[发明专利]一种组合桥墩柱的外露式柱脚节点及其施工方法

说明书

本发明公开了一种组合桥墩柱的外露式柱脚节点及其施工方法，该柱脚节点包括GFRP管、型钢、混凝土、靴梁、钢筋、钢底板和锚栓；型钢嵌套在GFRP管中部，其下端焊接有靴梁；靴梁与钢底板焊接；钢底板上焊接有若干钢筋，型钢和GFRP管之间浇筑混凝土，并与钢底板形成预制GFRP管‑混凝土‑型钢组合柱结构；钢底板上开有若干锚栓孔，钢底板通过穿过锚栓孔的锚栓，与基础预埋板连接。本发明为外露式柱脚节点，适用于预制GFRP‑混凝土‑型钢组合柱，传力明晰，构造简单，施工方便；采用钢底板上焊接钢筋、以及型钢焊接靴梁，靴梁与钢底板焊接的方式，把GFRP管、混凝土和型钢与基础相连，可有效传递轴力和弯矩。

技术领域

本发明属于FRP、混凝土、钢组合结构领域，尤其涉及一种组合桥墩柱的外露式柱脚节点及其施工方法。

背景技术

随着我国经济和社会的发展，桥梁的建设日趋普遍，我国属于地震频发的国家，地震所造成的损失是难以估量的。在交通系统中桥梁的作用是非常重要的，在发生地震时，桥梁作为重要的生命通道一旦发生倒塌或损坏，严重影响救援工作，导致生命财产损失加剧。大量实践表明，桥梁震害的主要原因之一是桥墩柱的破坏，只有拥有足够的强度和延性以及可靠的基础节点才能保证桥墩柱在强震过程中正常工作。

此外，桥梁腐蚀也是一个世界性的难题。在我国，随着沿海地区经济高速发展，一座座跨海大桥矗立而起，包括于2008年启用的世界第三长的杭州湾大桥，于2016年9月主体桥面全线贯通的世界最长的跨海大桥——珠港澳大桥，它们都经受着非常恶劣的海洋环境的影响，在钢筋腐蚀和动载双重作用下，其抗震性能显著降低。特别当地震发生时，在地震荷载作用下，钢筋的锈蚀将急剧加速混凝土裂纹的扩展，将导致桥墩柱过早破坏，严重影响了桥梁的安全。为了克服这一问题，结构中引入树脂基纤维增强复合材料(fiberreinforced polymer,即FRP)，近年对FRP材料和传统的建筑材料(如混凝土和钢材)优化组合进行了大量研究，以期望建成经济而且耐腐蚀的组合结构

GFRP管-混凝土-型钢组合柱由外层的GFRP管，内层的型钢，以及中间的混凝土三部分组成。作为FRP材料、混凝土和钢材组合构件的一种形式，该组合柱具有施工方便、耐腐蚀性能好、抗震性能好等优点。但是有关GFRP管-混凝土-型钢组合柱的研究才刚刚起步，为配合该组合构件在工程的应用，发展性能可靠、结构简易、施工简单、传力清晰的节点势在必行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种组合桥墩柱的外露式柱脚节点及其施工方法。

本发明的目地是通过以下技术方案来实现的：一种组合桥墩柱的外露式柱脚节点，包括GFRP管、型钢、混凝土、靴梁、钢筋、钢底板和锚栓；所述型钢嵌套在GFRP管中部，其下端焊接有靴梁；所述靴梁与钢底板焊接；所述钢底板上焊接有若干钢筋，所述型钢和GFRP管之间浇筑混凝土，并与钢底板形成预制GFRP管-混凝土-型钢组合柱结构；所述钢底板上开有若干锚栓孔，钢底板通过穿过锚栓孔的锚栓，与基础预埋板连接。

进一步地，所述GFRP管由GFRP布缠绕制成或者GFRP材料拉挤成型。

进一步地，所述GFRP管为空心管，采用GFRP材料，形状为圆形、方形或椭圆形。

进一步地，所述型钢材料为普通钢材、不锈钢或薄壁型钢，形状为H形或十字形。

进一步地，所述混凝土浇筑于GFRP管和型钢之间，材料为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。

进一步地，所述靴梁由两块竖直放置且相互平行的钢板组成，靴梁与型钢通过角焊缝连接，靴梁与钢底板通过角焊缝连接。

进一步地，所述钢底板的厚度为50mm-80mm；所述锚栓孔的数量至少12个，锚栓孔直径大于锚栓直径1.5mm。