一种软钢-ECC连接的强耗能自复位装配式桥墩、桥墩体系及桥墩施工方法

本发明涉及桥梁工程，具体涉及一种软钢-ecc连接的强耗能自复位装配式桥墩、桥墩体系及桥墩施工方法。

背景技术：

1、桥墩是桥梁结构中支撑主梁和桥面荷载的重要构件，通常位于主梁和基础之间，起到支撑和传递荷载的作用。桥墩的设计和类型取决于桥梁的跨度、荷载、地质条件以及其他因素。桥墩的形式往往可以分为独柱墩和排架墩。独柱墩是支撑桥梁的单个墩柱，而排架墩则是多个独立墩组合在一起形成的结构。根据材料的不同，桥墩可以分为砖石墩、混凝土墩、钢筋混凝土墩等。

2、桥墩的设计和选择需要考虑到多种因素，包括桥梁结构的要求、地质条件、环境影响以及经济性等方面的考量。不同类型的桥墩适用于不同的桥梁设计和施工需求。

3、装配式桥墩是在桥梁建设中经常使用的预制混凝土构件，这些构件可以在工厂中进行预制和装配，然后在现场进行安装。装配式桥墩通常由预制混凝土墩柱和横梁组成，它们可以根据特定的设计要求和桥梁结构进行定制制造。这种技术可以提高施工效率、质量和安全性，减少施工现场对交通的影响，并缩短工程周期。装配式桥墩还可以减少对现场混凝土浇筑的需求，降低施工成本，并在一定程度上减少对环境的影响。

4、现有装配式桥墩普遍采用承插或灌浆套筒连接，其中承插式需要承台，灌浆套筒连接麻烦，且两种方式存在震后不易修复，难以自复位等问题。

5、首先，装配式桥墩在遭受外部冲击或振动时，尤其是在经历强烈的地震荷载作用下，传统的装配式桥墩位移延性差，抗震性能不足，导致震后难以进行修复。因此，在设计装配式桥墩时，需要考虑如何在保证结构稳定性的前提下，最大限度地减少强震带来的不利影响。

6、其次，装配式桥墩遭受外部冲击或振动后，宜具备一定的自复位能力，即能够在受力结束后自行恢复到原始位置或姿态。这种自复位能力对于保证桥梁结构的可靠性和安全性至关重要。因此，在装配式桥墩的设计中，需要考虑如何确保其具备良好的自复位性能，以应对可能发生后续地震荷载。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种软钢-ecc连接的强耗能自复位装配式桥墩、桥墩体系及桥墩施工方法，以解决高烈度地震区装配式混凝土桥墩位移延性差、抗震性能不足(耗能差、残余位移大等)以及震后不易修复的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种软钢-ecc连接的强耗能自复位装配式桥墩，其包括预制混凝土桥墩、桩基以及分别设置在预制混凝土桥墩和桩基之间的开槽板组件；

4、开槽板组件包括设置在预制混凝土桥墩底部的多个上开槽板以及设置在桩基顶部的多个下开槽板，多个上开槽板与多个下开槽板间隔设置，且通过环形定位件彼此连接。

5、采用上述技术方案产生的有益效果为：本发明通过设置在混凝土桥墩和桩基之间的开槽板组件，通过在上开槽板与下开槽板设置的环形定位件，能够使预制混凝土桥墩和桩基初步连接。

6、进一步地，每一个上开槽板沿预制混凝土桥墩的周向设置，且靠近上开槽板的外边缘处开设有多个上钢板槽，环形定位件连接在上开槽板最顶部的上钢板槽内，且环形定位件的底部与下开槽板的顶部连接。

7、进一步地，每一个下开槽板沿桩基的周向设置，且靠近下开槽板的外边缘处开设有多个下钢板槽，环形定位件连接在下开槽板最底部的下钢板槽内，且环形定位件的顶部与上开槽板的底部连接。

8、采用上述技术方案产生的有益效果为：本发明通过在上开槽板、下开槽板的外边缘开设的上钢板槽和下钢板槽，能够将上开槽板、下开槽板与环形定位件能快速地定位连接，无需使用额外的连接件。

9、进一步地，相邻所述上钢板槽与下钢板槽之间通过多个环形耗能件连接。

10、采用上述技术方案产生的有益效果为：本发明在上开槽板最顶部的上钢板槽与下开槽板最底部的下钢板槽的环形定位件后，在环形定位件之间继续设置多个环形耗能件，连接处于同一水平面的上钢板槽与下钢板槽，在桥墩受力时，上开槽板与下开槽板之间的交错变形使得环形耗能件的软钢屈服耗能，以增加桥墩整体的耗能能力。

11、进一步地，预制混凝土桥墩的底部设置有上钢墩帽，上开槽板设置在上钢墩帽的底部。

12、进一步地，桩基的顶部设置有下钢墩帽，下开槽板设置在下钢墩帽的顶部。

13、采用上述技术方案产生的有益效果为：本发明通过设置在预制混凝土桥墩底部的上钢墩帽和桩基的顶部设置有下钢墩帽，能够增加桥墩支撑、传递荷载，还可以提高桥梁的整体稳定性和安全性，有效减少现场ecc的浇筑量

14、进一步地，预制混凝土桥墩与桩基的轴心处设置有穿心式预应力束。

15、采用上述技术方案产生的有益效果为：预应力束能够增强混凝土构件的承载能力，提高混凝土的承载能力和抗裂性能，同时在地震荷载作用下提供回复力，使桥墩具有较强的自复位能力。

16、本发明还提供了一种软钢-ecc混合连接的预制拼装桥墩体系，其包括上述桥墩的构造，还包括盖梁和横梁；

17、该预制混凝土桥墩采用方形结构，其顶部通过开槽板组件连接盖梁，桥墩之间通过至少一个横梁相连接，横梁的两端分别通过开槽板组件与桥墩相连接。

18、本发明还包括一种软钢-ecc连接的强耗能自复位装配式桥墩的施工方法，包括以下步骤：

19、s1、将下开槽板和下钢墩帽焊接后安装在预制混凝土桥墩的底部(可直接预埋至混凝土桩基顶部或设置螺栓与混凝土桩基顶部连接)，将上开槽板与上钢墩帽焊接后安装在桩基的顶部(可直接预埋至混凝土桥墩底部或设置螺栓与混凝土桥墩底部连接)，各个开槽板的开槽尺寸考虑一定容许误差；

20、s2、在上钢墩帽和下钢墩帽的中间台面之间安装垫石，将环形定位件(两个半圆环，存在一定重叠部分)分别安装在上开槽板最顶部的上钢板槽内以及下开槽板最底部的下钢板槽内，并调整位置；

21、s3、将环形耗能件(两个半圆环，存在一定重叠部分)安装到相邻的上钢板槽与下钢板槽之间，且每个环形耗能件的重叠部分需交错布置，待调整至合适位置后，可采用薄钢片填充开槽板和环形耗能件之间存在的间隙；

22、s4、在预制混凝土桥墩和桩基之间立模板，并浇筑ecc混凝土，张拉预制混凝土桥墩和桩基之间的穿心式预应力束。

23、步骤s4中，为增强ecc与上钢墩帽和下钢墩帽的连接性能，可根据需要在上钢墩帽和下钢墩帽的表面安装若干个栓钉。

24、本发明具有以下有益效果：

25、本发明提供的软钢-ecc连接的强耗能自复位装配式桥墩及施工方法，能够在桥墩受到强震作用时，上开槽板、下开槽板交错变形会使环形软钢屈服耗能，同时由于ecc混凝土良好的延性不会使桥墩出现压溃现象，软钢-ecc混凝土形成良好的耗能机理，能够确保桩基和预制墩身保持弹性。

26、此外，预制混凝土桥墩与桩基预应力的存在可以提升桥墩耗能能力和自复位能力。强震过后，可将损坏的ecc混凝土凿除，替换新的环形耗能软钢，再次浇筑ecc混凝土，并张拉预应力，能够实现装配式桥墩的震后低成本、快速修复，本发明的成本低廉、施工便利。