本發(fā)明屬于搖擺橋墩抗撞韌性提升，具體涉及一種曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩。

背景技術(shù)：

1、隨著抗震韌性設(shè)計(jì)理念的推廣，搖擺橋梁作為一種新型抗震結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)“大震不倒”的設(shè)計(jì)目標(biāo)，還能在震后快速恢復(fù)交通功能，顯著提升了橋梁的抗震性能與可修復(fù)性，成為我國(guó)橋梁抗震技術(shù)的重要進(jìn)步。搖擺橋梁通過(guò)允許墩身與基礎(chǔ)之間的可控轉(zhuǎn)動(dòng)，有效耗散地震能量，減少結(jié)構(gòu)損傷，從而實(shí)現(xiàn)震后功能的快速恢復(fù)。然而，搖擺橋梁除了需要承受地震荷載外，在實(shí)際使用過(guò)程中還可能面臨車(chē)輛碰撞、落石撞擊等極端作用。這些撞擊荷載具有幅值大、作用時(shí)間短、局部效應(yīng)顯著等特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致?lián)u擺界面發(fā)生空間錯(cuò)位甚至整體失穩(wěn)，從而喪失橋梁損傷的可控性和功能的可恢復(fù)性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)撞擊作用下的抗倒塌和功能快速恢復(fù)目標(biāo)。

2、目前，搖擺橋梁的設(shè)計(jì)主要針對(duì)地震荷載，其預(yù)應(yīng)力筋通常采用直線布置方式。這種布置方式在地震荷載下能夠有效提供恢復(fù)力，但在撞擊荷載作用下存在明顯不足。撞擊作用主要表現(xiàn)為剪切荷載，因此直線布置方式難以適應(yīng)撞擊引起的復(fù)雜變形，無(wú)法提供足夠的等效恢復(fù)力以實(shí)現(xiàn)撞后復(fù)位，導(dǎo)致?lián)u擺界面的可控性降低，影響橋梁的整體安全性與功能恢復(fù)能力。

3、有鑒于此，本發(fā)明提出一種創(chuàng)新的曲線預(yù)應(yīng)力筋布置方法。通過(guò)采用曲線預(yù)應(yīng)力筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直線預(yù)應(yīng)力筋，能夠在撞擊荷載作用下提供均勻分布的等效恢復(fù)力，有效適應(yīng)搖擺界面的空間錯(cuò)位與復(fù)雜變形，提升搖擺橋梁服役期內(nèi)的抗撞性能和功能可恢復(fù)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩，尤其針對(duì)于搖擺橋梁，能在橋墩沖擊破壞中提供更大的彈性恢復(fù)力，抗剪性能優(yōu)秀且不影響橋墩抗彎能力，與廣泛應(yīng)用的直線布置豎向預(yù)應(yīng)力體系相比有更好的抗裂抗彎性能，并且對(duì)墩體復(fù)位機(jī)能有很大的提升。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩，所述橋墩內(nèi)預(yù)埋有兩個(gè)成預(yù)設(shè)拋物線形設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋，兩個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼筋關(guān)于橋墩截面中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋采用后張法工藝貫穿墩身設(shè)置以形成橫縱雙向預(yù)壓力場(chǎng)，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋在墩身內(nèi)的接縫界面處采用無(wú)粘結(jié)處理。

4、進(jìn)一步，所述預(yù)設(shè)拋物線形的方程為：

5、

6、其中，e(x)為偏心距；e為最大偏心距；h為搖擺橋墩高度的一半；x為預(yù)應(yīng)力鋼筋在墩高方向的位置。

7、進(jìn)一步，所述橋墩包括從下往上依次固定連接的基礎(chǔ)承臺(tái)、墩身以及墩頂蓋梁，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋采用后張法工藝貫穿墩身設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋兩端分別錨固于墩頂蓋梁和基礎(chǔ)承臺(tái)內(nèi)的錨固板上，并通過(guò)超張拉工藝對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)加力。

8、進(jìn)一步，所述自復(fù)位橋墩的施工方法包括以下步驟：

9、s1：在基礎(chǔ)承臺(tái)以及墩身的混凝土澆筑階段，沿橋墩軸線方向預(yù)埋預(yù)設(shè)拋物線形的高強(qiáng)度波紋套管，波紋套管連續(xù)布置，所述波紋套管的內(nèi)徑比預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑大20-30mm，相鄰波紋套管的間距不小于5倍預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑；

10、s2：在基礎(chǔ)承臺(tái)內(nèi)固定設(shè)置錨固板，并在墩頂蓋梁內(nèi)設(shè)置可調(diào)節(jié)錨固板，其中，所述錨固板上設(shè)置有與預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)應(yīng)的喇叭形導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔內(nèi)壁設(shè)置有耐磨尼龍襯套；

11、s3：將預(yù)應(yīng)力鋼筋安裝在波紋套管內(nèi)后，采用智能張拉系統(tǒng)實(shí)施分級(jí)張拉：首先施加10％σcon預(yù)緊力，消除鋼絞線間隙正式張拉：分三級(jí)加載至105％σcon，每級(jí)持荷5分鐘超張拉后回降至100％σcon鎖定；其中，σcon為設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力。

12、本發(fā)明的有益效果在于：

13、本發(fā)明通過(guò)采用曲線預(yù)應(yīng)力筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直線預(yù)應(yīng)力筋，能夠在撞擊荷載作用下提供均勻分布的等效恢復(fù)力，有效適應(yīng)搖擺界面的空間錯(cuò)位與復(fù)雜變形，提升搖擺橋梁服役期內(nèi)的抗撞性能和功能可恢復(fù)性；曲線預(yù)應(yīng)力筋的布置可在搖擺墩柱跨內(nèi)產(chǎn)生有效預(yù)應(yīng)力，不影響抗震性能，抗剪沖擊性能好，峰值滑移低，沖擊后橋墩復(fù)位能力較直線布筋相比有約25.6％的提升。

14、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩，其特征在于，所述橋墩內(nèi)預(yù)埋有兩個(gè)成預(yù)設(shè)拋物線形設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋，兩個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼筋關(guān)于橋墩截面中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋采用后張法工藝貫穿墩身設(shè)置以形成橫縱雙向預(yù)壓力場(chǎng)，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋在墩身內(nèi)的接縫界面處采用無(wú)粘結(jié)處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩，其特征在于：所述預(yù)設(shè)拋物線形的方程為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩，其特征在于：所述橋墩包括從下往上依次固定連接的基礎(chǔ)承臺(tái)、墩身以及墩頂蓋梁，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋采用后張法工藝貫穿墩身設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋兩端分別錨固于墩頂蓋梁和基礎(chǔ)承臺(tái)內(nèi)的錨固板上，并通過(guò)超張拉工藝對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)加力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩，其特征在于：所述自復(fù)位橋墩的施工方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種曲線布置預(yù)應(yīng)力筋的新型搖擺自復(fù)位橋墩，屬于搖擺橋墩抗撞韌性提升技術(shù)領(lǐng)域，所述橋墩內(nèi)預(yù)埋有兩個(gè)成預(yù)設(shè)拋物線形設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋，兩個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼筋關(guān)于橋墩截面中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋采用后張法工藝貫穿墩身設(shè)置以形成橫縱雙向預(yù)壓力場(chǎng)，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋在墩身內(nèi)的接縫界面處采用無(wú)粘結(jié)處理。本發(fā)明通過(guò)采用曲線預(yù)應(yīng)力筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直線預(yù)應(yīng)力筋，能夠在撞擊荷載作用下提供均勻分布的等效恢復(fù)力，有效適應(yīng)搖擺界面的空間錯(cuò)位與復(fù)雜變形，提升搖擺橋梁服役期內(nèi)的抗撞性能和功能可恢復(fù)性。

技術(shù)研發(fā)人員：宋彥臣,吳煥,韓強(qiáng),閆時(shí),陳作銀,彭光達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15