1.本发明涉及一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式墩柱体系，属于工程抗震领域。
背景技术：2.随着我国城镇化建设的快速发展，城市化水平和人民生活水平逐步提高，人们对传统建筑和桥梁结构的安全性和经济性要求越来越高。预制拼装式混凝土结构具有施工质量高、施工周期短和节能减排等优点，受到越来越多的学者和工程师青睐。但预制拼装式桥墩的抗震性能和震后修复一直是国内外学者研究的重点和难点，也是阻碍其在中、高烈度地震区域等复杂、恶劣环境推广应用的关键因素。
3.由于装配式节点的引入，预制拼装桥墩的抗震性能和震损模式与现浇桥墩均存在较大差异。地震荷载作用下，预制拼装桥墩中墩柱和承台的连接部位承受较大的轴力、剪力和弯矩，是受力的关键部位之一。为了能够实现较优的抗震性能，预制拼装桥墩装配式节点的连接构造方式主要有预应力连接、灌浆套筒连接、灌浆波纹管连接、插槽式连接、承插式连接、湿接缝连接等。其中，灌浆套筒连接是低烈度区装配式桥墩常用的连接方式，设计较优的灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩的抗震性能基本能够达到“等同现浇”的设计原则。但由于灌浆套筒刚度较大，接缝处早期损伤、集中损伤和塑性铰转移等不利现象在该型装配式桥墩中也十分常见。在地震、撞击等偶然荷载作用下，灌浆套筒连接处的损伤破坏容易使该型装配式桥墩成为沿连接面的“摇摆”机构。尽管预制拼装式桥墩的“摇摆”会耗散一部分地震能量，但过大的摇摆会削弱混凝土与钢筋之间的粘结、开合和摩擦作用，限制传统塑性铰区的形成和发展，使其耗能能力下降；同时也会导致预制拼装式桥墩的震后残余变形过大，影响装配式桥墩的安全性和可恢复性。
4.现阶段针对预制拼装桥墩抗震性能的研究取得了一系列成果，然而预制拼装桥墩抗震性能影响参数繁多，既有装配式桥墩体系的抗震性能并不足以支撑其在中、高烈度等复杂恶劣工程环境中应用。因此，研发一种抗震性能优并且震后可修复的预制拼装式桥墩具有显著的实用价值和现实意义。
技术实现要素：5.为了解决传统装配式式桥墩耗能能力差、耐久性差、震后修复困难等难题，实现装配式桥墩在高烈度地区的广泛应用，本发明提出了一种具有良好抗震性能，可恢复能力的内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系。
6.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
7.一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系，其特征在于：包括预制铝合金-混凝土摇摆墙(1)，预制铝骨混凝土组合梁(2)，预制墩柱(3)，预制盖梁(4)，承台(5)。其装配方法为：预制墩柱(3)与承台(5)间通过铝合金灌浆套筒(1d)和抗剪齿槽(3c)连接，接缝处设置弹性垫层(3e)。待预制墩柱(3)与承台(5)施工完成后，预制铝合金-混凝土摇摆墙(1)下部通过铝合金套筒(1d)与形状记忆合金棒(1e)与承台(5)连接，其上部通过混凝土提高
面(2d)与预制组合梁(2)利用对拉螺栓(2e)连接，预制组合梁上铝骨(2a)与预制墩柱(3)上高强l型组合梁连接板(3a)通过高强螺栓(2c)连接；待预制铝合金-混凝土摇摆墙(1)、预制组合梁(2)与预制墩柱(3)连接施工完成后，预制盖梁(4)通过铝合金灌浆套筒(1d)和抗剪齿槽(3c)与预制墩柱(3)连接，接缝处同样设置弹性垫层(3e)。进而形成一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系，该体系具有多阶段耗能，可装配，易修复，具有一定自复位功能等优点，并且单、双柱墩均可应用。
8.所述铝合金-混凝土摇摆墙(1)为外包铝合金板(1a)的细石混凝土组合摇摆墙，混凝土类型可根据需要选用普通混凝土、纤维混凝土、可再生混凝土等。铝合金板可采用5～20mm厚t5、t6、t7系列铝合金板。墙体高度根据预制铝骨混凝土组合梁(2)位置确定，墙体厚度为50mm～200mm(约为组合梁厚度的1/5～1/3)，墙体宽度依据装配式桥墩(3)的抗侧刚度设计，墙体抗侧刚度宜为柱体抗侧刚度的1/10～1/5，但其屈服变形和强度则应设计为预制组合梁(2)的1/5～1/2，以达到墙体早于预制墩柱(3)和预制组合梁(2)破坏。为保证连接可靠、施工方便，外包铝合金板(1a)与细石混凝土墙(1b)焊接栓钉(1c)连接。栓钉(1c)直径为6mm～20mm，长40～80mm。铝合金-混凝土摇摆墙(1)底部设置铝合金灌浆套筒(1d)，通过从承台(5)底部伸出一定长度的形状记忆合金棒(1e)连接，长度约为套筒长度的一半。铝合金-混凝土摇摆墙(1)和提高面(2d)间可通过对拉螺栓连接(2e)。地震等荷载作用下，预制铝骨混凝土组合梁(2)伴随预制墩柱(3)侧向移动，进而使预制铝合金-混凝土摇摆墙(1)绕对拉螺栓连接(2e)摇摆，并通过自身的塑性变形耗能，同时通过形状记忆合金棒(1e)获得一定的自复位能力。
9.所述预制铝骨混凝土组合梁(2)内部设置铝合金工字钢作为铝骨(2a/2b)，外部可浇筑普通混凝土、纤维混凝土、可再生混凝土等。铝骨上下翼缘(2a/2b)预留螺栓孔。组合梁(2)下部浇筑普通混凝土作为提高面(2d)。地震等荷载作用下，当预制铝合金-混凝土摇摆墙(1)因过大的塑性变形失效后，预制铝骨混凝土组合梁(2)通过铝骨-混凝土的塑性变形起到第二阶段耗能的功能。
10.所述预制墩柱(3)的中部——预制组合梁(2)连接处，预埋上部和下部高强l型组合梁连接板(3a/3b),连接板上设置横向加劲肋(3d)增强连接板的抗剪承载能力。高强l型连接板一侧与组合梁预埋铝骨(2a/2b)通过高强螺栓等连接件(2c)连接，另一侧延伸到桥墩上下端。高强l型连接板(3a/3b)的位置依据现浇墩柱确定，铝骨(2a/2b)和预留高强l型连接板(3a/3b)裸露部分可采用涂漆、热浸锌、热喷铝(锌)复合涂层等方法进行防腐。
11.所述预制墩柱(3)采用普通钢筋混凝土材料，预制墩柱(3)同预制盖梁(4)和预制承台(5)间均采用铝合金灌浆套筒(1d)和抗剪齿槽(3c)连接。灌浆套筒(1d)底部设置进浆口，顶部设置出浆口。抗剪齿槽(3c)形状为圆弧形，个数为6～8个，具体尺寸根据截面尺寸确定。墩梁和墩台连接处设置弹性垫层(3e)消耗地震能量。所述预制铝骨混凝土组合梁(2)与预制墩柱(3)之间连接的连接件(2c)可为高强螺栓、焊接等连接方式，确保预制组合梁(2)与预制墩柱(3)连接可靠。
12.所述预制盖梁(4)采用普通钢筋混凝土材料，通过装配式节点与预制墩柱(3)形成整体。预制盖梁(4)底部预留与预制墩柱(3)装配的铝合金灌浆套筒(1d)，其配筋与构造与现浇混凝土桥墩的盖梁一致。
13.所述承台(5)采用普通钢筋混凝土现浇制成，顶部预留与预制墩柱(3)和预制铝合
金-混凝土摇摆墙(1)装配的纵筋(3f)和形状记忆合金棒(1e)，其配筋与构造与现浇混凝土桥墩的承台一致。
14.与现有技术相比，本发明的优点如下：
15.(1)本发明充分发挥了铝合金弹性模量低、延性强和自重轻等优点，将铝合金应用于灌浆套筒、摇摆墙、组合梁等位置。一方面可以减小对墩底塑性铰区的影响，另一方面可以作为耗能构件来消耗地震能量。
16.(2)本发明中的摇摆耗能装置，由铝合金-混凝土摇摆墙、预制铝骨混凝土组合梁和形状记忆合金棒组成。在小震作用下铝-混摇摆墙和组合梁共同作用消耗地震能量，并具有一定自复位功能；在大震作用下铝混摇摆墙早于预制墩柱和组合梁破坏，预制铝骨混凝土组合梁进一步耗散地震能量，能够实现多阶段耗能保护墩柱的功能。且预制组合梁和铝混摇摆墙均为可更换构件，能够有效地实现震后可更换。
17.(3)本发明中的预制盖梁、预制组合梁、预制墩柱和预制铝合金-混凝土摇摆墙均为工厂标准化生产，质量得以保证，且现场施工过程中无现浇混凝土，基本实现全预制装配，既加快了建造速度，又降低了环境干扰和施工干扰。
附图说明
18.图1为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系的立面图；
19.图2为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系的铝-混摇摆墙立面图；
20.图3为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系的铝-混摇摆墙剖面图；
21.图4为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系的铝混摇摆墙和组合梁连接侧视图；
22.图5为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系的铝混摇摆墙和组合梁连接轴侧图；
23.图6为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系的预制组合梁轴侧图；
24.图7为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式桥墩体系的预制桥墩立面图；
25.图8为本发明一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式双柱墩示例图；
26.图中：1-预制铝-混摇摆墙，1a-铝合金钢板，1b-摇摆墙，1c-栓钉，1d-铝合金灌浆套筒，1e-记忆合金棒，1f-纵筋，1g-箍筋，2-铝骨混凝土组合梁，2a-铝骨上翼缘，2b-铝骨下翼缘，2c-预埋高强螺栓，2e-对拉螺栓，2d-混凝土提高面，3-预制墩柱，3a-预制墩柱预埋上部高强l型组合梁连接板，3b-预制墩柱预埋下部高强l型组合梁连接板，3c-抗剪齿槽，3d-横向加劲肋，3e-弹性垫层，3f-预留纵筋，4-预制盖梁，5-预制承台。
27.下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
28.如图8所示，本实例为一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式双柱墩，包括预制铝合金-混凝土摇摆墙(1)，预制铝骨混凝土组合系梁(2)，预制墩柱(3)，预制盖梁(4)，承台(5)。承台(5)和铝-混摇摆墙(1)之间通过铝合金灌浆套筒(1d)连接；预制盖梁(4)与预制墩柱(3)、预制墩柱(3)与预制承台(5)间通过铝合金灌浆套筒(1d)和抗剪齿槽(3c)连接，连接处设置弹性垫层(3e)。
29.如图2所示，预制铝-混摇摆墙(1)在预制工厂加工完成后运至施工现场。铝-混凝土摇摆墙(1)为外包铝合金板(1a)的细石混凝土组合摇摆墙。铝合金-混摇摆墙(1)下部通过铝合金套筒(1d)与形状记忆合金棒(1e)与承台(5)连接，套筒高度为250mm，直径为44mm。为保证连接可靠、施工方便，铝合金板(1a)和摇摆墙(1b)间用栓钉(1c)连接。如图3所示，为增强墙体延性，铝-混摇摆墙内部配置箍筋(1g)和纵筋(1f)，纵筋直径为12mm。铝-混摇摆墙(1)与承台(5)拼装前应进行匹配拼装，混凝土浇筑前后都应对预留形状记忆合金棒、铝合金灌浆套筒定位进行检查，允许偏差为
±
2mm，灌浆套筒与箍筋连接时应采用绑扎，先在接缝处注入高强无收缩水泥砂浆，最后在套筒灌浆口灌浆，直至灌浆料在出浆口溢出，铝-混摇摆墙(1)与承台(5)装配完成。
30.如图4、5、6所示，在预制组合系梁(2)下部浇筑普通混凝土作为提高面(2d)，在预制工厂施工完成后共同运至施工现场。提高面(2d)预留锚孔，通过对拉螺栓(2e)和组合系梁(2)连接。对拉螺栓(2e)个数和布置位置根据组合系梁(2)和铝混摇摆墙(1)的传力需求布置。墙体厚度约为组合系梁厚度的1/5～1/3。
31.如图7所示，预制墩柱(3)在预制工厂加工完成后运至施工现场。预制墩柱(3)由普通混凝土浇筑而成，按照施工图设计配筋。墩柱上下节段设置抗剪齿槽(3c)。齿槽的形状采用圆弧形，齿槽个数为6～8个，间距50mm～60mm。为方便盖梁底部预埋灌浆套筒与墩柱顶端预留纵筋连接，盖梁成略微横向倾斜状态拼装，从盖梁底处的灌浆套筒开始与预留纵筋进行连接，直至连接完成后，将盖梁调平同时下落到位后临时固定。预制组合系梁(2)内部预埋铝骨，铝骨上翼缘(2a)和铝骨下翼缘(2b)分别设置与墩柱组合系梁连接板位置大小一样的安装孔，并将组合系梁预埋铝骨安装孔与墩柱预埋高强l型连接板的安装孔洞一一对齐，采用高强螺栓等连接件(2c)进行组合系梁与墩柱的连接。进而形成一种内置耗能铝-混摇摆墙的装配式双柱墩。
32.实际施工时，在施工现场先进行承台(5)与预制墩柱(3)拼装，预制墩柱(3)分段吊装就位。先在底部接缝处设置弹性垫层，将承台(5)预留钢筋(3f)插入预制墩柱(3)底部节段预留铝合金套筒(1d)中。预制墩柱(3)底部节段设置就位后，灌注铝合金套筒(1d)灌浆料。然后将铝-混摇摆墙(1)预留铝合金套筒(1d)插入预制承台(5)预留的形状记忆合金棒(1e)，安装就位后灌注铝合金套筒(1d)灌浆料。养护完成后，将组合系梁(2)吊装到位，将组合系梁(2)预埋铝骨的安装孔与墩柱(3)预埋高强l型连接板安装孔对齐，用高强螺栓(2c)进行连接；将铝-混摇摆墙(1)插入组合系梁(2)提高面(2d)槽孔中，提高面(2d)和铝-混摇摆墙(1)用对拉螺栓(2e)连接；铝骨和高强l型连接板等裸露部分均用涂漆进行防腐处理。最后，将预制盖梁(4)与预制墩柱(3)进行装配，相关施工方法与底部节段施工方法类似，不在赘述。本实例选择高强无收缩水泥砂浆，至此内置耗能铝-混摇摆墙的双柱墩装配完成。
33.以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，但本发明专利的实施不限于此。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。