[发明专利]一种自复位可拆换装配式抗震桥墩及其施工方法

说明书

本发明公开了一种自复位可拆换装配式抗震桥墩及其施工方法，抗震桥墩包括预制墩柱，其沿竖向布置；预制盖梁，其支承在预制墩柱顶部；承台，其设置于预制墩柱底部，用于支承预制墩柱；预制可拆换套环，其设置在预制墩柱底部和/或顶部的塑性铰区，包裹固定在预制墩柱核心混凝土外侧；自复位装置，其均匀设置于预制可拆换套环外侧，包括无粘结钢筋、固定件和弹簧，无粘结钢筋的一端插入承台或预制盖梁中，另一端穿过可拆换套环，套入弹簧且由自复位固定件固定。通过本发明可大大减小湿作业工作量，降低施工风险，且提供了高烈度地震条件下残余位移小、可修复、可局部拆换的装配式桥墩，有利于桥梁震损的快速修复。

技术领域

本发明属于土建交通技术领域，具体涉及一种自复位可拆换装配式抗震桥墩及其施工方法。

背景技术

装配式混凝土桥梁结构，是以预制构件为主要受力构件经装配连接而成的混凝土结构，是我国交通运输行业发展的重要方向之一，具有生产质量标准可控、工业化程度高、现场作业时间短、对已有交通延误少、环境污染低等优点。对于装配式桥墩结构而言，连接节点往往容易成为结构抗震的薄弱环节，但目前装配式桥墩连接构造及其抗震性能的研究仍不成熟，是现阶段装配式桥梁的研究重点与难点。

我国地震带十分发育，地震活动范围广、强度大、频率高，唐山、汶川和玉树等地震导致各类桥梁结构出现大量损坏与倒塌，给公共交通及社会造成了严重的经济损失。为减少灾区重建成本和加快重建进度，除部分受损严重的桥梁结构需推倒重建外，大量轻微、中等受损桥梁可评定技术状况等级后进行修复加固，使其满足后续使用功能和承载力要求。现阶段，具有可恢复性功能的装配式桥墩结构在实际工程中的应用并不多，装配式桥墩的抗震性能及可恢复性研究仍存在以下技术问题：

1、目前，桥墩大多采用现浇方式施工，需要在墩柱周围搭设空中浇筑平台，工人需高空绑扎钢筋、支模和现场浇筑混凝土，由于高空工作面小、湿作业工作量大，因此施工效率低下，安全风险高。

2、对于装配式桥墩结构而言，连接节点容易成为结构抗震的薄弱环节，尤其是构件之间的钢筋连接，在地震反复作用下，灌浆套筒与钢筋之间容易出现剥离失效。

3、大量震损调查研究表明，由于结构设计时没有合理可行的可恢复构造，桥墩在地震作用下产生较大残余变形，导致墩柱难以推回原位进行加固，即使能修复也无法衡量其可靠性。

4、在桥梁抗震设计中，墩柱底部与承台连接处、墩柱顶部与盖梁连接处一般需作为耗能部件，在地震作用时形成塑性铰，耗散地震能量，而墩柱中间部分与盖梁作为能力保护构件设计。因此，在地震作用后，桥墩即使破损也是发生在局部部位，而现阶段为了安全往往会拆除整个桥梁结构，造成了不必要的经济损失。

5、公开号为CN113373797A的发明专利申请“一种预制装配式混凝土抗震桥墩结构及修复方法”，公开了以下技术方案：预制装配式混凝土抗震桥墩结构包括顶帽、基础以及通过预应力钢筋连接在顶帽与基础之间的预制混凝土柱，在预制混凝土柱内设置有嵌套HRC柱，嵌套HRC柱包括上部HRC柱和位于塑性铰区的下部连接块；下部连接块上端与上部HRC柱连接，下部连接块下端与基础连接；预制混凝土柱对应于下部连接块的位置设置为可拆卸部分，通过拆除可拆卸部分对下部连接块进行更换。该发明预应力节段拼装桥墩在高烈度地震区可满足抗震要求，并且能够通过替换损坏部件，为结构提供了再次消能抗震的功能；但其存在以下不足：①在墩柱内部嵌套HRC柱，内部HRC柱变形较小，难以起到耗能作用，同时墩柱底部加强有可能导致塑性铰转移，致使上方墩柱损坏。②墩柱内部预应力筋作为自复位装置，需要在盖梁顶部张拉预应力，高空张拉预应力较为困难，同时震后局部拆换修复时，释放预应力更换预制部件后，由于上构并未拆除，此时没有足够的空间再次张拉预应力。③该专利并未提出相应的钢筋可拆换方法，可拆换功能不强。

综上，研制一种高烈度地震下残余位移小、且可修复、可局部拆换的装配式桥墩是桥梁震损后实现快速修复、缩减重建成本的关键。而现阶段，具有可恢复性功能的装配式抗震桥墩在实际工程中的应用还不完善。

发明内容