[发明专利]用于单桩基础的自复位预制装配式桥墩结构及其装配方法

说明书

本发明公开了一种用于单桩基础的自复位预制装配式桥墩结构及其装配方法，包括桩基础、预制桩顶平台、带有底座的预制桥墩以及耗能筋；桩基础与预制桩顶平台利用连接纵筋组装；预制桥墩置于桩顶平台顶部的凹槽内；耗能筋连接预制桩顶平台与桥墩底座。本发明使用预制装配技术建造，施工周期短，环境污染小。此外本发明利用桥墩在桩顶平台上的摇摆实现自复位，利用耗能筋屈服耗散输入结构的地震能量，可以显著减小或消除桥梁的震后残余变形，保证震后桥梁的正常使用，并能通过更换耗能筋快速恢复桥梁抗震能力，具有广泛的适用性和积极的社会意义和科学意义。

技术领域

本发明属于预制装配式桥梁结构技术领域，具体涉及用于单桩基础的自复位预制装配式桥墩结构及其装配方法。

背景技术

众所周知，地震对桥梁安全构成了严重威胁。传统桥梁通常利用桥墩末端塑性铰区混凝土的开裂、压碎及钢筋的屈服耗散输入结构的地震能量，从而防止桥梁破坏倒塌。但传统抗震设计方法缺乏对桥梁震后使用功能的关注，地震中损伤的桥墩塑性铰区可能难以修复或需较长时间修复，桥墩也可能存在较大的残余位移，从而使桥梁丧失使用能力，极大影响震后灾区的救灾工作。存在残余位移的桥梁也可能因无法修复或修复不经济而拆除，造成巨大的经济损失，并对灾区交通功能的恢复带来障碍。

为达到强震后快速恢复桥梁正常使用功能的目的，国内外学者提出了自复位结构并对其在桥梁工程领域的应用进行了若干尝试。理想的自复位结构即使在强震作用下经历较大变形，也可利用其自恢复力消除残余位移，并能经快速修复恢复其原有使用功能。由于结构损伤小导致耗能能力较低，自复位结构通常需要附加震后可方便更换的耗能机构，进而补偿结构本身的耗能能力。当前自复位桥墩结构主要针对群桩基础或扩大基础进行设计，但对于桥梁建设中大量使用的单桩基础，尚缺乏满足工程实践要求的构造形式。另外，现有自复位桥墩结构构造复杂，现场施工难度较大，其可修复性和长期使用性能还有待改善。

当前桥梁建设在保证结构安全和耐久性的前提下，还要求降低对现有交通的干扰，改善施工安全性，减少环境污染，提高施工质量，加快施工速度，降低生命周期成本。国内外众多实践结果表明，预制装配技术是实现上述目标的有效途径。因此，工程技术人员致力于在今后的桥梁建设中推广使用预制装配技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了用于单桩基础的自复位预制装配式桥墩结构及其装配方法，通过桥墩与桩顶平台之间的摇摆保证桥梁主体结构在地震作用下的安全；利用结构自重及上部恒载重力实现自复位，利用连接桥墩与桩顶平台的耗能筋屈服耗散输入结构的地震能量，显著减小或消除桥梁震后残余位移，保证震后桥梁的正常使用；利用预制装配技术提高施工质量、加快施工速度、减少环境污染；耗能筋在满足结构耗能要求的同时，易于更换，便于在强震后快速恢复桥梁抗震性能，具有广泛的适用性和积极的社会意义和科学意义，填补了目前单桩基础自复位桥墩结构的空白。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

用于单桩基础的自复位预制装配式桥墩结构，包括钻孔灌注桩基础、预制桩顶平台以及带有底座的预制桥墩；所述预制桩顶平台顶部预设有凹槽，中部设有通长预留孔道一；所述钻孔灌注桩基础顶部的连接纵筋埋入桩顶平台中部的预制孔道一中，完成桩基础与桩顶平台的连接；所述预制桥墩底座置于桩顶平台顶部的凹槽内；还包括耗能筋，所述耗能筋穿过制桥墩底座中的预留孔道二，连接桩顶平台与桥墩底座；所述耗能筋震后通过预留孔道二从预制桥墩底座内拆出，灵活可更换。

作为本发明的一种改进，所述桩基础与预制桩顶平台间设置由早强浆料或超高性能混凝土（UHPC）浇筑的坐浆层，所述通长预留孔道一由钢波纹管制成，所述桩顶连接纵筋插入预留孔道一后的缝隙，灌入早强无收缩灌浆料或超高性能混凝土（UHPC）填充。