不超过10米。


3.根据权利要求2所述的耗能减震桥墩结构，其特征在于，所述每层横梁（2）与泡沫混凝土柱（5）设四个方向的连接，相邻连接之间呈90°角。


4.根据权利要求1所述的耗能减震桥墩结构，其特征在于，所述碟簧自复位耗能器（3）由固定钢板（10）、碟簧（7）、内管（8）、挡板（9）、内部挡板（11）组成，所述固定钢板（10）上分布有螺栓孔（6），所述挡板（9）套在内管（8）上，可以移动，且不会脱离内管（8）。

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，李亮亮，张煜，何乃福，葛彬，叶至韬，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32