[实用新型]一种带外置耗能器的预制桥墩结构

说明书

本实用新型提供了一种带外置耗能器的预制桥墩结构。所述桥墩结构包括桥墩主体、承台、内置不锈钢筋及外置软钢耗能器，所述桥墩主体包括上部的钢筋混凝土段和下部与承台咬合的ECC材料增强段，所述ECC材料增强段与钢筋混凝土段通过BFRP筋连接为一体，并通过BFRP筋与承台连接，所述内置不锈钢筋布置在ECC材料增强段与承台连接处；所述外置软钢耗能器沿横桥向对称布置在桥墩主体两侧，每组软钢耗能器包括低屈服点软钢、自复位弹簧、钢板外壳和连接头，在桥墩主体侧面和承台上部对应设有耳板，所述软钢耗能器通过两端的连接头与对应的耳板连接。本实用新型中的桥墩结构通过自复位结构提供恢复力，兼有两道耗能装置消耗地震能量。

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程领域，涉及一种带外置耗能器的预制桥墩结构。

背景技术

我国位于世界两大地震带―环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块及菲律宾海板块的挤压碰撞，地震断裂带十分活跃。我国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。由此同时，我国多数桥梁所处环境非常恶劣，服役期内不可避免会发生外界侵蚀性介质腐蚀引起的耐久性损伤，进而引起桥梁抗震性能发生大幅退化。作为城市交通工程的枢纽，桥梁起着抢险救援和人员逃生的重要作用。桥墩作为桥梁的主要抗侧力和支撑构件，对桥梁整体结构的稳定性与安全至关重要。大量震害调查结果表明，钢筋混凝土桥墩在高轴压比和地震作用下，墩底塑性铰区域会出现纵筋屈曲及混凝土压碎剥落等现象，进而致使桥梁结构发生破坏或倒塌且难以修复，影响应急救援工作的开展。鉴于此，近年来国内外学者提出并发展了基于可恢复功能设计理念的新型抗震结构和体系，可恢复结构体系由装配式构件组成，施工快捷方便，且震后可修复性高。但与常规现浇桥墩相比，自复位桥墩在震后残余位移显著减小，具有良好的自复位能力，但自复位桥墩耗能能力较差。为此，可通过添加耗能构件和采用高性能材料来大幅提高其抗震性能。

ECC是以水泥、水泥加填料或粒径不大于5mm的细集料作为基体，用纤维做增强材料的水泥基复合材料。与普通混凝土相比，ECC由于受到内部纤维桥联作用，能将材料开裂区应力分散至周围未开裂区，有效降低材料裂缝处的应力水平，使得ECC在拉伸作用下表现出应变硬化和多缝开裂的特性。因此ECC材料可通过大变形、多缝开裂和应变硬化耗散地震能，其抗震性能好，具有强有力的耗能能力。

BFRP是将玄武岩纤维粗纱浸润树脂后通过特有的热成形模具在一定的牵引力下拉挤成型的纤维材料。与传统的工程材料(钢材、混凝土及木材等)相比，BFRP具有轻质高强、良好的耐久性、优越的耐疲劳性能及优良的可设计性等特点，其优异的力学性能使其在预应力结构中展现出巨大优势。另外，我国的玄武岩矿石资源丰富，取材广泛，为玄武岩纤维的大规模生产提供了原料保障。因此，玄武岩纤维在我国具有广阔的发展前景。

发明内容

为了解决预制桥墩抗震性能和耐久性不足的问题，本实用新型提供一种带外置耗能器的预制桥墩结构，该桥墩结构兼有内置和外置耗能构件起到耗能作用，可大幅提高桥墩结构的抗震性能；且引入高性能材料ECC和BFRP，可有效防止外界腐蚀性介质对桥墩结构的侵蚀，大幅提高桥墩结构在腐蚀性环境下的耐久性和安全性。

为了达到上述技术目的，本实用新型提供了一种带外置耗能器的预制桥墩结构，其特征在于：所述桥墩结构包括桥墩主体、承台、内置不锈钢筋及外置软钢耗能器，所述桥墩主体包括上部的钢筋混凝土段和下部与承台咬合的ECC材料增强段，所述ECC材料增强段与钢筋混凝土段通过BFRP筋连接为一体，并通过BFRP筋与承台连接，所述BFRP筋下端通过钢板锚固结构锚固在承台内，上端通过锚具锚固在钢筋混凝土段顶面，所述内置不锈钢筋布置在ECC材料增强段与承台连接处；所述外置软钢耗能器包括两组沿横桥向与承台成30°～60°角对称布置在桥墩主体两侧的软钢耗能器，每组软钢耗能器包括低屈服点软钢、自复位弹簧、钢板外壳及连接头，所述低屈服点软钢位于钢板外壳中部，自复位弹簧对称分布在低屈服点软钢的两侧，所述连接头分别设置在钢板外壳的两端；在桥墩主体侧面和承台上部对应设有耳板，所述软钢耗能器的两端连接头分别通过高强度螺栓与对应的耳板连接。