一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系及施工方法，该自复位桥梁墩柱结构体系包括：桥墩柱，其四周包覆有桥墩预埋件并由桥台承载，桥台与桥墩柱通过无粘结预应力钢筋连接；分级耗能装置，嵌于桥墩预埋件的外壁面并与桥墩柱和桥台可拆卸连接；分级耗能装置包括第一耗能板和第二耗能板，第一耗能板至少一侧面上设置有多个凸起部，第二耗能板上设置有与凸起部对应的凹槽部，第一耗能板嵌于桥墩预埋件的外壁面内；第二耗能板设置于第一耗能板外侧并与桥墩预埋件可拆卸连接；第一耗能板与第二耗能板之间的缝隙灌浆形成混凝土耗能部。本发明专利技术减少了自复位桥梁墩柱结构体系震后修复时间和降低了修复成本，大幅增强其耐用性。

【技术实现步骤摘要】
一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系及施工方法
本专利技术属于桥梁工程领域，具体涉及一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系及施工方法。
技术介绍
近年来发生的多次大地震，诸如北岭地震、阪神地震和2008年的汶川地震，均对地震区的桥梁造成了巨大的破坏。而桥梁作为交通枢纽生命线的关键环节，在抗震救灾中担任着运输援救物资、抢救生命的重大责任，研究桥梁新型抗震体系的意义重大。严重的结构破坏常常导致桥梁在几个月之后才得以修复使用，因此交通生命线桥梁的破坏，除了直接的基础设施损失之外，更是间接造成了难以估量的社会经济损失。从而人们对桥墩的抗震设计理念和结构形式提出了新的要求，研究表明残余变形可作为一项重要且有效的地震损伤指标和抵御余震的关键性指标。诚然，延性设计能够使桥梁在强震中免于倒塌，然而其塑性变形能力也恰恰导致了其结构破坏的不可修复性，延性桥墩容易因为震后残余变形超过限值无法继续服役。为此，亟需设计出一种将弹性自复位能力和塑性耗能能力有效结合起来的新型自复位桥梁墩柱结构体系。
技术实现思路
本专利技术为了解决
技术介绍
中所提出的技术问题，提供了一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系及施工方法，该自复位桥梁墩柱结构体系将弹性自复位能力和塑性耗能能力有效结合起来，在强震中能够提供足够的抗压强度、消能作用，并且损坏后可以及时更换的耗能装置，大幅降低维修时间和维修成本。本专利技术的技术方案为：一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，包括：桥墩柱，其四周包覆有桥墩预埋件；桥台，设置于所述桥墩下方用于承载所述桥墩柱，所述桥台与所述桥墩柱通过具有弹性复位功能的无粘结预应力钢筋连接；分级耗能装置，嵌于所述桥墩预埋件的外壁面并与所述桥墩柱和所述桥台可拆卸连接；所述分级耗能装置包括第一耗能板和第二耗能板，所述第一耗能板至少一侧面上设置有多个凸起部，所述第二耗能板上设置有与所述凸起部对应的凹槽部，所述第一耗能板嵌于所述桥墩预埋件的外壁面内并与所述桥台可拆卸连接；所述第二耗能板设置于所述第一耗能板外侧并与所述桥墩预埋件可拆卸连接，且所述凸起部嵌于所述凹槽部；所述第一耗能板与所述第二耗能板、所述桥墩柱之间的缝隙灌浆形成混凝土耗能部。进一步优选的，所述第二耗能板上开设有多个灌浆孔。进一步优选的，设置多个所述分级耗能装置，多个所述分级耗能装置沿所述桥墩柱周向均布设置。进一步优选的，所述桥墩预埋件2的外壁面内预留有用于嵌设所述分级耗能装置的缺口。进一步优选的，所述桥台由上钢板和下钢板以及设置于两者之间的连接钢板组成，所述桥墩柱安装于所述上钢板上。进一步优选的，所述桥墩柱底部还预埋有底部预埋件，所述底部预埋件朝向所述桥台凸出形成第一限位部，所述上钢板中部朝向所述下钢板内凹形成与所述第一限位部对应配合的第二限位部，所述第一限位部嵌设于所述第二限位部内用于限制所述桥墩柱的侧移。进一步优选的，所述桥墩柱和所述桥台浇筑时，其内预留钢筋孔道，所述无粘结预应力钢筋穿过所述钢筋孔道贯穿所述桥墩柱和所述桥台。进一步优选的，所述第一耗能板底部和所述第二耗能板上端均预留螺栓孔，所述第一耗能板、所述第二耗能板分别通过高强度螺栓与所述桥台、所述桥墩柱可拆卸连接。一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系的施工方法，用于加工权利要求1-8中任意一种所述的内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，具体步骤如下：S1：所述桥墩柱和所述桥台采用现浇或预制方式施工；浇筑时所述桥墩柱和所述桥台内预留钢筋孔洞，且所述桥台的钢筋孔洞与所述桥墩柱的钢筋孔洞严格对齐；所述桥墩预埋件的外壁面预留用于安装所述分级耗能装置的缺口；S2：所述第一耗能板安装于所述缺口内并通过高强度螺栓与所述桥台连接，所述第二耗能板安装于所述第一耗能板外侧，所述凹槽部与所述凸部对应嵌合；所述第二耗能板通过高强度螺栓与所述桥墩预埋件连接；S3：通过所述第二耗能板的灌浆孔灌浆于第一耗能板与第二耗能板、桥墩柱之间的缝隙，形成混凝土耗能部；S4：无粘结预应力钢筋通过预留的钢筋孔洞贯穿连接桥墩柱和桥台并锚固于所述桥台，完成自复位桥梁墩柱结构体系的施工。本专利技术提供了一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系及其施工方法，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过设置分级耗能装置，第一耗能板的凸起部和第二耗能板凹槽部相互嵌设配合，且两者之间灌浆形成混凝土耗能部，当发生地震时，桥墩会沿桥梁的宽度方向发生左右偏转倾斜，首先利用混凝土耗能部的优异的抗压性能实现预耗能，混凝土被压碎抵消部分地震能量；进一步的第一耗能板和第二耗能板继续塑性变形，直至凸起部和凹槽部相互碰撞，沿桥墩纵向，多个凸起部与多个凹槽部实现分级耗能，消散地震输入结构体系中的能量，使得桥墩柱和桥台维持在弹性状态，从而有效地保护了桥梁墩柱结构，实现良好的抗震效果。当地震结束后，若分级耗能装置塑性变形严重，只需更换新的分级耗能装置即可恢复桥梁墩柱结构的抗争性能，大幅减少了震后修复的时间和降低了修复成本，大幅增强此桥梁墩柱结构体系的耐用性和震后可快速修复性能，是对传统墩柱节点体系的突破和发展。附图说明结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本专利技术的上述及其他特征和优点，其中：图1为本专利技术中内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系的示意图；图2为图1的A-A截面图；图3为本专利技术中的分级耗能装置的结构示意图；图4为本专利技术中桥台的结构示意图；图5为本专利技术中分级耗能装置和桥墩预埋件、桥台的连接示意图。符号说明：1-桥墩柱；2-桥墩预埋件；3-分级耗能装置；301-第一耗能板；302-凸起部；303-第二耗能板；304-凹槽部；305-灌浆孔；4-桥台；401-上钢板；402-下钢板；403-连接钢板；404-第一限位部；405-第二限位部；5-无粘结预应力钢筋；6-钢筋孔道；7-底部预埋件；8-纵筋。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。参阅图1-5，本实施例提供了一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，包括：桥墩柱1，其四周包覆有桥墩预埋件2；桥台4，设置于桥墩下方用于承载桥墩柱1，桥台4与桥墩柱1通过具有弹性复位功能的无粘结预应力钢筋5连接；分级耗能装置3，嵌于桥墩柱1预埋件的外壁面并与桥墩柱1和桥台4可拆卸连接；分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，其特征在于，包括：/n桥墩柱，其四周包覆有桥墩预埋件；/n桥台，设置于所述桥墩下方用于承载所述桥墩柱，所述桥台与所述桥墩柱通过具有弹性复位功能的无粘结预应力钢筋连接；/n分级耗能装置，嵌于所述桥墩预埋件的外壁面并与所述桥墩柱和所述桥台可拆卸连接；/n所述分级耗能装置包括第一耗能板和第二耗能板，所述第一耗能板至少一侧面上设置有多个凸起部，所述第二耗能板上设置有与所述凸起部对应的凹槽部，所述第一耗能板嵌于所述桥墩预埋件的外壁面内并与所述桥台可拆卸连接；所述第二耗能板设置于所述第一耗能板外侧并与所述桥墩预埋件可拆卸连接，且所述凸起部嵌于所述凹槽部；所述第一耗能板与所述第二耗能板、所述桥墩柱之间的缝隙灌浆形成混凝土耗能部。/n

【技术特征摘要】
1.一种内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，其特征在于，包括：
桥墩柱，其四周包覆有桥墩预埋件；
桥台，设置于所述桥墩下方用于承载所述桥墩柱，所述桥台与所述桥墩柱通过具有弹性复位功能的无粘结预应力钢筋连接；
分级耗能装置，嵌于所述桥墩预埋件的外壁面并与所述桥墩柱和所述桥台可拆卸连接；
所述分级耗能装置包括第一耗能板和第二耗能板，所述第一耗能板至少一侧面上设置有多个凸起部，所述第二耗能板上设置有与所述凸起部对应的凹槽部，所述第一耗能板嵌于所述桥墩预埋件的外壁面内并与所述桥台可拆卸连接；所述第二耗能板设置于所述第一耗能板外侧并与所述桥墩预埋件可拆卸连接，且所述凸起部嵌于所述凹槽部；所述第一耗能板与所述第二耗能板、所述桥墩柱之间的缝隙灌浆形成混凝土耗能部。


2.根据权利要求1所述的内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，其特征在于，所述第二耗能板上开设有多个灌浆孔。


3.根据权利要求1所述的内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，其特征在于，设置多个所述分级耗能装置，多个所述分级耗能装置沿所述桥墩柱周向均布设置。


4.根据权利要求1或3所述的内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，其特征在于，所述桥墩预埋件的外壁面内预留有用于嵌设所述分级耗能装置的缺口。


5.根据权利要求1所述的内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，其特征在于，所述桥台由上钢板和下钢板以及设置于两者之间的连接钢板组成，所述桥墩柱安装于所述上钢板上。


6.根据权利要求5所述的内置分级耗能装置的自复位桥梁墩柱结构体系，其特征在于，所述桥墩柱底...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文胜，孙文刚，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31