一种离散式自复位耗能桥墩的制作方法

1.本实用新型属于桥梁工程技术领域，特别是涉及一种离散式自复位耗能桥墩。


背景技术：

2.地震属于多发性自然灾害，我国处于环太平洋带和亚欧带两大地震多发地带，同时，我国正处于由桥梁大国向桥梁强国迈进的关键时刻，近年来南美洲、拉丁美洲、日本及中国大陆频发的地震灾害和地震工程学界的研究表明环太平洋火山地震带进入了新的活跃周期。桥梁作为重要的交通生命线工程，很多按照现有的桥梁规范建造的桥梁发生了柱底塑性铰的破坏。这种破坏模式震后不可修复，拆除后重建是唯一的选择，这样就会大大增加施工周期、延误宝贵的救灾和灾后恢复的时间，与此同时，绿色建筑以及在建筑行业加入数字化管理成为大势所趋，装配式结构应运而生。在这种现状下，工程界亟待应用更加先进的桥墩设计方案。
3.目前研发的自复位耗能桥墩包含双柱式、防屈曲钢板墙式、钢连梁式、横向预应力筋式、软钢挤压式、内充泡沫铝式等多种，但是均未考虑装配式以及离散式耗能等问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种离散式自复位耗能桥墩。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩采用上下排布且依次连接的多层结构，每层结构由多个具有不同或相同长度、利用连接组件以多行多列的方式紧密结合在一起的多个离散型柱构成；所述的离散型柱的横截面为正方形，上下端的四角处分别形成有一个预留连接槽，中部沿垂直方向间隔形成有多个横向和纵向钢筋贯通孔，并且横向和纵向钢筋贯通孔交替设置；连接组件包括预埋高强螺栓、滑杆、碟簧、套筒、连接螺母和钢绞线；预埋高强螺栓垂直设置，每根预埋高强螺栓的中部贯穿设置在离散型柱的一个棱角内部，并且上下端分别位于离散型柱上一对上下对应的预留连接槽内，上端连接一个连接螺母，下端连接在套筒的顶面上；连接螺母的上部形成有一个螺孔；套筒的底面中部形成有开口；滑杆和碟簧设置在套筒的内部，其中滑杆呈钉形，钉帽位于上端，钉杆的下端贯穿碟簧的中心孔及套筒的开口后螺纹连接在下一层结构上同一列离散型柱的相对应连接螺母的螺孔内；每根钢绞线的中部贯穿设置在每层结构中同一行或列的所有离散型柱上位于同一高度的横向或纵向钢筋贯通孔内，施加预应力后两端利用锚固头固定在位于外侧的离散型柱侧面上。
6.所述多层结构中构成最底层结构的多个离散型柱包括多个具有不同高度且高度依次减小的a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱，其中d型离散型柱的高度大于等于10cm，a型离散型柱、b型离散型柱和c型离散型柱的高度分别为d型离散型柱高度的4倍、3倍和2倍；最底层结构的底面齐平，顶面呈凹凸不平状，并且多个a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱对称设置；中间层结构中的多个离散型柱均采用a型离散型柱，中间层结构的底面和顶面均呈凹凸不平状，并且每个离散型柱的底面和顶面
分别与其相邻层结构中同一列离散型柱的顶面和底面相接触；构成最上层结构的多个离散型柱也包括多个a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱，最上层结构的顶面齐平，底面呈凹凸不平状，且多个离散型柱的分布与最底层结构中多个离散型柱的分布为互补关系，由此使离散式自复位耗能桥墩具有一个整齐的表面。
7.所述a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱的横截面尺寸相同。
8.所述相邻横向和纵向钢筋贯通孔间的垂直距离相等。
9.所述相邻横向和纵向钢筋贯通孔间的垂直距离为d型离散型柱高度的2倍，最下一个横向或纵向钢筋贯通孔设置在离散型柱上距离底面为d型离散型柱高度的1/2处。
10.所述预埋高强螺栓采用比普通桥墩在相同配筋率下纵向钢筋高一等级规格的钢筋制成。
11.所述滑杆和连接螺母的连接处外部设有一层工业胶层，以防止发生松动。
12.所述预埋高强螺栓的上端带有一个圆形扁平头，此时连接螺母由两个沿纵向分开的构件焊接而成，由此将预埋高强螺栓上的圆形扁平头围在其中。
13.与现有耗能桥墩相比，本实用新型具有以下优点：
14.(1)采用离散型柱进行装配式组装，实现了数字化管理与绿色建筑相结合，大大缩短了传统方法现浇桥墩所需要的工期，同时避免了后期养护等繁琐工序，并且可在任何温度条件下进行施工。
15.(2)首次利用积分原理耗能，通过分布于离散型柱各个角部的碟簧收缩与复原来实现积分式耗能与震后自复位功能，避免了传统意义上单个部位进行耗能时易损坏且振幅大等问题，大大增加了上部结构的稳定性与可靠性。
16.(3)通过最底层结构中离散型柱的不同高度排列，使得每一高度的离散型柱均呈现犬牙交错关系，从物理层面增加了桥墩的整体性。
17.(4)通过后张法施加水平预应力可将竖向柱在横向组合成整体，并提供抗剪能力；
18.(5)具有结构简单、安装方便、安全可靠、适用性高、缩减工期等优点。
附图说明
19.图1为以3行4列为例，本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩中最底层离散型柱排列结构俯视图。
20.图2为本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩中上下两个相邻离散型柱连接前纵向结构剖视图。
21.图3为本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩中上下两个相邻离散型柱连接后纵向结构剖视图。
22.图4为本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩中套筒与连接螺母纵向结构剖视图。
23.图5为图1中b
‑
b向剖视图。
24.图6为图1中a
‑
a向剖视图。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和
具体实施方式对本实用新型的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
26.如图1至图6所示，本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩采用上下排布且依次连接的多层结构，每层结构由多个具有不同或相同长度、利用连接组件以多行多列的方式紧密结合在一起的多个离散型柱1构成；所述的离散型柱1的横截面为正方形，上下端的四角处分别形成有一个预留连接槽2，中部沿垂直方向间隔形成有多个横向和纵向钢筋贯通孔9，并且横向和纵向钢筋贯通孔9交替设置；连接组件包括预埋高强螺栓3、滑杆4、碟簧5、套筒6、连接螺母7和钢绞线8；预埋高强螺栓3垂直设置，每根预埋高强螺栓3的中部贯穿设置在离散型柱1的一个棱角内部，并且上下端分别位于离散型柱1上一对上下对应的预留连接槽2内，上端连接一个连接螺母7，下端连接在套筒6的顶面上；连接螺母7的上部形成有一个螺孔；套筒6的底面中部形成有开口；滑杆4和碟簧5设置在套筒6的内部，其中滑杆4呈钉形，钉帽位于上端，钉杆的下端贯穿碟簧5的中心孔及套筒6的开口后螺纹连接在下一层结构上同一列离散型柱1的相对应连接螺母7的螺孔内；每根钢绞线8的中部贯穿设置在每层结构中同一行或列的所有离散型柱1上位于同一高度的横向或纵向钢筋贯通孔9内，施加预应力后两端利用锚固头固定在位于外侧的离散型柱1侧面上。
27.所述多层结构中构成最底层结构的多个离散型柱1包括多个具有不同高度且高度依次减小的a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱，其中d型离散型柱的高度大于等于10cm，a型离散型柱、b型离散型柱和c型离散型柱的高度分别为d型离散型柱高度的4倍、3倍和2倍；最底层结构的底面齐平，顶面呈凹凸不平状，并且多个a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱对称设置；中间层结构中的多个离散型柱1均采用a型离散型柱，中间层结构的底面和顶面均呈凹凸不平状，并且每个离散型柱1的底面和顶面分别与其相邻层结构中同一列离散型柱1的顶面和底面相接触；构成最上层结构的多个离散型柱1也包括多个a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱，最上层结构的顶面齐平，底面呈凹凸不平状，且多个离散型柱1的分布与最底层结构中多个离散型柱1的分布为互补关系，由此使离散式自复位耗能桥墩具有一个整齐的表面。
28.所述a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱的横截面尺寸相同。
29.所述相邻横向和纵向钢筋贯通孔9间的垂直距离相等。
30.所述相邻横向和纵向钢筋贯通孔9间的垂直距离为d型离散型柱高度的2倍，最下一个横向或纵向钢筋贯通孔9设置在离散型柱1上距离底面为d型离散型柱高度的1/2处。
31.所述预埋高强螺栓3采用比普通桥墩在相同配筋率下纵向钢筋高一等级规格的钢筋制成。
32.所述滑杆4和连接螺母7的连接处外部设有一层工业胶层，以防止发生松动。
33.所述预埋高强螺栓3的上端带有一个圆形扁平头，此时连接螺母7由两个沿纵向分开的构件焊接而成，由此将预埋高强螺栓3上的圆形扁平头围在其中。
34.现将本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩的组装及工作原理阐述如下：
35.在工厂制作离散型柱1前，首先由技术人员按照规范计算出离散式自复位耗能桥墩所需纵向钢筋的规格，选用比上述纵向钢筋高一等级规格的钢筋制作预埋高强螺栓3，并将套筒6的顶面中心与预埋高强螺栓3的下端熔铸在一起，以保证其强度，然后将两个沿纵向分开的构件套住预埋高强螺栓3上的圆形扁平头后焊接成一个完整的连接螺母7，这样方
便预埋高强螺栓3自由转动。之后将滑杆4上的钉杆下端穿过碟簧5的中心孔，并将滑杆4的上部及碟簧5一起从套筒6下端的开口放入套筒6的内部，此时钉杆的下端露在套筒6的开口外，然后在套筒6的开口边缘焊接一圈，直到开口的直径小于滑杆4上钉帽的直径但大于钉杆的直径，以保证强度的同时避免在地震过程中钉帽与套筒6间发生碰撞；最后将每根预埋高强螺栓3的中部预埋在离散型柱1的一个棱角内部。
36.组装离散式自复位耗能桥墩时，先组装最底层结构，将组成该层结构的多个a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱以多行多列且对称的方式放置在一起，然后将每根钢绞线8的中部贯穿设置在该层结构中同一行或列的所有离散型柱上位于同一高度的横向或纵向钢筋贯通孔9内，施加预应力后两端利用锚固头固定在位于外侧的离散型柱侧面上，从纵横两个方向对离散型柱1进行加固，由此组装好最底层结构。此时，最底层结构的底面齐平，顶面呈凹凸不平状。然后组装中间层结构，将组成该层结构的每一个a型离散型柱上滑杆4的钉杆下端螺纹连接在下一层结构上同一列离散型柱1的相对应连接螺母7的螺孔内，连接的同时可对碟簧5施加预应力，之后在滑杆4和连接螺母7的连接处外部施涂一层工业胶进行粘结，以防止发生松动。之后按上述方法设置钢绞线8，由此组装好一个中间层结构。此时，该中间层结构的底面及顶面均呈凹凸不平状。最后组装最上层结构，将组成该层结构的多个a型离散型柱、b型离散型柱、c型离散型柱和d型离散型柱按上述方法连接在下一层结构上同一列离散型柱1上，并且这些离散型柱1的分布与最底层结构中多个离散型柱的分布为互补关系，此时，最上层结构的顶面齐平，底面呈凹凸不平状，由此使离散式自复位耗能桥墩具有一个整齐的表面。
37.本实用新型提供的离散式自复位耗能桥墩中的离散型柱1在震时的压缩与复原过程都在消耗地震释放的能量，在积分式的耗能作用下能消耗大量能量，从而可保证其上部结构的安全与稳定。
38.另外，可以通过穿插在离散型柱1之间的钢绞线8与其连接的离散型柱1之间的配合来提供所需的抗剪切能力。
39.显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的竖向连接细节以及横向连接细节可以进行等同原理的调整。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。