一種新型薄壁空心橋墩地震損傷控制體系的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及新型橋梁結構體系，特別涉及利用預應力筋、高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)和鋼板耗能裝置的薄壁空心橋墩。
【背景技術】
[0002]薄壁空心橋墩廣泛應用于高墩大跨橋梁結構，屬于交通生命線工程的“咽喉”，一旦震后發(fā)生損壞，將造成極為嚴重的損失。薄壁空心橋墩的抗震薄弱點集中體現(xiàn)在:(I)由于薄壁空心橋墩一般為高墩，即使很小的殘余位移角，也能引起很大的墩頂側向變形，因此控制此類結構的震后殘余位移極為重要。(2)薄壁空心橋墩抗剪、抗扭能力弱，地震下易發(fā)生剪切及扭轉破壞，且薄壁結構易發(fā)生局部及整體失穩(wěn)破壞。(3)大量薄壁空心橋墩底部位于水下，地震作用下一旦開裂，會對橋墩耐久性造成嚴重影響，且震后修復極為困難。
[0003]綜上可以看出，薄壁空心橋墩具有較高的地震危險性，采取必要的設計手段和方法，以提高這種結構的抗震能力，減少薄壁空心橋墩的地震損傷破壞，對保證高墩大跨橋梁結構抗震安全具有十分重要的意義。控制薄壁空心橋墩地震損傷破壞，是非常具有應用前景的技術。
[0004]目前鋼筋混凝土橋墩地震損傷控制的手段主要為采用減隔震支座等裝置，但高墩大跨橋梁結構一般采用連續(xù)剛構形式，空心墩頂與主梁固結，不設置支座。因此對這種橋墩的地震損傷控制較為困難。2008年汶川大地震中，廟子坪大橋的薄壁空心橋墩發(fā)生開裂破壞，由于部分橋墩位于水下，耐久性得不到滿足而必須進行修復，花費代價巨大。因此，采用合適的地震損傷控制設計方法以減輕薄壁空心橋墩的地震損傷破壞，一直是工程師們追求的目標，也是沒有解決好的問題。
【發(fā)明內容】
[0005]本實用新型針對上述技術問題，提出一種能夠有效控制地震損傷的新型薄壁空心橋墩結構體系。
[0006]為達到以上目的，通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]一種新型薄壁空心橋墩地震損傷控制體系，包括:橋墩底座，設置于橋墩底座上端面的薄壁空心墩，高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面，無粘結預應力筋和鋼耗能件；
[0008]高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面設置于薄壁空心墩下部內側和外側；
[0009]薄壁空心墩內部沿墩高通過螺栓和鋼墊板固定有大于等于I個鋼耗能件；
[0010]無粘結預應力筋下部錨固于橋墩底座，上部錨固于由下至上第一個鋼耗能件的中心;
[0011]鋼耗能件為縱向截面“H”型鋼材，其中鋼耗能件中心平板與外側垂直壁之間設置有加勁肋；
[0012]采用上述技術方案的本實用新型，薄壁空心墩下部豎向設置無粘結預應力筋提供橋墩震后的自復位能力，可大大減少橋墩震后殘余位移和混凝土殘余裂縫寬度；
[0013]薄壁空心墩底部位置內、外兩側設置高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面，減少了薄壁空心墩底部截面軸壓比，增加了薄壁空心墩的抗剪和抗彎能力；
[0014]同時，高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面具有顯著的抗開裂能力，裂縫寬度會非常小，進一步保護了薄壁空心墩免于外部水分、氯離子侵蝕造成的危害；可大大提高薄壁空心墩的耐久性；
[0015]鋼耗能件的數(shù)量根據(jù)薄壁空心墩的高度設置，且由下至上均勻設置可大大提高薄壁空心墩的抗扭強度；另外，鋼耗能件自身帶有加勁肋，地震作用下相當于彎曲型耗能板，提高了薄壁空心墩的耗能能力；
[0016]鋼耗能件通過螺栓和鋼墊板與薄壁空心墩連結，震后損壞的鋼耗能件可快速替換，提高了薄壁空心墩的震后可修復性。
[0017]綜上，本實用新型具有4個突出優(yōu)點，其一是新型薄壁空心橋墩具有很好的抑制開裂能力，由于豎向無粘結預應力提供的恢復力，橋墩混凝土震后殘余裂縫寬度會非常小，同時高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面的設置將進一步減輕混凝土的開裂破壞。其二，由于底部的豎向無粘結預應力提供的恢復力，新型薄壁空心橋墩具有明顯的自復位能力，震后殘余位移會非常小。其三，沿墩高設置的鋼耗能件將大大增加薄壁空心橋墩的抗扭和耗能能力，并且震后損壞的鋼耗能件可快速替換，實現(xiàn)了重大橋梁工程的震后可修復性。第四，薄壁空心墩底部設置的高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面將極大的增加薄壁空心墩的抗剪和抗彎強度，進一步增加了薄壁空心墩的抗震能力。
[0018]上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0019]本實用新型共4幅附圖，其中:
[0020]圖1為本實用新型的整體結構示意圖。
[0021]圖2為本實用新型的單體鋼耗能件裝配結構示意圖。
[0022]圖3為本實用新型的鋼耗能件縱向截面結構示意圖。
[0023]圖4為本實用新型的鋼耗能件俯視結構示意圖。
[0024]圖中:1、橋墩底座，2、薄壁空心墩，3、高韌性纖維增強水泥基復合材料擴大截面，4、無粘結預應力筋，5、鋼耗能件，6、螺栓，7、加勁肋，8、鋼墊板。
【具體實施方式】
[0025]如圖1至圖4所示的一種新型薄壁空心橋墩地震損傷控制體系，包括；橋墩底座1，設置于橋墩底座上端面的薄壁空心墩2，高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面3，無粘結預應力筋4和鋼耗能件5 ;
[0026]高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面3設置于薄壁空心墩2下部內側和外側；
[0027]薄壁空心墩2內部通過螺栓6和鋼墊板8沿墩高固定有大于等于I個鋼耗能件5 ;
[0028]無粘結預應力筋4下部錨固于橋墩底座1，上部錨固于由下至上第一個鋼耗能件5的中心；
[0029]鋼耗能件5為縱向截面“H”型鋼材，其中鋼耗能件5中心平板與外側垂直壁之間設置有加勁肋7 ;
[0030]采用上述技術方案的本實用新型，薄壁空心墩2下部豎向設置無粘結預應力筋4提供橋墩震后的自復位能力，可大大減少橋墩震后殘余位移和混凝土殘余裂縫寬度；
[0031]薄壁空心墩2底部位置內、外兩側設置高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面，減少了薄壁空心墩底部截面軸壓比，增加了薄壁空心墩的抗剪和抗彎能力；
[0032]同時，高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面具有顯著的抗開裂能力，裂縫寬度會非常小，進一步保護了薄壁空心墩免于外部水分、氯離子侵蝕造成的危害；可大大提高薄壁空心墩的耐久性；
[0033]鋼耗能件的數(shù)量根據(jù)薄壁空心墩高度設置，且由下至上均勻設置可大大提高薄壁空心墩的抗扭強度；另外，鋼耗能件自身帶有加勁肋，地震作用下相當于彎曲型耗能板，提高了薄壁空心墩的耗能能力；
[0034]鋼耗能件通過螺栓和鋼墊板與薄壁空心墩連結，震后損壞的鋼耗能件可快速替換，提高了薄壁空心墩的震后可修復性。
[0035]綜上，本實用新型具有4個突出優(yōu)點，其一是新型薄壁空心橋墩具有很好的抑制開裂能力，由于豎向無粘結預應力提供的恢復力，橋墩混凝土震后殘余裂縫寬度會非常小，同時高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面的設置將進一步減輕混凝土的開裂破壞。其二，由于底部的豎向無粘結預應力提供的恢復力，新型薄壁空心橋墩具有明顯的自復位能力，震后殘余位移會非常小。其三，沿墩高設置的鋼耗能件將大大增加薄壁空心橋墩的抗扭和耗能能力，并且震后損壞的鋼耗能件可快速替換，實現(xiàn)了重大橋梁工程的震后可修復性。第四，薄壁空心墩底部設置的高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)擴大截面將極大的增加薄壁空心墩的抗剪和抗彎強度，進一步增加了薄壁空心墩的抗震能力。
[0036]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上訴揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種新型薄壁空心橋墩地震損傷控制體系，其特征在于:包括，橋墩底座(1)，設置于橋墩底座上端面的薄壁空心墩(2)，高韌性纖維增強水泥基復合材料擴大截面(3)，無粘結預應力筋(4)和鋼耗能件(5); 所述高韌性纖維增強水泥基復合材料擴大截面(3)設置于每一個薄壁空心墩(2)下部內側和外側； 所述薄壁空心墩(2)的內部通過螺栓(6)和鋼墊板(8)固定有大于等于I個鋼耗能件(5)； 所述無粘結預應力筋(4)下部錨固于橋墩底座(1)，上部錨固于由下至上第一個鋼耗能件(5)的中心。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型薄壁空心橋墩地震損傷控制體系，其特征在于:所述鋼耗能件(5)為縱向截面“H”型鋼材，其中鋼耗能件(5)中心平板與外側垂直壁之間設置有加勁肋(7)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型薄壁空心橋墩地震損傷控制體系，包括：橋墩底座，設置于橋墩底座上端面的薄壁空心墩，高韌性纖維增強水泥基復合材料擴大截面，無粘結預應力筋和鋼耗能件，以提高薄壁墩的抗扭強度和耗能能力；高韌性纖維增強水泥基復合材料擴大截面設置于薄壁空心墩下部內側和外側；薄壁空心墩內部沿墩高設置一系列的鋼耗能件；無粘結預應力筋下部錨固于橋墩底座，上部錨固于下方第一個鋼耗能件的中心；無粘結預應力筋提供橋墩震后的自復位能力，并減少橋墩的震后裂縫寬度；高韌性纖維增強水泥基復合材料擴大截面，減少了薄壁空心墩底部截面軸壓比，增加了薄壁空心墩的抗剪和抗彎能力；鋼耗能件作為可快速更換件設置，增加震后可修復性。
【IPC分類】E01D22-00, E01D19-02
【公開號】CN204509979
【申請?zhí)枴緾N201520176481
【發(fā)明人】孫治國, 王東升, 石巖
【申請人】大連海事大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月26日