基于灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩的制作方法

1.本实用新型属于桥梁工程技术领域，更具体地说，特别涉及基于灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩。


背景技术：

2.桥墩属于桥梁的下部结构，它承受桥梁上部传递下来的荷载，并将它传递到地基中；桥墩主要承受轴向荷载时，荷载量较大的地震力时，传统的桥墩，包括现浇桥墩和灌浆套筒装配式桥墩，都会在墩柱面上出现多条水平弯曲裂缝和弯剪斜裂缝，产生明显的弯曲变形，甚至发生断裂，地震过后，对墩柱塑性铰修复便是工程中一大难题，需要将整个墩柱更换，费时费力。
3.于是，有鉴于此，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供基于灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩，以期达到更具有更加实用价值性的目的。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供基于灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩，以解决上述背景技术中提出的传统的桥墩墩柱面在受到荷载量较大的地震力时，容易发生弯曲变形甚至断裂，修复十分麻烦的问题。
5.本实用新型基于灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：
6.基于灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩，包括承台组件：
7.所述承台组件整体为长方体结构；灌浆套筒结构，所述灌浆套筒结构底部与承台组件相连接；墩柱组件，所述墩柱组件底部与灌浆套筒结构相连接，承台组件通过灌浆套筒结构与墩柱组件固定连接；外置耗能装置，所述外置耗能装置顶部一端与墩柱组件相连接，外置耗能装置底部与承台组件相连接。
8.进一步，所述承台组件包括：
9.承台主体，承台主体整体为长方体结构；承台钢筋，承台钢筋一端固定插入到承台主体内部。
10.进一步，所述灌浆套筒结构包括：
11.套筒主体，套筒主体顶部与承台钢筋相连接；出浆口，出浆口固定开设在套筒主体顶部表面；压浆口，压浆口固定开设在套筒主体底部表面；钢筋限位挡环，钢筋限位挡环固定安装在套筒主体，承台钢筋穿过钢筋限位挡环插入到套筒主体内部。
12.进一步，所述墩柱组件包括：
13.墩柱主体，墩柱主体底部与承台主体相连接；墩柱钢筋，墩柱钢筋顶部一端固定插入到墩柱主体内部，墩柱钢筋底部一端插入到套筒主体内部。
14.进一步，所述外置耗能装置包括：
15.固定板a，固定板a一端与墩柱主体固定连接；固定板b，固定板b底部与承台主体固
定连接；轴向连接器，轴向连接器数量设置为两组，且轴向连接器固定安装在固定板a和固定板b内侧；金属粘滞阻尼器，金属粘滞阻尼器上下两端通过轴向连接器与固定板a、固定板b 相连接。
16.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
17.本实用新型通过在装置内部设置有外置耗能装置，正常使用时，耗能装置增强了墩柱与承台的连接，加大了桥墩的整体刚度；一旦发生地震，耗能装置能够吸收地震波能量，避免地震波向桥体中进一步传播；增加耗能装置后，与没有增设耗能装置作比较，其参数设计的结果要满足：桥墩的滞回曲线更加饱满，吸收地震波能量的能力明显增加；桥墩的极限承载力得到提高，保证外置耗能装置的屈服先于桥墩体内的灌浆套筒和钢筋，有效保护桥墩内部构造，有利于桥墩结构持续、稳定的耗能，避免震后桥梁大修；增设耗能装置后，在地震荷载作用下，桥墩刚度退化减小，同时，强度退化也显著降低，保证桥墩具有良好的抗震性能。
附图说明
18.图1是本实用新型的主体轴侧视结构示意图。
19.图2是本实用新型的主体分解结构示意图。
20.图3是本实用新型的灌浆套筒结构排布结构示意图。
21.图4是本实用新型外置耗能装置轴侧视结构示意图。
22.图中，部件名称与附图编号的对应关系为：
23.1、承台组件；101、承台主体；102、承台钢筋；2、灌浆套筒结构；201、套筒主体；202、出浆口；203、压浆口；204、钢筋限位挡环；3、墩柱组件；301、墩柱主体；302、墩柱钢筋； 4、外置耗能装置；401、固定板a；402、固定板b；403、轴向连接器；404、金属粘滞阻尼器。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
25.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.实施例：
28.如附图1至附图4所示：
29.本实用新型提供基于灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩，包括承台组件1：
30.承台组件1整体为长方体结构；灌浆套筒结构2，灌浆套筒结构2底部与承台组件1相连接；墩柱组件3，墩柱组件3底部与灌浆套筒结构2相连接，承台组件1通过灌浆套筒结构2与墩柱组件3固定连接；外置耗能装置4，外置耗能装置4顶部一端与墩柱组件3相连接，外置耗能装置4底部与承台组件1相连接。
31.如图2所示，承台组件1包括：
32.承台主体101，承台主体101整体为长方体结构，承台主体101能够起到辅助支撑桥梁的作用；承台钢筋102，承台钢筋102一端固定插入到承台主体101内部。
33.如图3所示，灌浆套筒结构2包括：
34.套筒主体201，套筒主体201为内部中空的圆柱形结构，且套筒主体201顶部与承台钢筋102相连接，灌浆套筒可采用碳钢或球墨铸铁材料，若采用球墨铸铁材料的耐久性好，但其延展性差，对抗震吸能不利；若采用低碳钢材料，其延展性好，有利于抗震吸能，但需要考虑日后的防腐防锈；套筒需选用高强材料；出浆口202，出浆口202固定开设在套筒主体 201顶部表面；压浆口203，压浆口203固定开设在套筒主体201底部表面；钢筋限位挡环 204，钢筋限位挡环204固定安装在套筒主体201，承台钢筋102穿过钢筋限位挡环204插入到套筒主体201内部，钢筋限位挡环204用于限制承台钢筋102滑动的作用。
35.如图2所示，墩柱组件3包括：
36.墩柱主体301，墩柱主体301底部与承台主体101相连接，墩柱为承重构件，主要承受竖向荷载，包括桥墩本身自重、桥跨结构重量和车辆活荷载；车辆制动力、温度荷载、地震荷载会产生桥梁水平力，为了抵抗横向剪切荷载，桥墩还需要有良好的延性，发生破坏时，通过产生变形来消耗多余的能量；墩柱钢筋302，墩柱钢筋302顶部一端固定插入到墩柱主体301内部，墩柱钢筋302底部一端插入到套筒主体201内部。
37.如图4所示，外置耗能装置4包括：
38.固定板a401，固定板a401一端与墩柱主体301固定连接；固定板b402，固定板b402底部与承台主体101固定连接；轴向连接器403，轴向连接器403数量设置为两组，且轴向连接器403固定安装在固定板a401和固定板b402内侧；金属粘滞阻尼器404，金属粘滞阻尼器404上下两端通过轴向连接器403与固定板a401、固定板b402相连接，金属粘滞阻尼器 404能够起到很好的抗震耗能效果，保护桥墩墩底免遭破坏。
39.本实施例的具体使用方式与作用：
40.本实用新型中，使用时采用预制装配施工，墩柱主体301采用c40或标号更高的混凝土，必须在预制场地制作，然后运送到施工现场；承台主体101采用c30或标号更高的混凝土，可预制，也可现浇；为方便墩柱与承台的连接，墩柱主体301和承台主体101内部预埋有墩柱钢筋302和承台钢筋102，预制完成后，需要运输到现场进行组装，墩柱钢筋302和承台钢筋102插入到套筒主体201内部，预制安装端及现场拼装端墩柱钢筋302和承台钢筋102 深入长度不小于10dsds，灌入泥浆，将墩柱主体301和承台主体101固定相连接；安装时套筒方向应正确放置，灌浆连接套筒与套筒灌浆料组合体系性能应符合国家相关规范标准，接头试件实测抗拉强度不应小于被连接钢筋的实际拉断强度，墩柱主体301和承台主体101外部设置有外置耗能装置，提高抗震性能，增大墩柱和承台之间的联系，并通过耗能装置提前屈服起到保护桥墩的效果；耗能装置需顺桥向布置，沿横向可布置1对、2对、3对和多对，在实际工作中，耗能构件的数量的确定可通过数值分析确定，其设计原则是保证墩柱的滞回
曲线所包围的面积大于无耗能构件情况，并满足抗震要求；同时，保护桥墩墩底免遭破坏。
41.本实用新型具有外壁附加耗能装置的灌浆套筒装配式钢筋混凝土桥墩，可以直接融入桥梁工程设计中，它的工作性能、安全可靠程度需要经过实践检验，从结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度退化等方面，分析本实用新型桥墩对抗震性能的影响；考虑水平地震作用，选择el-centro波、日本阪神波、唐山地震波进行时程分析，根据相关规范及所取地震动参数，确定水平加速度反应谱，进而得到三种地震波的加速度时程曲线；除地震动力作用外，仍然考虑桥跨结构分配到单个桥墩的压力、桥墩自重，汽车制动力和温度变化应力分配过来的水平力；滞回曲线所包围的面积越大，其耗能能力越强，抗震效果越好；所以，实施滞回曲线的分析，对结构抗震性能具有指导作用；在加载初期，结构处于弹性状态，耗能装置的作用没有得到体现；随着荷载的不断增大，滞回环的面积不断加大，耗能增加，随着位移的不断加大，墩柱的刚度退化，并使残余变形增加；荷载达到极限承载力之后；在增加了耗能装置之后，需要保持滞回曲线的荷载和刚度下降不明显，使得滞回环面积更大，耗能能力更强；同时，通过滞回曲线的对比，能够对耗能装置的刚度和数目进行参数化分析，以确定灌浆套筒连接桥墩最合适的耗能装置布置；骨架曲线是荷载-位移曲线的包络线，骨架曲线能够反映不同连接类型桥墩结构在不同受力阶段的力学特性，因此，对骨架曲线的研究十分重要；在弹性阶段，要求设有耗能装置的骨架曲线斜率增大，因为耗能装置的增设增加了结构抗变形能力，提高了桥墩初始弹性刚度；耗能装置屈服后，灌浆套筒随后屈服，骨架曲线才出现峰值点；显然，从骨架曲线能够知道，桥墩外置耗能装置可以进一步提高装配式桥墩的极限承载力；并且，外置耗能装置可以先于灌浆套筒和钢筋屈服，有效保护桥墩内部构造，有利于桥墩结构持续、稳定的耗能；在位移荷载作用下，随着加载循环次数增多，结构刚度发生了退化，与结构极限承载力对应的位移出现了增大的现象；结构的刚度退化在某种程度上决定了结构的损伤情况，是结构抗震性能重要指标；刚度退化属于正常现象，但是刚度退化不可过大，否则结构产生的损伤对刚度的影响较大，对结构的抗震性能不利，刚度退化较小且持续、稳定，说明结构的抗震性能较好；外置耗能装置的装配式桥墩是在常规装配式桥墩基础上附加了一种低屈服点的耗能构件，而耗能构件的初始刚度较大，耗能装置外置于桥墩墩柱两侧，提高了桥墩整体的初始刚度；装配式桥墩的刚度会随着转角增大而减小，外置耗能装置的装配式桥墩在耗能构件的作用下，桥墩的受力性能发生变化，耗能装置承担了一定的荷载，使得桥墩中的各构件承受荷载相应减小，从而桥墩墩柱转角在同样的加载位移下减小；从而外置耗能装置的装配式桥墩的刚度退化较常规装配式桥墩小，在位移加载中期最为明显，此时耗能装置处于屈服耗能阶段，充分发挥其作用；强度退化指的是在保持加载最大位移不变时，与之对应的节点荷载随着循环次数的增多而减小的现象，强度退化过大，对结构的抗震性能不利；位移加载较小的情况下，桥墩受力较小，刚开始进入塑性阶段，桥墩未发生明显的损伤，强度下降不明显；强度达到最大值后，装有耗能装置的桥墩，由于强度退化相对常规灌浆套筒连接桥墩有较大改善，因此结构具有良好的强度，体现出更好的抗震性能，能较好的抵抗地震效应；耗能装置的刚度越大，数目越多，改善桥墩强度退化的效果越明显；所以，为了保证桥墩具有更好的强度和更好的抗震性能，耗能构件的数目和刚度应适当增多和增大。
42.本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式，很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易
见的，选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。