本发明涉及土木工程领域，具体是指一种新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩。
背景技术：
现如今，随着我国经济的飞速发展随着经济发展，基础设施建设数量已十分庞大，许多公路桥梁多采用钢筋混凝土连续梁桥形式。国内外许多次地震都表明，桥梁结构作为交通生命线中的重要组成部分，对灾后急救和恢复重建意义重大。桥墩是桥梁的主要承重结构，承担着上部结构传来的竖向荷载和水平荷载。对一般桥梁而言，桥墩对全桥的抗震性能起控制作用，是保证桥梁安全的首要组成部分。传统的门式桥墩多采用钢筋混凝土结构形式，钢筋混凝土门式桥墩自重大、延性差，施工难度大，施工周期长，修复难度大、成本高。上世纪九十年代的几次破坏性地震(1989年美国洛马·普里埃塔(Loma Prieta)地震、1994年美国北岭(Northrige)地震、1995年日本阪神大地震、1997年美国圣费南多(San Fernado)地震、1999年中国台湾集集地震)，以及本世纪初中国汶川地震、青海玉树地震，均给当地的桥梁结构造成严重的破坏，导致巨大的生命财产损失。由于地震的不确定性和复杂性，建筑物往往遭受超越设防烈度的地震作用，导致难以修复，严重影响了人们的正常生活，同时，修复带来的漫长的停工期及修复的大量花费造成了社会巨大的经济损失。
桥梁属于“头重脚轻”的结构，大部分质量集中在上部结构。在地震作用下，由于上部结构的强度、刚度都足够大，延性性能也相对较好，在过去历次地震中，上部结构极少直接破坏。与上部结构相比，下部桥墩结构更容易损伤破坏。现阶段，我国主要使用钢筋混凝土桥墩，这种桥墩刚度、强度较大，但是其延性、耗能能力较差，在历次大地震中都表现出一定的易损性。国内外历次震害经验表明，下部钢筋混凝土桥墩结构的严重损伤是引起桥梁倒塌，且在震后难以修复使用的主要原因。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩，使桥墩耗能能力更强、抗震性能更优良；且可实现震后快速检测评定桥墩的抗震性能，迅速修复补强圆钢管混凝土桥墩的抗震能力。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩，包括更换柱、持续使用柱；所述更换柱包括设置于所述持续使用柱上端的第一更换柱及设置于所述持续使用柱下端的第二更换柱；
所述第一更换柱、第二更换柱包括外壁圆钢管、沿中心轴方向设置于外壁圆钢管内部的十字形防屈曲软钢内芯以及包裹所述十字形防屈曲软钢内芯并设置于外壁圆钢管内部的延性钢管混凝土；所述十字形防屈曲软钢内芯垂直于中心轴的横截面为十字形；所述第一更换柱的两端分别焊接有第一上连接部、第一下连接部，所述第二更换柱的两端分别焊接有第二上连接部、第二下连接部；所述持续使用柱的两端也焊接有第三上连接部、第三下连接部；
所述第一更换柱及第二更换柱内的十字形防屈曲软钢内芯的两端分别与第一上连接部、第一下连接部、第二上连接部、第二下连接部连接；所述十字形防屈曲软钢内芯不与所述外壁圆钢管接触；所述第一更换柱内的十字形防屈曲软钢内芯沿远离第二更换柱方向设置有部分外露于所述外壁圆钢管的检测柱，用于评定震后桥墩抗震性能；所述第一上连接部设置于所述检测柱远离所述第二更换柱的一端；所述检测柱包括横向检测柱及纵向检测柱；所述横向检测柱的前后两面及纵向检测柱的左右两面均设置有垂直于中心轴的横向加劲肋，所述横向检测柱的前后两面及纵向检测柱的左右两面均匀设置有多个平行于中心轴的纵向加劲肋；第一下连接部与所述第三上连接部可拆卸连接，所述第二上连接部与所述第三下连接部可拆卸连接；
所述十字形防屈曲软钢内芯表面覆盖有防黏结膜，用于消除十字形防屈曲软钢内芯与延性钢管混凝土的黏结。
在一较佳实施例中，所述横向加劲肋及纵向加劲肋的设置数量与所述更换柱的横截面尺寸及径厚比成正比。
在一较佳实施例中，所述第一更换柱及第二更换柱内的防屈曲软钢内芯的两端分别与第一上连接部、第一下连接部、第二上连接部、第二下连接部焊接连接。
在一较佳实施例中，所述防黏结膜具体为聚氯乙烯膜。
在一较佳实施例中，所述第一上连接部、第一下连接部、第二上连接部、第二下连接部、第三上连接部、第三下连接部均为连接板；相互可拆卸连接的连接板沿周向均匀设置有螺栓孔，所述连接板之间通过高强螺栓可拆卸连接。
在一较佳实施例中，还包括桥梁和底座；所述第一上连接部靠近桥梁设置，且所述桥梁通过桥梁连接件连接所述第一上连接部；所述第三下连接部靠近底座设置；且所述底座通过底座连接件连接所述第三下连接部。
在一较佳实施例中，所述桥梁连接件及底座连接件具体为连接板，所述桥梁连接件及底座连接件分别与第一上连接部及第三下连接部通过高强螺栓可拆卸连接。
在一较佳实施例中，外壁圆钢管的高度是延性钢管混凝土横截面直径的1.0至1.2倍。
在一较佳实施例中，所述持续使用柱包括主外壁圆钢管、沿中心轴方向设置于所述主外壁圆钢管内部的一字型钢板内芯以及包裹所述一字型钢板内芯并设置于主外壁圆钢管内部的普通钢管混凝土；所述一字型钢板内芯具体为横截面为一字形的一字形防屈曲软钢内芯。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1.通过设置十字形防屈曲软钢内芯，使桥墩受到压力时有向外屈曲变形趋势，但其向外屈曲变形又受到圆钢管混凝土限制；当更换柱承受拉力时，十字形防屈曲软钢内芯伸长并与混凝土脱开，不会引起内部混凝土拉裂，当更换柱承受压力时，十字形防屈曲软钢内芯与混凝土共同受力。因此，此类内嵌十字形软钢板圆钢管混凝土桥墩的耗能能力强，抗震性能优良，且构造简单合理、传力明确、经济效果好。
2.通过在十字形防屈曲软钢内芯表面设置防黏结膜，使更换柱承受拉力时，更好的消除十字形防屈曲软钢内芯与钢管混凝土之间的黏结。
3.通过设置检测柱使得维护人员可在震后快速检测评定圆钢管混凝土桥墩的抗震性能，迅速修复补强圆钢管混凝土桥墩的抗震能力，确保作为生命线工程的桥梁保持畅通，对震后紧急救援和灾后重建具有至关重要作用。
4.圆钢管混凝土桥墩各部件，包括十字形防屈曲软钢内芯、连接板、横向加劲肋、纵向加劲肋均可在工厂内加工制作，现场仅需吊装。甚至也可以以圆钢管外壁为模板现场浇筑。对于城市交通流量大的路段，采用此圆钢管混凝土桥墩可大幅缩短交通管制时间，也可以大大加快地震与突发事故后的道路修复速度，施工工期短，施工快捷。
附图说明
图1为本发明优选实施例中新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩整体结构示意图；
图2为本发明优选实施例中新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩检测柱俯视图；
图3为本发明优选实施例中新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩检测柱主视图；
图4为本发明优选实施例中新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩更换柱在1-1剖面上的剖面图；
图5为本发明优选实施例中新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩持续使用柱在2-2剖面上的剖面图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种新型内嵌软钢的具有恢复功能的钢管混凝土桥墩，包括更换柱、持续使用柱3；所述更换柱包括设置于所述持续使用柱3上端的第一更换柱1及设置于所述持续使用柱3下端的第二更换柱2；当地震发生时，更换柱作为主要受力部件承受地震带来的压力及拉力，作为率先受损的部件，当更换柱受损时，方便更换，及时实施灾后重建工作。
更换柱主要结构如下所述：所述第一更换柱1、第二更换柱2包括外壁圆钢管13、23、沿中心轴方向设置于外壁圆钢管13、23内部的十字形防屈曲软钢内芯11、21以及包裹所述十字形防屈曲软钢内芯11、21并设置于外壁圆钢管13、23内部的延性钢管混凝土12、22；所述十字形防屈曲软钢内芯11、21垂直于中心轴的横截面为十字形；所述外壁圆钢管13、23的高度是延性钢管混凝土12、22横截面直径的1.0至1.2倍。为了更换柱与持续使用柱3的连接，所述第一更换柱1的两端分别焊接有第一上连接部15、第一下连接部16，所述第二更换柱2的两端分别焊接有第二上连接部24、第二下连接部25；所述持续使用柱3的两端也焊接有第三上连接部34、第三下连接部35。通过设置十字形防屈曲软钢内芯11、21，使桥墩受到压力时有向外屈曲变形趋势，但其向外屈曲变形又受到圆钢管混凝土限制；当更换柱承受拉力时，十字形防屈曲软钢内芯11、21伸长并与混凝土脱开，不会引起内部混凝土拉裂，当更换柱承受压力时，十字形防屈曲软钢内芯11、21与混凝土共同受力。因此，此类内嵌十字形软钢板圆钢管混凝土桥墩的耗能能力强，抗震性能优良，且构造简单合理、传力明确、经济效果好。
持续使用柱3主要结构如下所述：所述持续使用柱3包括主外壁圆钢管33、沿中心轴方向设置于所述主外壁圆钢管33内部的一字型钢板内芯31以及包裹所述一字型钢板内芯31并设置于主外壁圆钢管33内部的普通钢管混凝土32；所述一字型钢板内芯31具体为横截面为一字形的一字形防屈曲软钢内芯。
更换柱与持续使用柱3之间的连接关系为：所述第一更换柱1及第二更换柱2内的十字形防屈曲软钢内芯11、21的两端分别与第一上连接部15、第一下连接部16、第二上连接部24、第二下连接部25连接；所述十字形防屈曲软钢内芯11、21不与所述外壁圆钢管13、23接触；所述第一更换柱1及第二更换柱2内的防屈曲软钢内芯的两端分别与第一上连接部15、第一下连接部16、第二上连接部24、第二下连接部25焊接连接。
为了实现震后快速评定圆钢管桥墩的抗震性能，所述第一更换柱1内的十字形防屈曲软钢内芯11、21沿远离第二更换柱2方向设置有部分外露于所述外壁圆钢管13、23的检测柱14，用于评定震后桥墩抗震性能；所述第一上连接部15设置于所述检测柱14远离所述第二更换柱2的一端；所述检测柱14包括横向检测柱142及纵向检测柱141；所述横向检测柱142的前后两面及纵向检测柱141的左右两面均设置有垂直于中心轴的横向加劲肋143，所述横向检测柱142的前后两面及纵向检测柱141的左右两面均匀设置有多个平行于中心轴的纵向加劲肋144；所述横向加劲肋143及纵向加劲肋144的设置数量与所述更换柱的横截面尺寸及径厚比成正比。第一下连接部16与所述第三上连接部34可拆卸连接，所述第二上连接部24与所述第三下连接部35可拆卸连接。通过设置检测柱14使得维护人员可在震后快速检测评定圆钢管混凝土桥墩的抗震性能，迅速修复补强圆钢管混凝土桥墩的抗震能力，确保作为生命线工程的桥梁4保持畅通，对震后紧急救援和灾后重建具有至关重要作用。
为了更好的消除十字形防屈曲软钢内芯11、21与钢管混凝土之间的黏结，所述十字形防屈曲软钢内芯11、21表面覆盖有防黏结膜。具体来说，所述防黏结膜具体为聚氯乙烯膜，也可以使用其他种类防黏结膜代替，属于简单替换，不能以此限定本发明的保护范围。
为了方便桥墩组装及灾后拆卸重建，具体来说，所述第一上连接部15、第一下连接部16、第二上连接部24、第二下连接部25、第三上连接部34、第三下连接部35均为连接板；相互可拆卸连接的连接板沿周向均匀设置有螺栓孔，所述连接板之间通过高强螺栓可拆卸连接。
完整的桥墩还包括桥梁4和底座5；所述第一上连接部15靠近桥梁4设置，且所述桥梁4通过桥梁连接件41连接所述第一上连接部15；所述第三下连接部35靠近底座5设置；且所述底座5通过底座连接件51连接所述第三下连接部35。为了方便与更换柱连接，所述桥梁连接件41及底座连接件51具体也为连接板，所述桥梁连接件41及底座连接件51分别与第一上连接部15及第三下连接部35通过高强螺栓可拆卸连接。
上述多种部件，包括十字形防屈曲软钢内芯11、21、一字型钢板内芯31、连接板、横向加劲肋143、纵向加劲肋144均可在工厂内加工制作，现场仅需吊装。甚至也可以以圆钢管外壁、主外壁圆钢管33为模板现场浇筑。对于城市交通流量大的路段，采用此圆钢管混凝土桥墩可大幅缩短交通管制时间，也可以大大加快地震与突发事故后的道路修复速度，施工工期短，施工快捷。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。