[发明专利]一种钢筋混凝土桥墩震后快速修复方法

说明书

本发明公开了一种钢筋混凝土桥墩震后快速修复方法，属土木工程领域。由承台、桥墩、高流动性早强水泥砂浆、不锈钢套管、耗能角钢、SMA组合环簧、水平螺杆、竖直螺杆、高强螺栓、纵筋、聚四氟乙烯薄膜组成。该方法的思想是将原墩底固结的桥墩改变为摇摆桥墩。修复时首先将损坏的混凝土清除，并将塑性铰区纵筋在桥墩底部截断。塑性铰区外包不锈钢套管并在套管中灌注高流动性早强水泥砂浆。耗能角钢和SMA组合环簧组成体外耗能体系。该方法施工操作简单，所需时间短，修复后的桥墩成为摇摆体系，避免了强震下修复后桥墩的再次损伤。不锈钢套管显著提升了修复桥墩的耐久性。体外耗能体系具有自复位功能，避免了角钢的破坏，简便易修。

技术领域

本发明涉及震后修复的钢筋混凝土桥墩，特别涉及基于摇摆受力机理和外置耗能装置的震后修复钢筋混凝土桥墩。

背景技术

钢筋混凝土桥墩是桥梁工程的主要抗侧力构件，国内外历次大地震的震害表明，钢筋混凝土桥墩在强震下很容易发生破坏，不但会造成严重的经济损失和人员伤亡，更会严重影响震后救灾工作的及时开展，从而加重地震灾害。

将震后损坏的桥墩进行快速修复，不但可节省修复重建的费用，更重要的是迅速恢复交通生命线工程，确保震后应急救援工作的及时开展。遗憾的是，目前国内外开展的桥墩震后修复技术的研究极少，且存在以下问题：1修复后的桥墩抗震能力弱，很容易在下一次发生的地震中发生更严重的破坏。2修复桥墩所需时间长，不满足震后交通生命线迅速保通的要求。3修复后的桥墩耐久性差，成为临时性建筑，修复后不久即需拆除重建。

综合上述背景，钢筋混凝土桥墩在强震下很容易发生破坏，严重影响震后应急救援工作的开展。桥墩震后修复技术的要求首先是快速修复，以便于迅速恢复交通网络，另外，修复后的桥墩不应成为临时性建筑，而应具有优越的抗震性能和耐久性。因此，提出一种既能迅速恢复桥墩震后的使用功能，且修复后的桥墩又具有良好的抗震性能和耐久性，成为桥梁工程技术人员面临的重大挑战。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种钢筋混凝土桥墩震后快速修复方法。由承台、桥墩、高流动性早强水泥砂浆、不锈钢套管、耗能角钢、SMA组合环簧、水平螺杆、竖直螺杆、高强螺栓、纵筋、聚四氟乙烯薄膜组成。具体操作上，将破坏区域的纵筋截断，利用高流动性早强水泥砂浆修复破坏区域，且高流动性早强水泥砂浆外套不锈钢套管。利用耗能角钢和SMA组合环簧形成外置耗能体系。该修复技术由于采用高流动性早强水泥砂浆，将大大节省震后修复的时间，实现快速修复。在受力机理上，由于纵筋已经截断，修复后的桥墩成为摇摆体系，且由于高流动早强水泥砂浆抗压强度高，外包不锈钢套管又显著增强了其抗剪强度，强震下修复后的桥墩很难破坏，且具有很好的耐久性。耗能角钢和SMA组合环簧组成的外置耗能体系可显著增大修复后桥墩的耗能能力，并且SMA组合环簧的使用，显著增加了外置耗能体系的变形能力并可减少桥墩震后残余位移，角钢在强震下不易被拉断。

为达到以上目的，可通过以下技术方案实现：

一种钢筋混凝土桥墩震后快速修复方法，其特征在于，由承台1、桥墩2、高流动性早强水泥砂浆3、不锈钢套管4、耗能角钢5、SMA组合环簧6、水平螺杆7-1、竖直螺杆7-2、高强螺栓8、纵筋9、聚四氟乙烯薄膜10组成。

SMA组合环簧6由相互扣合的SMA外环12和内环组成。SMA外环12由镍钛合金制成，内环由屈服强度在500-1000MPa的高强度钢制成。SMA外环12和内环均呈环状，自上而下交替采用。SMA外环12的内环面与内环的外环面接触，相互扣合，且SMA外环12的内环面与内环的外环面均外贴聚四氟乙烯薄膜10。

SMA外环12共2个，每个SMA外环12包括2个内环面。内环共3个，包括上内环13-1、下内环13-3、中内环13-2各1个。所有SMA外环12和内环的上端面和下端面均为平面。上内环13-1、下内环13-3均各含1个外环面，中内环13-2含2个外环面。

高流动性早强水泥砂浆3流动度大于300mm，常温下24小时抗压强度大于20MPa。