[发明专利]带铅芯叠层橡胶装置的整体式桥台-钢管混凝土桩节点

说明书

本发明涉及一种铅芯叠层橡胶装置的整体式桥台‑钢管混凝土桩节点，包括混凝土桥台和钢管混凝土桩，其特征在于，在钢管混凝土桩的顶部设置铅芯叠层橡胶装置，所述的铅芯叠层橡胶装置包括叠层橡胶和至少一个铅芯，所述叠层橡胶由橡胶片和加劲钢板分层交替叠合而成，在层叠橡胶内设置有用于容纳铅芯的孔洞。本发明同时提供一种此种节点的施工方法。本发明能够提高节点变形能力和能量吸收能力，加速节点变形恢复时间，降低震后残余位移。

技术领域

本发明属于整体式桥台桥梁结构设计领域，具体涉及一种带铅芯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，从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。

相比于钢筋混凝土桩，钢管混凝土桩的抗震性能优异、施工效率高，但若将钢管混凝土桩直接嵌入桥台中，节点处的刚度大，变形能力差，钢管混凝土桩易发生破坏。在整体式桥台桥梁中，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。已有研究表明，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。在整体式桥台-桩节点处采用橡胶板和叠层橡胶装置可以提高桥梁系统的变形能力和正常使用性能，减小桩身损伤，但叠层橡胶装置在大震作用下可能导致较大的节点变形和残余位移。因此，现亟需提出一种即能够满足整体式桥梁日常工作需求，又能够适应大震情况，具有一定刚度且发生大变形，并在一定程度上能够减小地震残余位移的整体式桥台-桩节点。

发明内容

本发明的目的是提供一种带铅芯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在桩顶安装橡胶板和铅芯叠层橡胶装置，提高节点变形能力和能量吸收能力，加速节点变形恢复时间，降低震后残余位移。上述目的通过以下技术方案实现：

一种带铅芯叠层橡胶装置的整体式桥台-钢管混凝土桩节点，包括混凝土桥台和钢管混凝土桩，其特征在于，在钢管混凝土桩的顶部设置铅芯叠层橡胶装置，所述的铅芯叠层橡胶装置包括叠层橡胶和至少一个铅芯，所述叠层橡胶由橡胶片和加劲钢板分层交替叠合而成，在层叠橡胶内设置有用于容纳铅芯的孔洞。

优选地，所述铅芯叠层橡胶装置的叠层橡胶由橡胶片和加劲钢板分层交替叠合后再经过高温硫化粘接制成。

所述铅芯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。

所述铅芯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铅芯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)在橡胶片和加劲钢板的上下对应位置开设孔洞，铅芯置于孔洞内，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铅芯叠层橡胶装置。

(3)铅芯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铅芯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铅芯叠层橡胶装置顶板通过螺栓连接。