一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系的制作方法

本实用新型涉及桥梁工程领域，具体涉及一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系。

背景技术：

我国是地震多发国家，地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间。桥梁作为生命线工程的重要组成部分，一旦遭受地震破坏，人员伤亡和经济损失严重，修复难度大。此外，桥梁损坏还会导致交通中断，影响震后救灾工作的开展，使得救援人员无法及时赶到，救灾物资无法及时送达，从而加重地震次生灾害的程度。因此，桥梁的抗震性能受到格外关注。

目前，基于延性抗震设计的桥墩结构，其潜在塑性铰区在地震作用下的弯矩较大，常常发生破坏。一旦塑性铰区产生严重破坏，桥墩将产生较大偏移，且难以修复，不得不面临重建的问题。可以看出，目前基于延性的桥墩抗震结构体系，存在三个方面的问题：一是目前的桥墩结构塑性铰区变形能力不足，震后往往破坏严重，混凝土损伤破坏导致塑性铰承载能力下降；二是塑性铰区严重破坏后造成较大的残余位移，难以修复；三是震后桥墩难以修复，塑性铰区不可更换，而塑性铰区以外常常保持弹性，全部重建导又会致经济损失增大。

基于震后可恢复功能或快速恢复功能的新型桥梁结构体系是未来工程抗震的发展趋势。桥墩塑性铰区不仅要保持较大的承载能力，还需要有较大的变形能力，同时要求震后残余位移较小，可修复，局部损伤破坏后易于更换。可恢复功能桥梁结构新体系将更有利于实现桥梁结构在强震区的高性能、损伤可控及可修复性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决桥墩塑性铰区抗震能力不足，震后修复困难的问题，提供一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，包括承台、可更换塑性铰节段、钢筋混凝土桥墩节段等。承台中预埋锚筋与连接套筒；可更换塑性铰节段包括pvc管、sma筋及高强钢筋、箍筋、高延性混凝土、下连接板及上连接板等；钢筋混凝土桥墩节段包括纵筋、箍筋、普通混凝土及底部连接板等。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述承台上设置可更换塑性铰节段，可更换塑性铰节段上设置钢筋混凝土桥墩节段，承台与可更换塑性铰节段下连接板通过高强螺栓进行连接，可更换塑性铰节段上连接板与钢筋混凝土桥墩节段底部连接板通过高强螺栓进行连接。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述承台中预埋锚筋与连接套筒，连接套筒用来连接高强螺栓和锚筋。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述可更换塑性铰节段由高延性混凝土进行填充，内部预埋pvc管，管内穿有sma筋及高强钢筋，sma筋及高强钢筋可交替对称布置。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述钢筋混凝土桥墩节段下端设有底部连接板以便与可更换塑性铰节段进行连接。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述下连接板预留sma筋及高强钢筋螺纹孔和与承台连接的螺栓孔。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述上连接板预留sma筋及高强钢筋螺纹孔和与底部连接板连接的螺栓孔。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述底部连接板预留纵筋螺纹孔和与上连接板连接的螺栓孔。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述sma筋及高强钢筋两端进行镦粗并设置螺纹以便与下连接板的预留螺纹孔和上连接板的预留螺纹孔进行连接。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述纵筋下端进行镦粗并设置螺纹以便与底部连接板的钢筋螺纹孔进行连接。

上述的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，所述锚筋顶端墩粗并设置螺纹以便与承台内预埋的连接套筒的螺纹匹配连接。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型的可更换塑性铰节段采用高延性混凝土与sma筋及高强钢筋，sma筋具有超弹性能力，可提供良好的自复位能力和一定的耗能能力，高延性混凝土具有良好的延性性能，可有效减小塑性铰区混凝土开裂，避免塑性铰区混凝土发生严重破碎，保证足够的承载能力和良好的耗能能力，因此与已有技术相比，本实用新型提出的一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系在正常使用条件下和地震中具有更好的抗弯刚度、承载能力和耗能能力。

2.本实用新型的可更换塑性铰节段通过高强螺栓与承台和钢筋混凝土桥墩节段进行连接，震后可方便地进行更换，易于修复，及时使桥梁恢复通车，为灾后救援节省出宝贵的时间。

附图说明

图1为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系构造示意图。

图2为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系可更换塑性铰节段示意图。

图3为图1的a-a剖视图。

图4为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系上连接板示意图。

图5为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系下连接板示意图。

图6为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系底部连接板示意图。

图7为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系锚筋示意图。

图8为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系连接套筒示意图。

图9为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系sma筋及高强钢筋示意图。

图10为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系纵筋示意图。

图11为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系实施方式一示意图。

图12为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系实施方式二示意图。

图13为一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系实施方式三示意图。

图中：1-承台；1-1-锚筋；1-1-1-锚筋螺纹；1-2-连接套筒；1-2-1连接套筒螺纹；1-3-第一普通混凝土；2-可更换塑性铰节段；2-1-pvc管；2-2-sma筋及高强钢筋；2-2-1-sma筋及高强钢筋螺纹；2-3-第一箍筋；2-4-高延性混凝土；2-5-下连接板；2-5-1-第一sma筋及高强钢筋螺纹孔；2-5-2-第一螺栓孔；2-6-上连接板；2-6-1-第二sma筋及高强钢筋螺纹孔；2-6-2-第二螺栓孔；2-7-第一高强螺栓；3-钢筋混凝土桥墩节段；3-1-纵筋；3-1-1-纵筋螺纹；3-2-第二箍筋；3-3-第二普通混凝土；3-4-底部连接板；3-4-1-纵筋螺纹孔；3-4-2-第三螺栓孔3-5-第二高强螺栓；3-6-螺帽；4-盖梁；5系梁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系的具体实施方式进行说明：

如图1-9所示，本实用新型提供一种具有可更换塑性铰的高性能抗震桥墩结构体系，主要包括承台1、可更换塑性铰节段2、钢筋混凝土桥墩节段3等。承台1中预埋锚筋1-1与连接套筒1-2；可更换塑性铰节段2包括pvc管2-1、sma筋及高强钢筋2-2、第一箍筋2-3、高延性混凝土2-4、下连接板2-5及上连接板2-6等；钢筋混凝土桥墩节段3包括纵筋3-1、第二箍筋3-2、第二普通混凝土3-3及底部连接板3-4等。

所述承台1上设置可更换塑性铰节段2，可更换塑性铰节段2上设置钢筋混凝土桥墩节段3，承台1与可更换塑性铰节段下连接板2-5通过第一高强螺栓2-7进行连接，可更换塑性铰节段上连接板2-6与钢筋混凝土桥墩节段底部连接板3-4通过第一高强螺栓3-5进行连接。

所述承台1中预埋锚筋1-1与连接套筒1-2，连接套筒1-2用来连接第一高强螺栓2-7和锚筋1-1。

所述可更换塑性铰节段2由高延性混凝土2-4进行填充，内部预埋pvc管2-1，pvc管2-1内穿有sma筋及高强钢筋2-2，sma筋及高强钢筋2-2可交替对称布置。

所述钢筋混凝土桥墩节段3下端设有底部连接板3-4以便与可更换塑性铰节段2进行连接。

所述下连接板2-5预留第一sma筋及高强钢筋螺纹孔2-5-1和与承台1连接的第一螺栓孔2-5-2。

所述上连接板2-6预留第二sma筋及高强钢筋螺纹孔2-6-1和与钢筋混凝土桥墩节段底部连接板3-4连接的第二螺栓孔2-6-2。

所述底部连接板3-4预留纵筋螺纹孔3-4-1和与上连接板2-6连接的第三螺栓孔3-4-2。

所述sma筋及高强钢筋2-2两端进行镦粗并设置螺纹2-2-1以便与下连接板2-5的第一sma筋及高强钢筋螺纹孔2-5-1和上连接板2-6的第二sma筋及高强钢筋螺纹孔2-6-1进行连接。

所述纵筋3-1下端进行镦粗并设置螺纹3-1-1以便与底部连接板3-4的纵筋螺纹孔3-4-1进行连接。

所述锚筋1-1顶端墩粗并设置螺纹1-1-1以便与承台1内预埋的连接套筒1-2的螺纹1-2-1匹配连接。

本实用新型在工程中的几种实施方式：

如图11所示，在单柱式桥墩结构中设置可更换塑性铰，承台1上设置可更换塑性铰节段2，可更换塑性铰节段2上设置钢筋混凝土桥墩节段3，钢筋混凝土桥墩节段3上设置盖梁4，可更换塑性铰节段2具有很好的抗弯刚度、承载能力和耗能能力。

如图12所示，在双柱式桥墩结构中设置可更换塑性铰，承台1上设置可更换塑性铰节段2，可更换塑性铰节段2上设置钢筋混凝土桥墩节段3，钢筋混凝土桥墩节段3上设置可更换塑性铰节段2，可更换塑性铰节段2上设置盖梁4，桥墩上下两端均设置可更换塑性铰节段2，能更好的提供自复位能力来减小桥墩的残余位移和塑性铰转角，有效降低地震对桥墩的破坏。

如图13所示，在设有系梁的桥墩结构中设置可更换塑性铰，承台1上设置可更换塑性铰节段2，可更换塑性铰节段2上设置钢筋混凝土桥墩节段3，钢筋混凝土桥墩节段3上设置可更换塑性铰节段2，可更换塑性铰节段2上设置盖梁4，钢筋混凝土桥墩节段3之间设有系梁5，系梁5两端设有可更换塑性铰节段2与钢筋混凝土桥墩节段3连接。该结构体系在正常使用及地震中具有足够的抗侧承载能力和较好的自复位能力，且在强震后，塑性铰区以外其他部位保持弹性，塑性铰区损伤后可进行更换，具有较好的经济性。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。本实用新型的布置形式及使用数量也不局限于以上实施例，可以根据工程实际进行优化选择，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术原理对以上实施例进行的任何修改、等同变化与装饰，均仍在本实用新型的技术方案的范围内。