一种可快速修复的柱墩结构及桥梁的制作方法

本实用新型涉及一种可快速修复的柱墩结构及桥梁。

背景技术：

传统的桥梁结构设计方法为了实现“当遭受桥梁设计基准期内发生概率较高的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受桥梁设计基准期内发生概率较低的罕遇地震影响时，应保证不致倒塌或产生严重结构损伤，经加固修复后仍可继续使用”的抗震设防目标，多通过提高结构强度、刚度和延性以满足其抗震性能要求。这种小震弹性设计方法为了实现抗震设计指标，往往采用增大结构断面尺寸或者增加结构配筋等手段，并不能有效减小地震动输入和降低结构的地震响应，而当地震作用的大小超过设计多遇地震作用时，结构主要依靠塑性变形吸收地震输入能量，并通过一定的延性设计以满足变形要求。但是这种设计理念必然会导致结构主体在震后产生较大损伤和变形，维修和加固成本高。实现结构震害快速修复和桥梁功能快速恢复是“可恢复功能城市”的基本要求和重要研究方向。可恢复性能结构一般指结构遭遇地震后不需要修复或适度修复即可恢复其性能的结构，可恢复性能结构的研发和推广应用，不仅可显著减少直接震害损失，而且可显著缩短震后修复周期，为最终实现可恢复城市提供基本技术支持。

而现有的震后快速修复的柱墩，其一般只能解决单个柱墩的震后快速修复，对于采用双柱墩结构的桥梁，往往没有较好的修复方法。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种可快速修复的柱墩结构及桥梁，其克服了背景技术的所存在的不足。本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

可快速修复的柱墩结构，其特征在于：它包括承台和两根间隔固定在承台的柱墩，两根柱墩之间通过剪切消能组件相连接，剪切消能组件包括分别预埋在两根柱墩内侧的两段预埋钢梁以及可拆卸连接两段预埋钢梁的剪切消能段。

一较佳实施例之中：每段预埋钢梁包括依次连接的顶板、第一侧板、底板和第二侧板且第二侧板位于柱墩外，顶板、第一侧板、底板和第二侧板围成一矩形；剪切消能段包括依次连接的上板、第一端板、下板和第二端板，上板、第一端板、下板和第二端板围成一矩形，第一端板与其中一预埋钢梁的第二侧板能装拆地连接，第二端板与另一预埋钢梁的第二侧板能装拆地连接。

一较佳实施例之中：剪切消能组件还包括支撑板和腹板，支撑板与顶板和底板垂直布置，且支撑板上下两端分别与顶板和底板连接，支撑板左右两端分别与第一侧板和第二侧板相连接，柱墩、顶板与支撑板以及柱墩、底板与支撑板之间均通过第一抗剪栓钉进行固定；腹板与上板和下板垂直布置，且腹板上下两端分别与上板和下板连接，腹板左右两端分别与第一端板和第二端板相连接；第一端板与其中一第二侧板、第二端板与另一第二侧板之间均通过第一摩擦型高强度螺栓相连接。

一较佳实施例之中：剪切消能组件还包括用于抵抗预埋钢梁所受之剪力和掀起力的附加钢筋组件，附加钢筋组件包括套筒和位于套筒内的附加钢筋，附加钢筋两端均伸出套筒外，套筒依次穿过顶板和底板且其两端分别位于顶板和底板外。

一较佳实施例之中：顶板和底板之间设置有第一矩形加劲肋，第一矩形加劲肋与第一侧板平行布置且其上下两端分别与顶板和底板相连接；上板和下板之间设置有第二矩形加劲肋，第二矩形加劲肋与第一端板平行布置且其上下两端分别与上板和下板相连接。

一较佳实施例之中：剪切消能组件还包括竖直布置的第一三角形加劲肋和第二三角形加劲肋以及水平布置的第三三角形加劲肋和第四三角形加劲肋，第一三角形加劲肋一边与第二侧板相连接、另一边与顶板或和底板相连接；第二三角形加劲肋一边与第一端板或和第二端板相连接、另一边与上板或和下板相连接；第三三角形加劲肋一边与第二侧板相连接、另一边与支撑板相连接，第四三角形加劲肋一边与第一端板或和第二端板相连接、另一边与腹板相连接。

一较佳实施例之中：还包括阻尼器组件，阻尼器组件包括T型钢板、阻尼器、连接板，T型钢板之横段与承台连接、阻尼器两端分别与T型钢板之竖直段和连接板能装拆地连接，连接板与柱墩底端相连接。

一较佳实施例之中：阻尼器组件设有六组，每组分别与两根柱墩之三个外侧面相连接；且阻尼器采用软钢板材质。

一较佳实施例之中：剪切消能段采用软钢板材质。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：它包括桥梁本体，桥梁本体与柱墩顶端相连接。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.将相邻的两根柱墩通过剪切消能组件进行连接，当产生轴向荷载作用时，轴力通过柱墩传递至地梁，剪切消能组件不参与受力；在水平荷载作用下，柱墩产生侧向倾斜，由剪切消能段产生竖向平面内的剪切变形以提供柱墩的抗弯承载力，并通过剪切消能段屈服产生塑性变形，吸收并耗散大部分的地震能量，以保护柱墩不受损坏。且剪切消能段是可拆卸的，在强地震后，可将被损坏的剪切消能段换成完好的剪切消能段，实现震后的快速修复。

2.该柱墩结构还包括阻尼器组件，当发生小地震时，阻尼器组件和剪切消能组件共同作用，阻尼器、柱墩、预埋钢梁、剪切消能段、T型钢板均处于弹性状态；当发生强地震时，由于阻尼器和剪切消能段采用软性钢板材质，塑性相对较好，可产生剪切屈服，能吸收大部分的地震能量，很好地保护柱墩不发生破坏，抗震性能较好；同时，在柱墩将要抬起的时候，阻尼器为柱墩提供竖向的回复力，很好地提高了柱墩的自复位和抗倾覆能力；且阻尼器是可拆卸的，在强地震后，可将被损坏的阻尼器换成完好的阻尼器，实现震后的快速修复。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1绘示了柱墩结构的立体结构示意图。

图2绘示了桥梁的正面示意图。

图3绘示了柱墩结构的俯视示意图。

图4绘示了桥梁的侧视示意图。

图5绘示了图4的1-1剖视示意图。

图6绘示了图5的2-2剖视示意图。

图7绘示了柱墩与预埋钢梁的装配示意图。

图8绘示了图7的A-A剖视示意图。

图9绘示了图7的B-B剖视示意图。

图10绘示了预埋钢梁与剪切消能段的连接示意图。

图11绘示了阻尼器组件与柱墩的连接示意图。

图12绘示了图11的A-A剖视示意图。

具体实施方式

请查阅图1至图12，为应用可快速修复的柱墩结构的桥梁的一较佳实施例。

桥梁包括桥梁本体1和柱墩结构，柱墩结构包括承台2和两根间隔固定在承台2的柱墩10，两根柱墩10之间通过剪切消能组件相连接，桥梁本体1与柱墩10顶端相连接。

最好，桥梁本体1与柱墩10顶端之间设置有隔震垫3。

所述的剪切消能组件包括分别预埋在两根柱墩10内侧的两段预埋钢梁以及可拆卸连接两段预埋钢梁的剪切消能段。

每段预埋钢梁包括依次连接的顶板21、第一侧板22、底板23和第二侧板24且第二侧板24位于柱墩10外，顶板21、第一侧板22、底板23和第二侧板24围成一矩形；

本实施例中，剪切消能组件还包括支撑板25，支撑板25与顶板21和底板23垂直布置，且支撑板25上下两端分别与顶板21和底板23连接，支撑板25左右两端分别与第一侧板22和第二侧板24相连接，柱墩10、顶板21与支撑板25以及柱墩10、底板23与支撑板25之间均通过第一抗剪栓钉26进行固定。

本实施例中，剪切消能组件还包括用于抵抗预埋钢梁所受之剪力和掀起力的附加钢筋组件，附加钢筋组件包括套筒27和位于套筒27内的附加钢筋28，附加钢筋28两端均伸出套筒27外，套筒27依次穿过顶板21和底板23且其两端分别位于顶板21和底板23外。

本实施例中，每一预埋钢梁对应有两组附加钢筋组件。

本实施例中，顶板21和底板23之间设置有第一矩形加劲肋30，第一矩形加劲肋30与第一侧板22平行布置且其上下两端分别与顶板21和底板23相连接。该第一矩形加劲肋30必须具有足够的厚度，其用于提高预埋钢梁的平面外刚度，增加预埋钢梁抗局部失稳的能力。本实施例中，第一矩形加劲肋30设有三个且间隔布置，其中，位于左端的两个第一矩形加劲肋30分别与两组附加钢筋组件位于同一竖直面，使得该两个第一矩形加劲肋30在增加预埋钢梁抗局部失稳能力的同时还能传递附加钢筋组件所受的力。位于最右端的第一矩形加劲肋30与柱墩10的内侧面对齐。

本实施例中，剪切消能组件还包括竖直布置的第一三角形加劲肋40以及水平布置的第三三角形加劲肋41，第一三角形加劲肋40个数至少设有两个，其中一第一三角形加劲肋40一边与第二侧板24相连接、另一边与顶板21相连接，另一第一三角形加劲肋40一边与第二侧板24相连接、另一边与底板23相连接。

第三三角形加劲肋41个数至少设有两个且纵向间隔布置，第三三角形加劲肋41一边与第二侧板24相连接、另一边与支撑板25相连接。

剪切消能段包括依次连接的上板51、第一端板52、下板53和第二端板54，上板51、第一端板52、下板53和第二端板54围成一矩形，第一端板52与其中一预埋钢梁的第二侧板24能装拆地连接，第二端板54与另一预埋钢梁的第二侧板24能装拆地连接。

本实施例中，剪切消能组件还包括腹板55，腹板55与上板51和下板53垂直布置，且腹板55上下两端分别与上板51和下板53连接，腹板55左右两端分别与第一端板52和第二端板54相连接。

本实施例中，剪切消能段采用软钢板材质。

第一端板52与其中一第二侧板24、第二端板54与另一第二侧板24之间均通过第一摩擦型高强度螺栓56相连接。当剪切消能段损坏时，可通过拆卸第一摩擦型高强度螺栓56以将损坏的剪切消能段拆下，替换新的剪切消能段。

本实施例中，上板51和下板53之间设置有第二矩形加劲肋57，第二矩形加劲肋57与第一端板52平行布置且其上下两端分别与上板51和下板53相连接。第二矩形加劲肋57之厚度比第一矩形加劲肋30之厚度较薄，以保证地震发生时预埋钢梁不发生损坏，产生损坏的是剪切消能段。

本实施例中，剪切消能组件还包括竖直布置的第二三角形加劲肋60和水平布置的第四三角形加劲肋61，第二三角形加劲肋60个数设有四个，四个第二三角形加劲肋60两边分别与第一端板52和顶板51、第二端板54和顶板51、第一端板51和底板53、第二端板54和底板53相连接。第四三角形加劲肋61个数至少设有两个，其中一第四三角形加劲肋61两边分别与第一端板52和腹板55相连接，另一第四三角形加劲肋61两边分别与第二端板54和腹板55相连接。本实施例中，第四三角形加劲肋61个数设为四个，与第一端板52和腹板55相连接的第四三角形加劲肋61个数为两个且上下间隔布置，与第二端板54和腹板55相连接的第四三角形加劲肋61个数为两个且上下间隔布置。

本实施例中，该柱墩结构还包括阻尼器组件，阻尼器组件包括T型钢板70、阻尼器71、连接板72，T型钢板70之横段与承台2连接、阻尼器71两端分别与T型钢板70之竖直段和连接板72能装拆地连接，连接板72与柱墩10底端相连接。

本实施例中，T型钢板70之横段与承台2之间通过螺杆73进行连接，在进行连接时，需对每个螺杆施加足够的预紧力，以提高螺杆连接的可靠性、防松能力和疲劳强度。

阻尼器71与T型钢板70之竖直段之间、阻尼器71与连接板72之间均通过第二摩擦型高强度螺栓74进行连接，以方便阻尼器71的拆卸；连接板72与柱墩10之间通过第三抗剪栓钉75进行连接。

本实施例中，阻尼器组件设有六组，每组分别与两根柱墩10之三个外侧面相连接。

本实施例中，阻尼器71采用软钢板材质。

本实施例中，该桥墩结构还包括钢板桶80，钢板桶80固定装接在柱墩10底部的外侧。最好，钢板桶80顶部四周设有坡口，有助于避免在弯矩作用下而导致的局部开裂现象。

当发生小地震时，阻尼器组件和剪切消能组件共同作用，阻尼器71、柱墩10、预埋钢梁、剪切消能段、T型钢板70均处于弹性状态；当发生强地震时，由于阻尼器71和剪切消能段采用软性钢板材质，塑性相对较好，可产生剪切屈服，能吸收大部分的地震能量，很好地保护柱墩10不发生破坏，抗震性能较好；同时，在柱墩10将要抬起的时候，阻尼器71为柱墩提供竖向的回复力，很好地提高了柱墩10的自复位和抗倾覆能力；且阻尼器71和剪切消能段是可拆卸的，在强地震后，可将被损坏的阻尼器71和剪切消能段换成完好的阻尼器和剪切消能段，实现震后的快速修复。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。