一种利用钢板耗能的自复位单墩柱结构的制作方法

本实用新型涉及桥梁技术领域，特别是涉及一种利用钢板耗能的自复位单墩柱结构。

背景技术：

预制节段拼装主要用于上部结构，用于下部结构相对较少。预制构件与现浇混凝土结合形成的模仿现浇桥墩受力性能的预制拼装桥墩，可称为装配整体式桥墩。已建或研究较多的预制混凝土桥墩，多属于这一类，该类结构需要现场湿作业，施工程序复杂，地震输入能量被所有结构构件吸收，震后结构损伤及残余变形很大，侧向变形大，修复成本较高甚至无法修复。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种利用钢板耗能的自复位单墩柱结构，以解决上述现有技术存在的问题，避免结构损伤，使结构具有良好的自复位能力残余变形小。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供了一种利用钢板耗能的自复位单墩柱结构，包括盖梁和基础梁，所述盖梁和所述基础梁之间固定有若干依次连接的预制节段桥，所述预制节段桥的两端均设置有钢套箍，所述盖梁与所述预制节段桥、相邻的所述预制节段桥、所述预制节段桥与所述基础梁均通过所述钢套箍连接，所述钢套箍外侧设置有若干耗能钢板，所述盖梁、各所述预制节段桥和所述基础梁的中心处均穿设有无粘结预应力筋。

优选的，所述钢套箍与所述预制节段桥固定连接，所述钢套箍包括四个依次固定连接的第一周钢板、第二周钢板、第三周钢板和第四周钢板，所述第一周钢板和所述第三周钢板相对设置，所述第二周钢板和所述第四周钢板相对设置，所述第一周钢板和所述第三周钢板上对应开设有若干第一孔洞，所述第二周钢板和所述第四周钢板上对应开设有若干第二孔洞，若干所述第一孔洞的中心线位于同一水平面，若干所述第二孔洞的中心线位于同一水平面，所述第一孔洞位于所述第二孔洞的上方或下方。

优选的，位置对应的所述第一周钢板和所述第三周钢板的所述第一孔洞、位置对应的所述第二周钢板和所述第四周钢板的所述第二孔洞中均穿设有钢管，所述钢管与所述钢套箍固定连接，所述钢管为内螺纹管。

优选的，若干所述耗能钢板包括位于所述盖梁和最上端的所述预制节段桥之间的端耗能钢板、最下端的所述预制节段桥和所述基础梁之间的端耗能钢板以及相邻的所述预制节段桥之间的若干中间耗能钢板，所述中间耗能钢板上开设有若干第一通孔和若干第二通孔，位于所述第一周钢板和所述第三周钢板外侧的所述中间耗能钢板的所述第一通孔与一所述预制节段桥下端的所述钢套箍的所述第一周钢板的所述第一孔洞对应，位于所述第一周钢板和所述第三周钢板外侧的所述中间耗能钢板的所述第二通孔与下方相邻的所述预制节段桥上端的所述钢套箍的所述第一周钢板的所述第一孔洞对应；位于所述第二周钢板和所述第四周钢板外侧的所述中间耗能钢板的所述第一通孔与一所述预制节段桥下端的所述钢套箍的所述第二周钢板的所述第二孔洞对应，位于所述第二周钢板和所述第四周钢板外侧的所述中间耗能钢板的所述第二通孔与下方相邻的所述预制节段桥上端的所述钢套箍的所述第二周钢板的所述第二孔洞对应。

优选的，所述端耗能钢板为角钢，所述角钢的一边开设有第一连接孔，所述第一连接孔与所述第一孔洞或所述第二孔洞对应，所述角钢的另一边开设有第二连接孔，第一螺栓穿过所述第二连接孔与所述盖梁或所述基础梁固定连接。

优选的，各所述中间耗能钢板的外侧设置有若干中间约束钢板，所述中间约束钢板上开设有第一约束孔和第二约束孔，各所述第一约束孔分别与一所述第一通孔位置对应，各所述第二约束孔分别与一所述第二通孔位置对应；第二螺栓依次穿过第一约束孔、所述第一通孔、所述第一孔洞或所述第二孔洞与所述钢管螺纹连接，第三螺栓依次穿过第二约束孔、所述第二通孔、所述第一孔洞或所述第二孔洞与所述钢管螺纹连接。

优选的，所述端耗能钢板的外侧设置有端约束钢板，所述端约束钢板上开设有第三约束孔，所述第三约束孔与所述第一连接孔对应，第四螺栓依次穿过第三约束孔、所述第一连接孔、所述第一孔洞或所述第二孔洞与所述钢管螺纹连接。

优选的，所述盖梁、所述基础梁和各所述预制节段桥沿长度方向的中心处均开设有放置孔，各所述放置孔内均设置有预埋波纹管，所述放置孔的直径比所述预埋波纹管的直径大2-3mm，所述无粘结预应力筋依次穿过各所述预埋波纹管内部，所述无粘结预应力筋的一端与所述盖梁固定连接，所述无粘结预应力筋的另一端与所述基础梁固定连接。

优选的，所述盖梁与所述预制节段桥之间、相邻的所述预制节段桥之间、所述预制节段桥与所述基础梁之间均设置有垫层，所述垫层的中心开设有中心孔，所述垫层的厚度为15-20mm，所述垫层为环氧聚合物垫层。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型的各预制节段桥通过无粘结预应力筋进行连接，盖梁与预制节段桥、相邻的预制节段桥、预制节段桥与基础梁均通过钢套箍连接，钢套箍的外侧设置有耗能钢板，当自复位单墩柱结构受到侧向荷载作用时，在无粘结预应力筋的回弹作用下具有良好的自复位能力，残余变形小，方便结构修复，墩柱结构发生侧向变形时，主体结构处于弹性状态，耗能钢板处于受拉或受压状态，通过耗能钢板的拉、压屈服耗散能量，控制结构的最大变形。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的利用钢板耗能的自复位单墩柱结构示意图；

图2为本实用新型中的利用钢板耗能的自复位单墩柱结构截面俯视图；

图3为本实用新型中的预制节段桥示意图；

其中：1-盖梁，2-预制节段桥，3-基础梁，4-无粘结预应力筋，5-中间耗能钢板，6-中间约束钢板，7-高强摩擦型螺栓，8-端耗能钢板，9-垫层，10-钢套箍，11-钢管，12-预埋波纹管，13-端约束钢板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种利用钢板耗能的自复位单墩柱结构，以解决上述现有技术存在的问题，避免结构损伤，使结构具有良好的自复位能力残余变形小。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-图3所示：本实施例提供了一种利用钢板耗能的自复位单墩柱结构，包括盖梁1和基础梁3，盖梁1和基础梁3之间固定有若干依次连接的预制节段桥2，预制节段桥2的两端均设置有钢套箍10，盖梁1与预制节段桥2、相邻的预制节段桥2、预制节段桥2与基础梁3均通过钢套箍10连接，钢套箍10外侧设置有若干耗能钢板，盖梁1、各预制节段桥2和基础梁3的中心处均穿设有无粘结预应力筋4。本实施例的各预制节段桥2通过无粘结预应力筋4进行连接，盖梁1与预制节段桥2、相邻的预制节段桥2、预制节段桥2与基础梁3均通过钢套箍10连接，钢套箍10的外侧设置有耗能钢板，当自复位单墩柱结构受到侧向荷载作用时，在无粘结预应力筋4的回弹作用下具有良好的自复位能力，残余变形小，方便结构修复，墩柱结构发生侧向变形时，主体结构处于弹性状态，耗能钢板处于受拉或受压状态，通过耗能钢板的拉、压屈服耗散能量，控制结构的最大变形。

本实施例中，钢套箍10与预制节段桥2固定连接，钢套箍10包括四个依次固定连接的第一周钢板、第二周钢板、第三周钢板和第四周钢板，第一周钢板和第三周钢板相对设置，第二周钢板和第四周钢板相对设置，第一周钢板和第三周钢板上对应开设有若干第一孔洞，第二周钢板和第四周钢板上对应开设有若干第二孔洞，若干第一孔洞的中心线位于同一水平面，若干第二孔洞的中心线位于同一水平面，第一孔洞位于第二孔洞的上方或下方。

本实施例中，盖梁1与预制节段桥2、预制节段桥2与基础梁3的之间的钢套箍10还包括四个连接钢板，各连接钢板分别与第一周钢板、第二周钢板、第三周钢板和第四周钢板焊接，连接钢板上开设有连接孔，螺栓穿过连接孔将连接钢板与盖梁1或基础梁3固定连接。

本实施例中，位置对应的第一周钢板和第三周钢板的第一孔洞、位置对应的第二周钢板和第四周钢板的第二孔洞中均穿设有钢管11，钢管11与钢套箍10固定连接，钢管11为内螺纹管。

本实施例中，若干耗能钢板包括位于盖梁1和最上端的预制节段桥2之间的端耗能钢板8、最下端的预制节段桥2和基础梁3之间的端耗能钢板8以及相邻的预制节段桥2之间的若干中间耗能钢板5，中间耗能钢板5上开设有若干第一通孔和若干第二通孔，位于第一周钢板和第三周钢板外侧的中间耗能钢板5的第一通孔与一预制节段桥2下端的钢套箍10的第一周钢板的第一孔洞对应，位于第一周钢板和第三周钢板外侧的中间耗能钢板5的第二通孔与下方相邻的预制节段桥2上端的钢套箍10的第一周钢板的第一孔洞对应；位于第二周钢板和第四周钢板外侧的中间耗能钢板5的第一通孔与一预制节段桥2下端的钢套箍10的第二周钢板的第二孔洞对应，位于第二周钢板和第四周钢板外侧的中间耗能钢板5的第二通孔与下方相邻的预制节段桥2上端的钢套箍10的第二周钢板的第二孔洞对应。

本实施例中，端耗能钢板8为角钢，角钢的一边开设有第一连接孔，第一连接孔与第一孔洞或第二孔洞对应，角钢的另一边开设有第二连接孔，第一螺栓穿过第二连接孔与盖梁1或基础梁3固定连接。

本实施例中，各中间耗能钢板5的外侧设置有若干中间约束钢板6，中间约束钢板6上开设有第一约束孔和第二约束孔，各第一约束孔分别与一第一通孔位置对应，各第二约束孔分别与一第二通孔位置对应；第二螺栓依次穿过第一约束孔、第一通孔、第一孔洞或第二孔洞与钢管11螺纹连接，第三螺栓依次穿过第二约束孔、第二通孔、第一孔洞或第二孔洞与钢管11螺纹连接。

本实施例中，端耗能钢板8的外侧设置有端约束钢板13，端约束钢板13上开设有第三约束孔，第三约束孔与第一连接孔对应，第四螺栓依次穿过第三约束孔、第一连接孔、第一孔洞或第二孔洞与钢管11螺纹连接。

本实施例中，第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓和第四螺栓均为高强摩擦型螺栓7。

本实施例中，钢套箍10具有如下作用：(1)加强对预制节段桥2端部的保护，防止预制节段桥2在运输、安装过程的损坏；(2)在使用阶段对预制节段桥2端部混凝土提供约束，提高混凝土强度和变形能力；(3)在钢套箍10四周开有第一孔洞和第二孔洞并在第一孔洞和第二孔洞中焊接钢管11，方便第一孔洞和第二孔洞的成型定位以及后期耗能钢板以及中间约束钢板6、端约束钢板13的安装。

本实施例中，耗能钢板通过高强摩擦型螺栓7连接，方便及时更换完成对结构的修复，使结构及早恢复使用功能。中间约束钢板6和端约束钢板13的作用是限制耗能钢板受压状态的平面外变形，从而使耗能钢板受压屈服。中间约束钢板6和端约束钢板13均设置成长条形，在桥墩结构受侧向荷载时可沿着弯曲方向自由变形，只起到对耗能钢板的平面外约束作用而不考虑其受力对结构的影响。

本实施例中，盖梁1、基础梁3和各预制节段桥2沿长度方向的中心处均开设有放置孔，各放置孔内均设置有预埋波纹管12，放置孔的直径比预埋波纹管12的直径大2-3mm，无粘结预应力筋4依次穿过各预埋波纹管12内部，无粘结预应力筋4的一端与盖梁1固定连接，无粘结预应力筋4的另一端与基础梁3固定连接。

通过无粘结预应力筋4连接形成的单墩柱结构，主要优点是将结构的非线性变形集中于连接区域，其它部分基本保持弹性，而且由于无粘结预应力筋4的回弹作用，结构残余变形很小，可实现震后桥墩结构功能的迅速恢复。

本实施例中，盖梁1与预制节段桥2之间、相邻的预制节段桥2之间、预制节段桥2与基础梁3之间均设置有垫层9，垫层9的中心开设有中心孔，中心孔的位置与放置孔的位置相对应，垫层9的厚度为15-20mm，垫层9为环氧聚合物垫层。

本实施例安装时，首先进行基础梁3现场浇筑，将无粘结预应力筋4穿过锚具后将锚具预埋在基础梁3内，基础梁3浇筑完成并养护好后，垫层9放置在基础梁3顶部，无粘结预应力筋4穿过垫层9的中心孔和最下端的预制节段桥2中的预埋波纹管12，利用高强摩擦型螺栓7安装最下端的各端耗能钢板8以及各端约束钢板13并进行初拧，实现最下端的预制节段桥2的定位；无粘结预应力筋4穿过与最下端的预制节段桥2相邻的预制节段桥2的预埋波纹管12及垫层9，利用高强摩擦型螺栓7安装各中间耗能钢板5以及各中间约束钢板6并进行初拧，依次进行直至最上面的预制节段桥2就位完毕，安装盖梁1后，张拉无粘结预应力筋4至张拉控制应力，拧紧所有的高强摩擦型螺栓7至设计预拉力，完成本实施例的利用钢板耗能的自复位单墩柱结构的安装。

本实施例通过无粘结预应力筋4进行连接，盖梁1与预制节段桥2之间、相邻的预制节段桥2之间、预制节段桥2与基础梁3之间的连接处设置耗能钢板，在自复位单墩柱结构受到侧向载荷时，具有良好的自复位能力，避免结构的损伤，采用高强摩擦型螺栓7进行各结构的连接，方便拆卸，及时对结构进行修复。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。