阅读说明：本技术 一种配置可更换钢连梁的自复位钢管混凝土桥墩结构及其施工方法 (Self-resetting concrete filled steel tube pier structure provided with replaceable steel coupling beams and construction method of self-resetting concrete filled steel tube pier structure ) 是由 程国忠 王宣鼎 刘界鹏 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：发明提供一种配置可更换钢连梁的自复位钢管混凝土桥墩结构及其施工方法。该桥墩结构包括基础、盖梁、钢管混凝土桥墩以及可更换钢连梁,钢管混凝土桥墩上下端通过自复位式节点分别与基础和盖梁相连,可更换钢连梁左右端通过穿杆式节点与钢管混凝土桥墩相连。所提出的桥梁结构可实现震后功能快速恢复和损害快速修复,施工方便、安全可靠。(The invention provides a self-resetting concrete filled steel tube pier structure with replaceable steel coupling beams and a construction method thereof. The pier structure comprises a foundation, a capping beam, a concrete filled steel tube pier and a replaceable steel coupling beam, wherein the upper end and the lower end of the concrete filled steel tube pier are respectively connected with the foundation and the capping beam through self-resetting type nodes, and the left end and the right end of the replaceable steel coupling beam are connected with the concrete filled steel tube pier through penetrating rod type nodes. The bridge structure can realize quick recovery of functions after an earthquake and quick repair of damage, and is convenient to construct, safe and reliable.)

一种配置可更换钢连梁的自复位钢管混凝土桥墩结构及其施 工方法

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，特别涉及一种配置可更换钢连梁的自复位钢管混凝土桥墩结构。

背景技术

现有的抗震设计理念以保护生命为首要目标，通过延性设计避免结构在地震作用下发生脆性破坏甚至倒塌。按延性设计的桥墩在大震下通过墩底产生的塑性铰进行耗能，震后的残余变形往往过大，需要大量的时间和资金对受损桥梁进行维修加固。桥梁作为生命线工程的重要组成部分，受到严重损害不能得到及时的修复，将严重影响到灾后的救援工作。随着工程抗震设计研究的发展和深入，其重要的发展趋势由防止结构倒塌逐渐转到实现结构震后功能快速恢复或损害快速修复中。

现有自复位桥梁结构通过预应力筋来实现桥梁结构震后功能快速恢复，但其不能有效地耗散地震能量。现有配置可更换耗能件的桥梁结构耗能性能好且可实现震后损害快速修复，但其缺乏一定的自复位能力，造成桥梁功能的中断。

因此，如何实现桥梁结构震后功能快速恢复且损害快速修复是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种配置可更换钢连梁的自复位钢管混凝土桥墩结构，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种配置可更换钢连梁的自复位钢管混凝土桥墩结构，包括基础、盖梁、两个钢管混凝土桥墩和可更换钢连梁。

所述钢管混凝土桥墩包括矩形空心钢管以及灌注在矩形空心钢管内腔中的混凝土。所述两个钢管混凝土桥墩设置于基础上方用于支撑盖梁。所述钢管混凝土桥墩的下端通过自复位式节点Ⅰ与基础相连。所述钢管混凝土桥墩的上端通过自复位式节点Ⅱ与盖梁相连。

所述自复位节点Ⅰ包括预埋螺杆Ⅰ、节点连接板Ⅰ和预压弹簧Ⅰ。所述矩形空心钢管的下端敞口处焊接有节点连接板Ⅰ。所述预埋螺杆Ⅰ的植入段预埋到基础中，伸出段伸出基础的上表面。所述伸出段穿过节点连接板Ⅰ后旋入螺帽。所述预压弹簧Ⅰ套设在预埋螺杆Ⅰ的伸出段上。所述预压弹簧Ⅰ位于节点连接板Ⅰ和螺帽之间。

所述自复位节点Ⅱ包括预埋螺杆Ⅱ、节点连接板Ⅱ和预压弹簧Ⅱ。所述矩形空心钢管的上端敞口处焊接有节点连接板Ⅱ。所述节点连接板Ⅱ将矩形空心钢管的上端敞口处封堵。所述预埋螺杆Ⅱ的植入段预埋到盖梁中，伸出段伸出盖梁的下表面。所述伸出段穿过节点连接板Ⅱ后旋入螺帽。所述预压弹簧Ⅱ套设在预埋螺杆Ⅱ的伸出段上。所述预压弹簧Ⅱ位于节点连接板Ⅱ和螺帽之间。

所述可更换钢连梁横向设置于两个钢管混凝土桥墩之间。所述可更换钢连梁的两端通过穿杆式节点与钢管混凝土桥墩相连。所述穿杆式节点包括贯穿螺杆和节点端板。所述节点端板布置在钢管混凝土桥墩的两侧。所述钢管混凝土桥墩预留有供贯穿螺杆贯穿的孔洞。贯穿螺杆穿过钢管混凝土桥墩和两侧的节点端板后，两端旋入螺帽。所述可更换钢连梁的两端分别与节点端板焊接。

进一步，所述矩形空心钢管和节点连接板Ⅰ之间还焊接有节点加劲肋Ⅰ。

进一步，所述矩形空心钢管和节点连接板Ⅱ之间还焊接有节点加劲肋Ⅱ。

进一步，所述可更换钢连梁为工字钢梁。所述工字钢梁的腹板板面上焊接有腹板加劲肋。

本发明还公开一种关于权利要求书1所述桥墩结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)浇筑基础，并埋设预埋螺杆Ⅰ。

2)在工厂预制钢管混凝土桥墩、可更换钢连梁和盖梁。在钢管混凝土桥墩的下端焊接节点连接板Ⅰ，在钢管混凝土桥墩的上端焊接节点连接板Ⅱ。在可更换钢连梁的两端焊接节点端板。在盖梁中埋设预埋螺杆Ⅱ。

3)现场吊装钢管混凝土桥墩。在预埋螺杆Ⅰ上套设预压弹簧。旋入螺帽实现钢管混凝土桥墩与基础的连接。

4)现场吊装可更换钢连梁。安装贯穿螺杆并旋入螺帽。实现可更换钢连梁与钢管混凝土桥墩的连接。

5)现场吊装盖梁。在预埋螺杆Ⅱ上套设预压弹簧Ⅱ。旋入螺帽实现钢管混凝土桥墩与盖梁的连接。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A.正常使用工况下，自复位节点利用预压弹簧的预压力可实现刚性连接；地震工况下，自复位节点利用预压弹簧的可压缩特性可实现半刚性连接，从而可以充分利用钢连梁耗能能力；

B.可更换连梁发挥桥梁结构耗能件和保险丝的双重作用，其通过穿杆式节点与钢管混凝土桥墩相连，可实现桥梁结构震后损害快速更换。

附图说明

图1为桥墩结构示意图；

图2为自复位式节点Ⅰ结构示意图；

图3为a-a剖面图；

图4为自复位式节点Ⅱ结构示意图；

图5为穿杆式节点结构示意图；

图6为为b-b剖面图；

图7为为c-c剖面图。

图中：基础1、盖梁2、钢管混凝土桥墩3、矩形空心钢管301、混凝土302、可更换钢连梁4、自复位式节点Ⅰ5、预埋螺杆Ⅰ501、节点连接板Ⅰ502、节点加劲肋Ⅰ503、预压弹簧Ⅰ504、自复位式节点Ⅱ50、预埋螺杆Ⅱ510、节点连接板Ⅱ520、节点加劲肋Ⅱ530、预压弹簧Ⅱ540、穿杆式节点6、贯穿螺杆601、节点端板602。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1，本实施例公开一种配置可更换钢连梁的自复位钢管混凝土桥墩结构，包括基础1、盖梁2、两个钢管混凝土桥墩3和可更换钢连梁4。

所述钢管混凝土桥墩3包括矩形空心钢管301以及灌注在矩形空心钢管内腔中的混凝土302。所述两个钢管混凝土桥墩3设置于基础1上方用于支撑盖梁2。所述钢管混凝土桥墩3的下端通过自复位式节点Ⅰ5与基础1相连。所述钢管混凝土桥墩3的上端通过自复位式节点Ⅱ50与盖梁2相连。

参见图2和图3，所述自复位节点Ⅰ5包括预埋螺杆Ⅰ501、节点连接板Ⅰ502和预压弹簧Ⅰ504。所述矩形空心钢管301的下端敞口处焊接有节点连接板Ⅰ502。所述节点连接板Ⅰ52将矩形空心钢管301的下端敞口处封堵。所述预埋螺杆Ⅰ501的植入段预埋到基础1中，伸出段伸出基础1的上表面。所述伸出段穿过节点连接板Ⅰ502后旋入螺帽。所述预压弹簧Ⅰ504套设在预埋螺杆Ⅰ501的伸出段上。所述预压弹簧Ⅰ504位于节点连接板Ⅰ502和螺帽之间。所述矩形空心钢管301和节点连接板Ⅰ502之间还焊接有节点加劲肋Ⅰ503。

参见图4，所述自复位节点Ⅱ50包括预埋螺杆Ⅱ510、节点连接板Ⅱ520和预压弹簧Ⅱ540。所述矩形空心钢管301的上端敞口处焊接有节点连接板Ⅱ520。所述节点连接板Ⅱ520将矩形空心钢管301的上端敞口处封堵。所述预埋螺杆Ⅱ510的植入段预埋到盖梁2中，伸出段伸出盖梁2的下表面。所述伸出段穿过节点连接板Ⅱ520后旋入螺帽。所述预压弹簧Ⅱ540套设在预埋螺杆Ⅱ510的伸出段上。所述预压弹簧Ⅱ540位于节点连接板Ⅱ520和螺帽之间。所述矩形空心钢管301和节点连接板Ⅱ520之间还焊接有节点加劲肋Ⅱ530。

参见图5～7，所述可更换钢连梁4为工字钢梁。所述工字钢梁的腹板板面上焊接有腹板加劲肋401。所述可更换钢连梁4横向设置于两个钢管混凝土桥墩3之间。所述可更换钢连梁4的两端通过穿杆式节点6与钢管混凝土桥墩3相连。所述穿杆式节点6包括贯穿螺杆601和节点端板602。所述节点端板602布置在钢管混凝土桥墩3的两侧。所述钢管混凝土桥墩3预留有供贯穿螺杆601贯穿的孔洞。贯穿螺杆601穿过钢管混凝土桥墩3和两侧的节点端板602后，两端旋入螺帽。所述可更换钢连梁4的两端分别与节点端板602焊接。

本实施例的桥墩结构可实现震后功能快速恢复且损害快速修复。地震工况时，自复位节点Ⅰ5和自复位节点Ⅱ50进入半刚性状态，可更换钢连梁4进入塑性耗能阶段。自复位节点Ⅰ5和自复位节点Ⅱ50始终保持无损伤状态且地震后可自复位。可更换钢连梁4集中地震引起的损伤，充当桥墩结构的保险丝作用。

实施例2：

本实施例公开一种关于实施例1所述桥墩结构的施工方法，包括以下步骤：

1)浇筑基础1，并按设计要求埋设预埋螺杆Ⅰ501。

2)在工厂预制钢管混凝土桥墩3、可更换钢连梁4和盖梁2。在钢管混凝土桥墩3的下端焊接节点连接板Ⅰ502，在钢管混凝土桥墩3的上端焊接节点连接板Ⅱ520。在节点连接板Ⅰ502处焊接节点加劲肋Ⅰ503。在节点连接板Ⅱ520处焊接节点加劲肋Ⅱ53。在可更换钢连梁4的两端焊接节点端板602。在可更换钢连梁4的腹板处焊接腹板加劲肋401。在盖梁2中埋设预埋螺杆Ⅱ510。

3)现场吊装钢管混凝土桥墩3。在预埋螺杆Ⅰ501上套设预压弹簧54。旋入螺帽实现钢管混凝土桥墩3与基础1的连接。

4)现场吊装可更换钢连梁4。安装贯穿螺杆61并旋入螺帽。实现可更换钢连梁4与钢管混凝土桥墩3的连接。

5)现场吊装盖梁2。在预埋螺杆Ⅱ510上套设预压弹簧Ⅱ540。旋入螺帽实现钢管混凝土桥墩3与盖梁2的连接。