[发明专利]内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩及其施工方法

说明书

本发明公开了一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩及其施工方法，桥墩包括由承台、摇摆节段、过渡节段和普通节段构成的结构主体，承台端部设有“［”型凹槽且嵌套于单壁钢套筒内，摇摆节段两端与过渡节段下端均设有“［”型凹槽，并嵌套于双壁钢套筒，过渡节段上端与普通节段两端在本发明中不设“［”型凹槽及双壁钢套筒，“［”型凹槽内装有粘滞阻尼器、在承台与过渡节段之间张拉预应力FRP筋。使用本发明不仅可以精准提高预制拼装桥墩（单柱墩）的自复位能力，同时还能快速恢复受损桥墩的使用性能。

技术领域

本发明属于土木工程、建筑工程、公路工程和市政工程领域，涉及一种内置预应力FRP筋的自复位预制拼装桥墩。

背景技术

节段拼装预制混凝土桥墩具有施工快速、质量可靠、受环境影响小、对交通影响小等优点，在包括杭州湾跨海大桥和美国Seven Miles Bridge在内的一些跨海连岛大桥中得到了工程应用。这一形式的桥墩是将墩身沿竖向分割成若干节段，纵向受力钢筋在节段间断开，节段之间采用干接缝连接，或是填充环氧树脂，采用后张预应力的方式将节段连接成整体。国内外学者通过试验和理论研究发现，干接缝预制拼装桥墩在地震作用下会发生一定幅度的摇摆，其自复位能力较差，且摇摆仅发生在底部若干节段。

为提高干接缝预制拼装桥墩的自复位能力，现有做法多是在预制拼装桥墩内部穿设通长的预应力筋。这些做法虽然可以提供桥墩的自复位能力，但由于摇摆仅发生在底部若干节段，设置通长预应力筋既不合理又不经济；在地震过后，预应力筋会发生严重的预应力损失，但现有的做法中都未考虑如何对预应力筋进行补张。

在公开号为CN105714673A的专利文件中，公开了一种自复位FRP-钢-混凝土组合结构墩柱及施工方法，其中组合结构桥墩包括由预制段拼接而成的结构主体，预制段包括钢内壳和混凝土外壳，在结构主体内还设置有预应力FRP筋，在预制段的混凝土外壳之间采用第一连接体连接，在预制段的钢内壳之间采用第二连接体连接。该发明未介绍预应力FRP筋的张拉锚固装置，对预应力FRP筋的穿设长度也未作明确说明。

在公开号为CN203603039U的专利文件中，公开了中置无粘结预应力筋预制拼装桥墩，包括立柱和承台，其中立柱由若干预制立柱节段垂直叠放拼装构成，沿立柱的中轴线位置贯穿预设有通孔，通孔中张拉穿设有预应力筋，预应力筋的下端部锚固在所述承台上，上端部锚固在所述立柱的上端面。该发明预应力筋为通长穿设，且预应力筋锚固在立柱的上端面，无法定期检测其预应力损伤情况并及时及进行补张。

在公开号为CN103590324A的专利文件中，公开了横向抗剪的节段式自复位桥墩及其施工方法，该桥墩包括横向抗剪墩底节段、多个横向抗剪墩身节段和横向抗剪墩顶节段，还包括通过预留孔道贯穿并锚固于底节段、墩身节段和顶节段的自复位组件，所述自复位组件采用后张拉无粘结预应力钢筋、高强拉杆或FRP拉筋。该发明中自复位组件贯穿底节段、墩身节段和顶节段，与本文选择性的穿设在底部若干节段不同，且该发明未考虑预应力损伤后对预应力筋的补张施工方法。

在公开号为CN104674649A的专利文件中，公开了一种新型薄壁空心桥墩地震损伤控制体系，该发明包括：桥墩底座，设置于桥墩底座上端面的薄壁空心墩，高韧性纤维增强水泥基复合材料扩大截面，无粘结预应力筋和钢耗能件，无粘结预应力筋下部锚固于桥墩底座，上部锚固于由下至上第一个钢耗能件的中心，无粘结预应力筋提供桥墩震后的自复位能力。该发明在薄壁空心墩下部竖向设置无粘结预应力筋提供桥墩震后的自复位能力，未设置通长预应力筋，但预应力筋位于空心墩内部，当发生预应力损失后难以进行补张施工。

综上所述，现有的公开文献中，大多通过穿设通长的预应力筋为桥墩提供自复位能力，与本文选择性地在底部若干节段穿设预应力筋不同，已有的穿设非通长预应力筋的桥墩结构，其预应力筋的布筋位置与张拉锚固方式与本文完全不同。此外，也未见专门为补张预应力而设计的构造。

发明内容