本發(fā)明專利技術公開了一種可更換復合板內置防屈曲支撐的橋墩耗能與防壓碎結構，利用可更換超高性能混凝土(Ultra?High?Performance?Concrete，UHPC)板內置防屈曲支撐來提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震作用激勵下的耗能能力和防止底節(jié)段壓碎。該結構在干接縫節(jié)段拼裝橋墩易損區(qū)即底節(jié)段四邊各布置兩塊UHPC板，利用精軋螺紋鋼筋施加預應力將UHPC板與底節(jié)段組合成整體，兩塊UHPC板之間預留管道，用于放置防屈曲支撐。本發(fā)明專利技術利用UHPC因摻入鋼纖維而具有“裂而不碎”的性質來防止內部底節(jié)段在地震作用激勵下被壓碎，利用UHPC結構密實的性質來防止管道內的防屈曲支撐發(fā)生銹蝕，防屈曲支撐則用于提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震作用激勵下的耗能能力。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及中高烈度區(qū)橋梁快速施工技術和抗震設計方法，特別涉及節(jié)段拼裝技術、體外預應力技術和利用金屬材料耗能的減震隔震技術，屬于土木工程領域。
技術介紹
干接縫節(jié)段拼裝橋墩因具有快速施工的優(yōu)勢和自復位能力，在包括港珠澳大橋和加拿大聯(lián)邦大橋在內的一些跨江跨海大橋中得到了工程應用。這一形式的橋墩是將墩身沿豎向分割成若干節(jié)段，縱向受力鋼筋在節(jié)段接縫處斷開，節(jié)段之間采用“干接縫”連接，或是在接縫處填充環(huán)氧樹脂來提高橋墩的耐久性，然后采用后張預應力的方式將節(jié)段連接成整體。國內外學者通過試驗和理論研究發(fā)現(xiàn)，干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震激勵下耗能能力較差，并且容易在底節(jié)段發(fā)生壓碎。為提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩的耗能能力，目前在工程實踐和科學研究中使用最多的方法是在干接縫節(jié)段拼裝橋墩中內置耗能鋼筋。這一方法雖然可以提高橋墩的耗能能力，但同時會導致震后橋墩的殘余變形增加，同時內置的耗能鋼筋在震后也不易更換。針對干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震激勵下底節(jié)段容易壓碎的問題，工程中應用最多的方法是對底節(jié)段混凝土增加約束來提高混凝土的變形能力，包括在底節(jié)段混凝土中增加箍筋用量、使用鋼管混凝土制作底節(jié)段或是在底節(jié)段混凝土外部包裹FRP，這一方法確實能夠減輕底節(jié)段在地震激勵下的損傷程度，但損傷的混凝土也存在震后不易更換的問題。
技術實現(xiàn)思路
技術問題：本專利技術的目的是提供一種可更換復合超高性能混凝土(UltraHighPerformanceConcrete，UHPC)板內置防屈曲支撐的橋墩耗能與防壓碎結構，利用可更換UHPC板內置防屈曲支撐來提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震作用激勵下的耗能能力和防止底節(jié)段壓碎，使用該結構不僅可以提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震激勵下耗能能力和防止底節(jié)段壓碎，而且能夠通過在震后更換受損的UHPC板和其中內置的防屈曲支撐來快速修復受損橋墩，及時恢復橋梁的使用功能。技術方案：本專利技術是一種可更換復合板內置防屈曲支撐的橋墩耗能與防壓碎結構，該結構在橋墩底節(jié)段四邊外側各布置兩塊相疊合的UHPC板，兩塊UHPC板之間預留管道，管道內放置兩塊相疊合的約束鋼板，在兩約束鋼板之間設置耗能芯板組成防屈曲支撐；兩約束鋼板通過螺栓和螺母連接固定，預留管道的內尺寸略大于約束鋼板的外尺寸；精軋螺紋鋼筋穿過橋墩底節(jié)段兩側的UHPC板，其兩端通過高強螺母和鋼墊片錨固，UHPC板與橋墩底節(jié)段通過精軋螺紋鋼筋施加預應力將兩者組合成整體；所述的耗能芯板上、下端通過端部預留孔洞分別與上部節(jié)段和承臺內的預埋鋼棒相連。所述的橋墩底節(jié)段及UHPC板與上部節(jié)段之間需設置橡膠墊層，防止在地震作用激勵下由于橋墩底節(jié)段的碰撞造成上部節(jié)段發(fā)生損傷，上部節(jié)段在與橋墩底節(jié)段接縫處要增加壁厚，向上壁厚逐漸減小。所述的UHPC板需要使用摻入微細鋼纖維的UHPC進行制作。所述的耗能芯板端部設置加勁肋。所述的預埋鋼棒與預留孔洞連接段直徑小于預留孔洞直徑，其余段直徑大于預留孔洞直徑。有益效果：本專利技術對比已有技術具有以下優(yōu)點：1.該專利技術采用能力保護原理將易損區(qū)與受保護區(qū)進行分離，利用精軋螺紋鋼筋施加預應力將作為易損區(qū)的UHPC板與作為受保護區(qū)的內部底節(jié)段組合成整體，可在震后通過精軋螺紋鋼筋的放松和重新張拉，實現(xiàn)對受損UHPC板的快速更換。2.易損區(qū)采用UHPC板，可以充分利用UHPC因摻入鋼纖維而具有的“裂而不碎”的性質以及因結構密實而具有的耐腐蝕的性質。3.在橋墩底節(jié)段四邊分別設置兩塊可更換UHPC板，用于放置防屈曲支撐的預留管道設置在兩塊UHPC板之間，這樣的做法既有利于震后對防屈曲支撐進行觀察和更換，也有利于防止防屈曲支撐銹蝕。4.防屈曲支撐外部約束鋼板尺寸要稍小于預留管道的尺寸，耗能芯板的上、下端通過端部預留孔洞分別與上部節(jié)段和承臺內的預埋鋼筋相連，預埋鋼棒與預留孔洞連接段直徑小于預留孔洞直徑，其余部分直徑大于預留孔洞直徑，這樣只需在外側使用螺母就能將耗能芯板端部固定，需要的施工空間小，既有利于震后對防屈曲支撐的更換，也保證了耗能芯板在地震作用激勵下可以自由變形。5.干接縫節(jié)段拼裝橋墩底節(jié)段及UHPC板與上部節(jié)段之間需設置橡膠墊層，防止地震作用激勵下由于底節(jié)段的碰撞造成上部節(jié)段發(fā)生損傷，這樣就保證了橋墩可能發(fā)生的損傷只集中在可更換的UHPC板，有利于震后及時恢復橋梁的使用功能，為抗震救災贏得時間。附圖說明圖1是本專利技術實施例構造剖面圖；圖2是本專利技術實施例構造俯視圖；圖3是本專利技術實施例中防屈曲支撐構造圖。圖中標號說明：1-橋墩底節(jié)段、2-UHPC板、3-預留管道、4-耗能芯板、5-約束鋼板、6-螺栓、7-螺母、8-加勁肋、9-精軋螺紋鋼筋、10-高強螺帽、11-鋼墊片、12-耗能芯板端部預留孔洞、13-上部節(jié)段、14-預埋鋼棒、15-橡膠墊層。具體實施方式本專利技術是一種利用可更換UHPC板內置防屈曲支撐來提高干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震作用激勵下的耗能能力和防壓碎底節(jié)段壓碎的結構，該結構需要使用可更換UHPC板、耗能芯板、約束鋼板、精軋螺紋鋼筋、螺栓、螺母、高強螺母、鋼墊片、預埋鋼棒和橡膠墊層。所述的可更換UHPC板在橋墩底節(jié)段四邊分別設置兩塊，兩塊UHPC板之間預留管道，用于放置由耗能芯板和約束鋼板組成的防屈曲支撐，耗能芯板和約束鋼板通過螺栓和螺母連接，將所述的管道以橋墩中心呈對稱分布。所述的可更換UHPC板與內部底節(jié)段通過精軋螺紋鋼筋施加預應力組合成整體，通過計算得到可更換UHPC板的厚度，利用UHPC因摻入鋼纖維具有“裂而不碎”的性質，保證震后可更換UHPC板僅發(fā)生局部損傷而不致發(fā)生大面積壓碎，同時內部底節(jié)段仍保持完好，足夠支撐上部恒載和連接不同節(jié)段所施加預應力，通過震后更換UHPC板可以快速恢復橋墩。所述的預留管道尺寸略大于約束鋼板的尺寸，其中耗能芯板上、下端通過預留孔洞分別與上部節(jié)段和承臺內的預埋鋼棒相連，預埋鋼棒端部直徑略小于耗能芯板端部的預留孔洞直徑，其余部分直徑則大于預留孔洞直徑，預埋鋼棒穿過預留孔洞，則耗能芯板端部一側抵住預埋鋼棒直徑增加段，另一側使用螺母將耗能芯板固定。干接縫節(jié)段拼裝橋墩在地震作用激勵下會在水平方向發(fā)生搖擺，使得耗能芯板受到反復拉壓而發(fā)生彈塑性變形，達到耗能的目的，其中防屈曲支撐中的約束鋼板起到防止耗能芯板發(fā)生屈曲破壞的作用，耗能芯板與約束鋼板之間留有微小孔隙，保證耗能芯板在受壓時具有一定的膨脹空間。所述的可更換UHPC板中的管道及防屈曲本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種可更換復合板內置防屈曲支撐的橋墩耗能與防壓碎結構，其特征在于，該結構在橋墩底節(jié)段(1)四邊外側各布置兩塊相疊合的UHPC板(2)，兩塊UHPC板(2)之間預留管道(3)，管道(3)內放置兩塊相疊合的約束鋼板(5)，在兩約束鋼板(5)之間設置耗能芯板(4)組成防屈曲支撐；兩約束鋼板(5)通過螺栓(6)和螺母(7)連接固定，預留管道(3)的內尺寸略大于約束鋼板(5)的外尺寸；精軋螺紋鋼筋(9)穿過橋墩底節(jié)段(1)兩側的UHPC板(2)，其兩端通過高強螺母(10)和鋼墊片(11)錨固，UHPC板(2)與橋墩底節(jié)段(1)通過精軋螺紋鋼筋(9)施加預應力將兩者組合成整體；所述的耗能芯板(4)上、下端通過端部預留孔洞(12)分別與上部節(jié)段(13)和承臺內的預埋鋼棒(14)相連。所述的橋墩底節(jié)段(1)及UHPC板(2)，與上部節(jié)段(13)之間需設置橡膠墊層(15)，防止在地震作用激勵下由于橋墩底節(jié)段(1)的碰撞造成上部節(jié)段(13)發(fā)生損傷，上部節(jié)段(13)在與橋墩底節(jié)段(1)接縫處要增加壁厚，向上壁厚逐漸減小。
【技術特征摘要】
1.一種可更換復合板內置防屈曲支撐的橋墩耗能與防壓碎結構，其特征在于，
該結構在橋墩底節(jié)段(1)四邊外側各布置兩塊相疊合的UHPC板(2)，兩塊UHPC
板(2)之間預留管道(3)，管道(3)內放置兩塊相疊合的約束鋼板(5)，在兩約束
鋼板(5)之間設置耗能芯板(4)組成防屈曲支撐；兩約束鋼板(5)通過螺栓(6)
和螺母(7)連接固定，預留管道(3)的內尺寸略大于約束鋼板(5)的外尺寸；精
軋螺紋鋼筋(9)穿過橋墩底節(jié)段(1)兩側的UHPC板(2)，其兩端通過高強螺母(10)
和鋼墊片(11)錨固，UHPC板(2)與橋墩底節(jié)段(1)通過精軋螺紋鋼筋(9)施
加預應力將兩者組合成整體；
所述的耗能芯板(4)上、下端...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王景全，王震，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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