1.本实用新型涉及桥梁工程领域，具体涉及一种具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构。
背景技术：
2.传统的延性桥墩，承载力高，延性好，抗震性能优良，但是震后可恢复性差。
3.传统的自复位桥墩由承重组件、自复位组件、耗能组件以及接头构成，是近年来出现的一类新型抗震桥墩体系。它具有震后永久变形小，可恢复性能好的优点，但是该类桥墩的抗侧刚度小，承载力低，不适于重载交通中的桥梁。
4.两种传统意义上的延性桥墩和自复位桥墩在使用中，存在着共同的问题：接头组件的设置方式。
5.(1)对于传统的延性桥墩，墩柱与承台采用刚性连接，通过桥墩出现的塑性铰区的延性来耗散地震能量。但是这种桥墩由弹性变形到塑性变形所累积的变形在震后将引起较大的永久残余变形。轻微损坏可以修复，而破坏损坏严重的桥梁则需要重建，这既费时耗力又影响桥梁的正常交通功能。
6.(2)对于传统的自复位桥墩，墩柱与承台采用铰连接接头，该种连接形式接头处容易产生受压破坏,平齐对接的接触式接头也不利于剪力的传递,容易使预应力钢筋发生受剪破坏。
技术实现要素：
7.本实用新型提供一种具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，既有足够的承载力，也有自复位能力。
8.本实用新型的技术方案如下：
9.具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，包括混凝土承台、矩形钢管、矩形钢板、带孔方板、填充混凝土、预应力钢绞线和预应力钢筋，在基础上浇筑混凝土承台，矩形钢板设置在基础与混凝土承台之间，带孔方板设置在混凝土承台上面；矩形钢管沿带孔方板的孔缘放置，矩形钢管与带孔方板焊接在一起，填充混凝土填充在矩形钢管内；在填充混凝土和混凝土承台中心设置预留孔a，在矩形钢管周围的混凝土承台中设置预留孔b；预应力钢绞线穿过预留孔a，采用后张法张拉，端部采用垫板和支承螺母固定；预应力钢筋穿过预留孔b，采用后张法张拉，端部用支承螺母锚固。
10.进一步地，所述的具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，矩形钢管与带孔方板之间设有加劲肋。
11.进一步地，所述的具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，预应力钢绞线上端周围设置螺旋筋，所述螺旋筋设置在填充混凝土中。
12.本实用新型的有益效果为：
13.1、本实用新型在地震作用时，首先发生一定的弯曲变形然后发生摇摆，矩形钢管
产生良好的消能效果，可将地震损伤控制在一定范围内以避免主体结构破坏,具有较好的抗震性能。
14.2、震后预应力钢绞线和预应力钢筋可以将矩形钢管和填充混凝土拉回初始形状，减小残余变形，回复桥墩到原位。
15.3、本实用新型施工简便，质量安全可靠，便于推广。
附图说明
16.图1为具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构示意图；
17.图2为具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构立体示意图；
18.图3为具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构变形状态示意图。
具体实施方式
19.如图1、2所示，具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，包括混凝土承台9、矩形钢管1、矩形钢板14、带孔方板12、填充混凝土2、预应力钢绞线6和预应力钢筋8，在基础上浇筑混凝土承台9，矩形钢板14设置在基础与混凝土承台9之间，带孔方板12设置在混凝土承台9上面；矩形钢管1沿带孔方板12的孔缘放置，矩形钢管1与带孔方板12焊接在一起，矩形钢管1与带孔方板12之间设有加劲肋5，填充混凝土2填充在矩形钢管1内；在填充混凝土2和混凝土承台9中心设置预留孔a7，在矩形钢管1周围的混凝土承台9中设置预留孔b10；预应力钢绞线6穿过预留孔a7，采用后张法张拉，端部采用垫板3和支承螺母11固定；预应力钢筋8穿过预留孔b10，采用后张法张拉，端部用支承螺母11锚固；预应力钢绞线6上端周围设置螺旋筋4，所述螺旋筋4设置在填充混凝土 2中。
20.上述具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构的施工方法，包括如下步骤：
21.步骤一：浇筑混凝土承台9
22.在基础中预埋支承螺母11并将预应力钢绞线6和预应力钢筋8 的一端锚固；安装矩形钢板14；浇筑混凝土承台9；将预应力钢绞线 6和预应力钢筋8分别从预留孔a7和预留孔b10穿出；
23.步骤二：安装矩形钢管1和带孔方板12
24.在混凝土承台9顶部安装带孔方板12，在带孔方板12上部安装矩形钢管1，并使用加劲肋5将带孔方板12与矩形钢管1焊接成整体；向矩形钢管1内浇筑填充混凝土2，将预应力钢绞线6从预留孔 a7穿出；
25.步骤三：张拉预应力钢绞线6和预应力钢筋8
26.将预应力钢绞线6使用后张法张拉，上端用垫板3和支承螺母 11锚固；将预应力钢筋8使用后张法张拉，上端使用支承螺母11锚固。
27.如图3所示，图中：p
p
:预应力钢绞线内力，l
p
:预应力钢筋有效长度，δ总：总水平位移，θ：桥墩开口角度，d:墩柱截面直径， h
c
：墩柱高度，g
c
：桥墩自重，g
sup
：上部结构荷载，f
edi
:第i根预应力钢筋产生的拉力，e：旋转点，h：上部结构荷载作用点到混凝土承台顶部的距离，a
p
:预应力钢绞线截面面积，d
edi
：第i个预应力钢筋到e点的距离，c：旋转点至桥墩边
缘的距离。
28.地震时，在地震水平力的作用下，桥墩首先发生弯曲变形进行耗能，然后桥墩与混凝土承台9出现间隙角θ，桥墩开始旋转，随着水平荷载不断增加，间隙角θ不断增大，预应力钢筋8拉力f
edi
和预应力钢绞线6拉力p
p
快速增加，预应力钢绞线6拉力p
p
在桥墩整个受力过程中未达到屈服承载力。总水平位移δ总，包括桥墩弯曲变形产生的水平位移和桥墩转动产生的水平位移。地震荷载卸载之后，利用预应力钢筋8和预应力钢绞线6的拉力将桥墩回复到原位置。
技术特征：
1.具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，其特征在于，包括混凝土承台、矩形钢管、矩形钢板、带孔方板、填充混凝土、预应力钢绞线和预应力钢筋，在基础上浇筑混凝土承台，矩形钢板设置在基础与混凝土承台之间，带孔方板设置在混凝土承台上面；矩形钢管沿带孔方板的孔缘放置，矩形钢管与带孔方板焊接在一起，填充混凝土填充在矩形钢管内；在填充混凝土和混凝土承台中心设置预留孔a，在矩形钢管周围的混凝土承台中设置预留孔b；预应力钢绞线穿过预留孔a，采用后张法张拉，端部采用垫板和支承螺母固定；预应力钢筋穿过预留孔b，采用后张法张拉，端部用支承螺母锚固。2.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，其特征在于，矩形钢管与带孔方板之间设有加劲肋。3.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构，其特征在于，预应力钢绞线上端周围设置螺旋筋，所述螺旋筋设置在填充混凝土中。
技术总结
本实用新型涉及具有自复位功能的钢管混凝土矩形桥墩与基础的连接结构。技术方案如下：包括混凝土承台、矩形钢管、矩形钢板、带孔方板、填充混凝土、预应力钢绞线和预应力钢筋，在基础上浇筑混凝土承台，矩形钢板设置在基础与混凝土承台之间，带孔方板设置在混凝土承台上面；矩形钢管沿带孔方板的孔缘放置，矩形钢管与带孔方板焊接在一起，填充混凝土填充在矩形钢管内；在填充混凝土和混凝土承台中心设置预留孔A，在矩形钢管周围的混凝土承台中设置预留孔B；预应力钢绞线穿过预留孔A，张拉后，端部采用垫板和支承螺母固定；预应力钢筋穿过预留孔B，张拉后，端部用支承螺母锚固。本实用新型既有足够的承载力，也有自复位能力。也有自复位能力。也有自复位能力。
技术研发人员：于丰纶 孙宝芸 王占飞 张鑫
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学
技术研发日：2021.05.18
技术公布日：2021/11/30
再多了解一些
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