一种榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩

1.本实用新型涉及桥梁结构技术领域，具体涉及一种榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩。

背景技术：

2.传统的现浇桥墩，施工简单，施工工艺成熟，桥墩承载力高，延性性能好，但是施工工期长、震后可恢复性较差，对周围环境影响较大，严重阻碍了道路的交通运输。
3.装配式桥墩采用工厂化生产、现场拼装技术，提高了机械化施工水平、保证工程质量的同时，加快了施工进度，利于环境保护；但是，装配式拼装桥墩的节段之间采用干接缝或者湿接缝连接，抗震性能相比较现浇桥墩较差。

技术实现要素：

4.本实用新型提供一种榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，既有良好的耗能能力以及复位能力，又有较好的承载能力。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，包括盖梁、桥墩上段、桥墩下段、混凝土承台、预应力钢绞线、锚具和耗能钢筋，桥墩下段固定设置在混凝土承台上，桥墩下段的上端设有榫头，桥墩上段的下端设有榫槽，桥墩上段与桥墩下段通过榫槽与榫头配合安装，所述盖梁设置在桥墩上段上方，预应力钢绞线设置在所述盖梁、桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台的中心处且预应力钢绞线的两端通过所述锚具予以锚固，桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台内竖向设有多根耗能钢筋。
7.进一步地，所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，所述耗能钢筋位于桥墩上段与桥墩下段之间连接处的部分设有套管与周围结构无粘结。
8.进一步地，所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，所述耗能钢筋数量不少于四根，分布在所述预应力钢绞线周围。
9.进一步地，所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，桥墩上段的下端设有钢板一，钢板一与所述榫槽贴合在一起；桥墩下段的上端设有钢板二，钢板二与所述榫头贴合在一起。
10.进一步地，所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，所述盖梁、桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台内皆设有钢筋骨架。
11.本实用新型的有益效果为：
12.1、本实用新型的自复位桥墩由基础承重构件、自复位构件、耗能构件组成，通过弱化墩柱与承台或墩柱与墩柱之间的连接，以耗能构件消耗地震中的能量，以自复位构件恢复桥墩的变形。基于装配技术与自复位技术的设计理念，提出了桥墩之间榫卯式连接构造，榫卯是在两个构件上采用一种凹凸结合的连接方式。凸出部分叫榫(或榫头)；凹进部分叫卯(榫槽)，通过榫和卯的契合起到连接作用。通过榫卯结构与钢板的结合，有效的限制了桥
墩构件之间的弯曲以及混凝土结构的局部压溃，通过耗能钢筋与预应力钢绞线使桥墩整体连接在一起，不仅提高了装配式的整体稳定性以及桥墩抗侧力性能，又大大减少了施工工期以及对交通环境的影响。该结构既有良好的耗能能力以及复位能力同时，又有较好的承载能力。
13.2、本实用新型在地震时，桥墩首先发生一定的弯曲变形，然后耗能钢筋开始作用，抵消一部分地震所带来的能量，使其具有良好的耗能能力，设置无粘结段的作用是防止耗能钢筋在弯曲时给桥墩带来的更大损伤，以此提高了桥墩的抗震性能。
14.3、本实用新型的混凝土桥墩接缝处采用榫卯式连接，并在接缝上下表面各设置一层钢板，通过接缝处可以开口以及钢结构的高弹性性能，减少了混凝土结构在水平荷载作用下局部压溃，从而提高了桥墩抗震性能。
15.4、地震发生时预应力钢绞线可以将混凝土桥墩拉回初始位置，减小了震后残余变形，使桥墩依旧可以正常工作。
16.5、本实用新型施工简便，减少了环境污染，质量安全，便于推广。
附图说明
17.图1为榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩整体结构示意图；
18.图2为桥墩上段与桥墩下段配合安装前状态示意图；
19.图3为图2中a-a横截面配筋示意图；
20.图4为图2中b-b横截面配筋示意图；
21.图5为榫卯式连接结构示意图；
22.图6为桥墩变形状态示意图。
具体实施方式
23.如图1-4所示，一种榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，包括盖梁1、桥墩上段2、桥墩下段3、混凝土承台5、预应力钢绞线9、锚具7和耗能钢筋4，桥墩下段3固定设置在混凝土承台5上，桥墩下段3的上端设有榫头11，桥墩上段2的下端设有榫槽10，桥墩上段2与桥墩下段3通过榫槽10与榫头11配合安装，所述盖梁1设置在桥墩上段2上方，预应力钢绞线9设置在所述盖梁1、桥墩上段2、桥墩下段3及混凝土承台5的中心处且预应力钢绞线9的两端通过所述锚具7予以锚固，桥墩上段2、桥墩下段3及混凝土承台5内竖向设有八根耗能钢筋4，分布在所述预应力钢绞线9周围。所述耗能钢筋4位于桥墩上段2与桥墩下段3之间连接处的部分设有套管与周围结构无粘结。桥墩上段2的下端设有钢板一8，钢板一8与所述榫槽10贴合在一起；桥墩下段3的上端设有钢板二12，钢板二12与所述榫头11贴合在一起。所述盖梁1、桥墩上段2、桥墩下段3及混凝土承台5内皆设有钢筋骨架6；桥墩上段2与桥墩下段3拼装后通过灌浆13将接缝处锚固。
24.如图5所示，榫头11长度l
t
不宜过大，榫头11内纵向钢筋不宜小于4根，直径不宜小于10mm；榫槽10壁厚t不宜过小，预留出保护层厚度；预制桥墩上段2、桥墩下段3时，榫头11长度l
t
应略小于榫槽10深度lc,榫头11宽度t
t
应略小于榫槽10宽度tc，钢板一8、钢板二12的宽度t应小于榫槽10壁厚t。
25.如图6所示，图中：f
pt
：预应力钢绞线拉力，fg：上部结构荷载，δ：施加的水平位移，
l:上部结构荷载作用点到桥墩底部距离，lc:桥墩高度，θr：桥墩水平位移角，d:墩柱截面直径，δ
ed
：耗能钢筋伸长量，δ
pt
：预应力钢绞线伸长量，d
ed
：受压最外侧到耗能钢筋的距离，d
pt
：受压最外侧到预应力钢绞线的距离，c：桥墩接缝处受压区高度。在地震水平力的作用下，桥墩首先发生弯曲变形，耗能钢筋4开始发挥作用，桥墩开始摇摆，随着水平位移δ不断增加，桥墩水平位移角θr不断增大，预应力钢绞线9拉力f
pt
增加，这时耗能钢筋4与预应力钢绞线9共同抵抗地震作用，之后荷载继续增大，桥墩上段2与桥墩下段3接缝之间榫头11与榫槽10开始发挥作用，通过钢板一8与钢板二12之间的相互作用有效的限制了桥墩接缝处的破坏，防止了桥墩受压侧局部压溃，然后通过可摇摆性能继续提供抗震性能。地震荷载卸载之后，利用预应力钢绞线9的拉力使桥墩恢复原位。

技术特征：

1.一种榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，其特征在于，包括盖梁、桥墩上段、桥墩下段、混凝土承台、预应力钢绞线、锚具和耗能钢筋，桥墩下段固定设置在混凝土承台上，桥墩下段的上端设有榫头，桥墩上段的下端设有榫槽，桥墩上段与桥墩下段通过榫槽与榫头配合安装，所述盖梁设置在桥墩上段上方，预应力钢绞线设置在所述盖梁、桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台的中心处且预应力钢绞线的两端通过所述锚具予以锚固，桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台内竖向设有多根耗能钢筋。2.根据权利要求1所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，其特征在于，所述耗能钢筋位于桥墩上段与桥墩下段之间连接处的部分设有套管与周围结构无粘结。3.根据权利要求1所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，其特征在于，所述耗能钢筋数量不少于四根，分布在所述预应力钢绞线周围。4.根据权利要求1所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，其特征在于，桥墩上段的下端设有钢板一，钢板一与所述榫槽贴合在一起；桥墩下段的上端设有钢板二，钢板二与所述榫头贴合在一起。5.根据权利要求1所述的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，其特征在于，所述盖梁、桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台内皆设有钢筋骨架。

技术总结

本实用新型涉及桥梁结构技术领域，具体涉及一种榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩。本实用新型的技术方案如下：包括盖梁、桥墩上段、桥墩下段、混凝土承台、预应力钢绞线、锚具和耗能钢筋，桥墩下段固定设置在混凝土承台上，桥墩下段的上端设有榫头，桥墩上段的下端设有榫槽，桥墩上段与桥墩下段通过榫槽与榫头配合安装，所述盖梁设置在桥墩上段上方，预应力钢绞线设置在所述盖梁、桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台的中心处且预应力钢绞线的两端通过所述锚具予以锚固，桥墩上段、桥墩下段及混凝土承台内竖向设有多根耗能钢筋。本实用新型提供的榫卯式连接的预应力混凝土自复位桥墩，既有良好的耗能能力以及复位能力，又有较好的承载能力。好的承载能力。好的承载能力。