装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱

本技术属于桥梁工程和组合结构，具体涉及一种装配式中空夹层钢管混凝土节段柱。

背景技术：

1、中空夹层钢管混凝土墩柱是一种新型的组合墩柱形式，适应于桥梁抗震的发展需求。中空夹层钢管混凝土墩柱除了具有承载力高、塑性和韧性好、经济效果好等钢管混凝土的一般优点之外，还具有以下特点：（1）截面开展，抗弯刚度大；（2）自重轻，刚重比大；（3）防火性能优于实心钢管混凝土；（4）内外钢管作为模板使用，可以有效加快施工进度等。节段预制拼装技术是近年来兴起的一种工程结构建造方式，其特点在于将结构构件分为节段在工厂预制，然后运送到施工现场进行拼装作业，从而完成建筑、桥梁等结构的建造，优点在于施工质量有保证、建造速度快，适应于建筑工业化的要求。

技术实现思路

1、本实用新型提出一种装配式中空夹层钢管混凝土节段柱，特别适应于需要考虑强动载效应和预制装配化施工的桥梁工程。其将中空夹层钢管混凝土墩柱与节段预制拼装技术结合，采用内部预应力筋和外侧耗能构件连接，从而形成一种新型的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱。该种桥墩充分发挥了组合结构性能优势和节段预制拼装施工优势，具有抗动力荷载性能突出和快速施工的特点，适应于跨线桥、城市高架桥以及山区高墩大跨桥的各种需求。

2、为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

3、一种装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，包括预制中空夹层钢管混凝土节段、内部预应力筋和外侧耗能连接组件；

4、所述预制中空夹层钢管混凝土节段的数量具有若干节；

5、所述内部预应力筋依次从各预制中空夹层钢管混凝土节段的中心穿过，且内部预应力筋的两端分别对应锚固在桥墩两端的承台和盖梁内；

6、通过张拉内部预应力筋的预应力，即可对所需连接的各预制中空夹层钢管混凝土节段施加轴向压力，使各预制中空夹层钢管混凝土节段之间紧密贴合，形成节段预制拼装中空夹层钢管混凝土墩柱；

7、相邻的两节预制中空夹层钢管混凝土节段的外侧壁之间通过若干呈周向布置的外侧耗能连接组件拼接。

8、优选地，所述预制中空夹层钢管混凝土节段包括外钢管、内钢管和高强度无收缩混凝土；

9、所述外钢管的外壁在处于轴向的两端沿着周向均匀设有若干个连接凹槽，内钢管置于外钢管内并与外钢管同轴设置，且外钢管和内钢管之间的夹层通过填充高强度无收缩混凝土连接形成节段整体；

10、相邻两节预制中空夹层钢管混凝土节段中，处于上方的预制中空夹层钢管混凝土节段为第一预制节段，处于下方的预制中空夹层钢管混凝土节段为第二预制节段；第一预制节段下端所设置的各连接凹槽与第二预制节段上端所设置的各连接凹槽一一对应，并能够拼接形成一个完整的敞口槽；

11、每一个外侧耗能连接组件的两端分别与相邻两节预制中空夹层钢管混凝土节段中处于一一对应的两个连接凹槽连接，以实现相邻两节预制中空夹层钢管混凝土节段的拼接。

12、优选地，所述连接凹槽的槽底设有耗能构件安装螺孔；所述外侧耗能连接组件包括耗能构件、连接螺栓和盖板，所述耗能构件通过连接螺栓固定于相邻中空夹层钢管混凝土节段的连接凹槽内，所述盖板覆盖于相邻中空夹层钢管混凝土节段的凹槽，使墩柱相邻节段之间形成连续表面。

13、优选地，所述的敞口槽为矩形槽。

14、优选地，所述的连接凹槽槽底所设置的耗能构件安装螺孔有两个并呈横向排布。

15、优选地，所述预制中空夹层钢管混凝土节段的截面呈圆形或者方形设置。

16、本实用新型的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱的连接形式改善了传统节段预制拼装桥墩抗震性能不足的问题，同时适用了建筑工业化的发展需求。其中，中空夹层钢管混凝土节段的内钢管和外钢管对夹层混凝土提供了良好的约束作用，此外预应力筋的轴向压力使得夹层之间填充的混凝土处于三向受压的状态，大幅提高了混凝土的强度；同时外侧耗能构件能够很好地耗散此类墩柱在地震作用下吸收的能量，且耗能构件一旦失效可以方便地替换。本实用新型提出的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱具有在高烈度地震区推广应用的前景。

17、本实用新型的有益效果是：

18、1、装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱可在工厂预制，运输至现场拼装，实现建筑工业化要求；

19、2、内部预应力筋与外侧耗能构件显著提高了节段预制墩柱的抗震性能，在地震荷载作用下具有良好的自复位能力，同时受损的耗能构件能够方便地替换，解决了混凝土节段墩柱地震损伤不易修复的问题

技术特征：

1.一种装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，其特征在于：包括预制中空夹层钢管混凝土节段、内部预应力筋和外侧耗能连接组件；

2.根据权利要求1所述的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，其特征在于：所述预制中空夹层钢管混凝土节段包括外钢管、内钢管和高强度无收缩混凝土；

3.根据权利要求2所述的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，其特征在于：所述连接凹槽的槽底设有耗能构件安装螺孔；所述外侧耗能连接组件包括耗能构件、连接螺栓和盖板，所述耗能构件通过连接螺栓固定于相邻中空夹层钢管混凝土节段的连接凹槽内，所述盖板覆盖于相邻中空夹层钢管混凝土节段的凹槽，使墩柱相邻节段之间形成连续表面。

4.根据权利要求3所述的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，其特征在于：所述的敞口槽为矩形槽。

5.根据权利要求4所述的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，其特征在于：所述的连接凹槽槽底所设置的耗能构件安装螺孔有两个并呈横向排布。

6.根据权利要求4所述的装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，其特征在于：所述预制中空夹层钢管混凝土节段的截面呈圆形或者方形设置。

技术总结
本技术公开了一种装配式中空夹层钢管混凝土节段墩柱，包括预制中空夹层钢管混凝土节段、内部预应力筋和外侧耗能连接组件；内部预应力筋依次从各预制中空夹层钢管混凝土节段的中心穿过，两端分别对应锚固在桥墩两端的承台和盖梁内；相邻的两节预制中空夹层钢管混凝土节段的外侧壁之间通过外侧耗能连接组件拼接。通过张拉内部预应力筋的预应力，即可对所需连接的各预制中空夹层钢管混凝土节段施加轴向压力，使各预制中空夹层钢管混凝土节段之间紧密贴合，形成节段预制拼装中空夹层钢管混凝土墩柱。本技术充分发挥了组合结构性能优势和节段预制拼装施工优势，具有抗动力荷载性能和快速施工的特点，特别适合于高烈度地震区该类桥墩的应用。

技术研发人员：林元铮,宗周红,李明鸿,刘路,高超,陈宜言
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：20230414
技术公布日：2024/1/15