阅读说明：本技术 带叠层橡胶的整体式桥台-钢管混凝土桩节点及施工方法 (Integral abutment-steel pipe concrete pile node with laminated rubber and construction method ) 是由 赵秋红 董硕 王晴薇 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种带叠层橡胶的整体式桥台-钢管混凝土桩节点,包括混凝土桥台和钢管混凝土桩,其特征在于,在钢管混凝土桩的顶部设置叠层橡胶装置,所述的叠层橡胶装置包括叠层橡胶,所述叠层橡胶由橡胶片和加劲钢板分层交替叠合而成。本发明还给出上述节点的施工方法。本发明可以提高桥台-桩节点的侧向位移能力。(The invention relates to an integral abutment-steel pipe concrete pile node with laminated rubber, which comprises a concrete abutment and a steel pipe concrete pile. The invention also provides a construction method of the node. The invention can improve the lateral displacement capability of the abutment-pile node.)

带叠层橡胶的整体式桥台-钢管混凝土桩节点及施工方法

技术领域

本发明属于整体式桥台桥梁结构设计领域，具体涉及一种带叠层橡胶装置的整体式桥台-钢管混凝土桩节点。

背景技术

为解决桥梁在温度作用下的伸缩变形问题，传统方法是设置伸缩缝，然而伸缩缝在正常工作状态下容易因雨水侵蚀、异物填塞、车辆荷载和基础沉降等因素影响而受到损伤，因此出现了取消桥台处的伸缩装置和支座的整体式桥台桥梁，其梁端直接与桥台浇筑成一体，根本上解决了桥梁伸缩缝的损坏问题。但桥梁上部结构变形和力直接传递到下部结构，对下部结构变形能力提出了更高的要求。中国常用的混凝土桩应用在整体式桥台桥梁因其刚度较大、变形能力较差等问题，导致桥梁上部结构和桩基受力较大，影响了整体式桥台桥梁的推广应用。为提高桩基础的位移能力通常采用的方式有设置桩朝向为绕弱轴弯曲和桩顶预钻孔，设置桩朝向为绕弱轴弯曲可能造成桥台-桩交界面处的局部破坏，而桩顶预钻孔效果不明显。以上两种方法均基于整体式桥台-桩节点的传统做法，即直接将钢桩嵌入混凝土桥台中。此做法使得节点处的刚度较大，变形能力差，桩基础易发生破坏。通过研究发现桩顶设置成铰接后，桩的侧向刚度显著降低，桩身最大弯矩减小，侧向位移能力增大。因此整体式桥台-桩节点是结构的受力关键点，对整体式桥台-桩节点进行改进可以提高桥梁系统的正常使用性能和抗震性能。综上所述，为建造更长的整体式桥台桥梁，需提出能适应较大变形的桥台-桩节点。

发明内容

本发明的目的是提供一种带叠层橡胶装置的整体式桥台-钢管混凝土桩节点，通过在钢管混凝土桩打入后安装橡胶板和叠层橡胶装置，使连接节点性能类似于铰接节点，大大提高桥台-桩节点的侧向位移能力。上述目的通过以下技术方案实现：

一种带叠层橡胶的整体式桥台-钢管混凝土桩节点，包括混凝土桥台和钢管混凝土桩，其特征在于，在钢管混凝土桩的顶部设置叠层橡胶装置，所述的叠层橡胶装置包括叠层橡胶，所述叠层橡胶由橡胶片和加劲钢板分层交替叠合而成。

优选地，所述叠层橡胶由橡胶片和加劲钢板分层交替叠合而成再经过高温硫化粘接制成。

所述叠层橡胶装置还包括橡胶保护层，橡胶保护层包覆在所述的叠层橡胶的外周，用以防止加劲钢板锈蚀。

所述叠层橡胶装置顶部连接端板。

所述钢管混凝土桩嵌入桥台部分与叠层橡胶装置四周包裹有橡胶板。

本发明同时给出所述的整体式桥台-钢管混凝土桩节点的施工方法，包括下列步骤：

(1)填入桩基高度范围内的台后土，打入预制钢管混凝土桩。

(2)通过高温硫化方法预制叠层橡胶装置。

(3)叠层橡胶装置与钢管混凝土桩顶板通过螺栓连接后，通过将钢管混凝土桩顶板和钢管混凝土桩外钢皮焊接，将叠层橡胶装置与钢管混凝土桩顶部连接起来。

(4)在钢管混凝土桩嵌入桥台部分至叠层橡胶装置顶板高度范围内包裹橡胶板。

(5)将端板与橡胶板顶部接触位置高温硫化粘接后与叠层橡胶装置顶板通过螺栓连接。

(6)浇筑桩帽，在桩帽上架设主梁，铺装桥面板，将主梁与桥台整体浇筑在一起，回填台后土以及浇筑搭板。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

当钢管混凝土桩嵌入桥台部分包裹橡胶板时，不但能够通过橡胶板的变形来承受温度作用下的节点变形，更降低了结构的刚度，能够减小节点区域在地震作用下的响应，保护桩端不受破坏；叠层橡胶装置构造简单、加工制造方便、成本低廉、节约钢材，将叠层橡胶装置放置在钢管混凝土桩顶，可减小地震荷载对桥梁结构及桥台的冲击作用，改善桥梁的受力性能；通过钢管混凝土桩打入后安装橡胶板和叠层橡胶装置，使连接节点性能类似于铰接节点，大大提高桥台-桩节点的侧向位移能力；此方法能够降低整体式桥台-桩节点的抗震需求，提高整体式桥台桥梁跨长的限值要求，促进整体式桥台桥梁的使用和推广。

附图说明

图1是发明整体结构示意图。

图2是桩顶局部构造示意图。

图3是叠层橡胶装置示意图。

数字标记：1-混凝土桥台；2-钢管混凝土桩；3-叠层橡胶装置；4-钢管混凝土桩顶板；5-底板；6-橡胶板；7-端板；8-叠层橡胶装置顶板；9-搭板；10-台后土；11-主梁；12-桥面板；13-剪力键；14-橡胶保护层；15-橡胶片；16-加劲钢板；17-螺栓洞口；18-叠层橡胶。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本实施例的一种带橡胶板和叠层橡胶装置的整体式桥台-钢管混凝土桩节点。包括混凝土桥台1、钢管混凝土桩2、橡胶板6以及叠层橡胶装置3。钢管混凝土桩2顶部设置叠层橡胶装置3。

如图1所示，叠层橡胶装置3顶部连接端板7，钢管混凝土桩2嵌入桥台1部分与叠层橡胶装置3四周包裹橡胶板6。

如图2所示，在此具体实施例中，钢管混凝土桩2顶部与钢管混凝土桩顶板4焊接。钢管混凝土桩2抗震性能优异，施工效率高。

如图2所示，在此具体实施例中，叠层橡胶装置3与钢管混凝土桩顶板4通过螺栓连接。

如图3所示，在此具体实施例中，叠层橡胶18由橡胶片15和加劲钢板16分层交替叠合之后，经过高温硫化粘接制成，构造简单、加工制造方便、成本低廉、节约钢材。所述的叠层橡胶18的上下面和四周均有橡胶保护层14，以防止加劲钢板16锈蚀。

如图3所示，在此具体实施例中，叠层橡胶18顶部和底部通过高温硫化方法分别与叠层橡胶装置顶板8和底板5连接。叠层橡胶18、叠层橡胶装置顶板8和底板5可直接工厂预制成叠层橡胶装置3，提高现场施工效率。

如图2所示，在此具体实施例中，钢管混凝土桩2嵌入桥台1部分与叠层橡胶装置3四周包裹橡胶板6。

如图2所示，在此具体实施例中，端板7顶部设置有剪力键13，以增强节点整体性，提高节点抗拔性能。

如图2所示，在此具体实施例中，端板7与橡胶板6顶部接触位置通过高温硫化粘接，与叠层橡胶装置顶板8通过螺栓连接。

如图2所示，在此具体实施例中，钢管混凝土桩顶板4、底板5、叠层橡胶装置顶板8与端板7预设螺栓洞口。

本发明带橡胶板和叠层橡胶装置的整体式桥台-钢管混凝土桩节点的具体施工步骤如下：

(1)填入桩基高度范围内的台后土，打入预制钢管混凝土桩2。

(2)叠层橡胶18顶部和底部通过高温硫化方法分别与叠层橡胶装置顶板8和底板5连接。叠层橡胶18、叠层橡胶装置顶板8和底板5可直接工厂预制成叠层橡胶装置3，提高现场施工效率。

(3)叠层橡胶装置3与钢管混凝土桩顶板4采用螺栓连接后，通过将钢管混凝土桩顶板4和钢管混凝土桩2外钢皮焊接，将叠层橡胶装置3与钢管混凝土桩2顶部连接起来。

(4)在钢管混凝土桩2嵌入桥台1部分至叠层橡胶装置顶板8高度范围内包裹橡胶板6。

(5)将端板7与橡胶板6顶部接触位置高温硫化粘接后与叠层橡胶装置顶板8通过螺栓连接。

(6)浇筑桩帽(桥台1下半部分)，在桩帽上架设主梁11，铺装桥面板12。将主梁11与桥台1整体浇筑在一起，回填台后土10以及浇筑搭板9。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰的带橡胶板和叠层橡胶装置的整体式桥台-钢管混凝土桩节点，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。