[发明专利]一种功能可恢复的预制装配式桥墩及其施工方法

说明书

本发明提供一种功能可恢复的预制装配式桥墩，包括桥墩上节段、桥墩下节段、预应力筋、钢管销、灌浆套筒、阻尼器、钢板、钢管、纵向钢筋；桥墩上节段、桥墩下节段构成桥墩本体，并在连接处设置有灌浆套筒；桥墩下节段安装在承台上，桥墩上节段上方用于安装主梁；预应力筋纵向连接桥墩本体、主梁和承台，并在接触部位外设钢管；主梁和桥墩本体间设置有钢板，主梁和桥墩两者的中部安装有钢管销；桥墩下节段和承台外侧，以及桥墩上节段和主梁外侧设置有连接两者的阻尼器。通过采用无粘结预应力筋使承台、桥墩、主梁竖向成为一体，具有更好的变形能力以抵抗地震作用，增强了预制拼装桥墩接缝的抗剪能力，震后损伤较小并迅速恢复使用功能。

技术领域

本发明涉及预制装配式结构工程施工技术领域，尤其是适用于高烈度区的功能可恢复的预制装配式桥墩及其施工方法。

背景技术

当前城市桥梁结构设计正面临的主要挑战之一就是业主和居民除了要求桥梁结构安全和耐久以外，还要求通过快速施工来减少对周围交通的干扰、缩短阻塞时间、降低运输车辆和施工中产生的各种噪声等。这些要求的提出促进了工业化的节段拼装施工技术在城市桥梁建造中的应用。

节段拼装桥墩是将桥墩沿垂直方向、按一定模数分成若干块件，如承台、柱、盖梁(墩帽)等，在桥址周围的预制场地上进行浇筑，通过运输工具运到施工场地，现场拼装。节段拼装桥墩技术比较适用于桥梁长度较长，桥墩数量较多，桥墩高度相对较高，现场无混凝土搅拌站和施工场地，混凝土输送管道设备较难布置的桥梁墩台的施工。节段拼装桥墩的主要特点是：工期短，可以在预制场预制构件，受周围外界干扰少。

对于节段拼装桥墩而言，接缝是设计的关键，主要原因是接缝会承受较大的力，是更加容易破坏、劣化的部位。随着节段拼装施工技术在高地震危险区域的应用，一个面临的重要技术问题就是提升采用这种技术施工的桥墩抗震性能。

发明内容

本发明提供了一种功能可恢复的预制装配式桥墩及其施工方法，是提供一种可靠的预制拼装桥墩节段、承台、主梁的连接系统，以解决传统连接方式的不足。其技术方案如下所述：

一种功能可恢复的预制装配式桥墩，包括桥墩上节段、桥墩下节段、预应力筋、钢管销、灌浆套筒、阻尼器、钢板、钢管、纵向钢筋；桥墩上节段、桥墩下节段构成桥墩本体，并在连接处设置有灌浆套筒用以连接纵向钢筋；桥墩下节段安装在承台上，桥墩上节段上方用于安装主梁；无粘接的预应力筋纵向连接桥墩本体、主梁和承台，并在接触部位外设钢管，通过张拉U型预应力筋将主梁、桥墩上节段、桥墩下节段、承台连接到一起；主梁和桥墩本体间设置有钢板，主梁和桥墩两者的中部安装有钢管销，将钢板留孔以便钢管销穿过钢板；桥墩下节段和承台外侧设置有连接两者的阻尼器，桥墩上节段和主梁外侧设置有连接两者的阻尼器。

预应力筋为U型，共两条，桥墩本体、主梁和承台预留有预应力孔道，预应力孔道为无粘结的PVC管，其中承台预留U型预应力孔道，桥墩上节段、桥墩下节段、主梁预留直线型预应力孔道，主梁顶端张拉并固定U型无粘结的预应力筋。

进一步的，桥墩上节段中间留有预应力孔道，预应力孔道为PVC管，在节段下部孔道变为直径10cm的混凝土孔洞。桥墩下节段中间留有PVC预应力孔道，在节段上部变为直径为10cm的钢管，高度为30-50cm，形状为直筒型，在两端直径线性过度减小为PVC孔道直径，并与PVC管道连接，以插入桥墩上节段中的混凝土孔洞中，目的是增强节段间的抗剪能力。

钢管销采用钢管混凝土结构，一半预埋在桥墩上节段中，另一半插入到主梁的预留孔中。

灌浆套筒采用粘结增强型套筒，为带剪力钉的套筒或者纺锤形套筒。桥墩上节段底部设置灌浆套筒，灌浆套筒的形式应为粘结增强型套筒，如纺锤形套筒或设置剪力钉的套筒。桥墩下节段的纵向钢筋外伸出桥墩上部，以便插入桥墩上节段中的灌浆套筒中，通过套筒灌浆实现纵向钢筋在桥墩上节段和桥墩下节段之间的连续。目的是通过增强节段的连接强度使节段连接成为一个整体，使接缝开合出现在桥墩与主梁、桥墩与承台的连接面上，即桥墩出现整体摇摆的情况。