本實(shí)用新型涉及一種鋼橋墩的抗震構(gòu)造，具體涉及一種震損可原位快速修復(fù)的箱型鋼橋墩。

背景技術(shù)：

城市發(fā)展的智能化和可持續(xù)性對(duì)建筑工業(yè)化和工程結(jié)構(gòu)抗震性能提出了新的要求和挑戰(zhàn)，其中，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)震害快速修復(fù)和建筑功能快速恢復(fù)是“可恢復(fù)功能城市”的基本要求和重要研究方向?？苫謴?fù)性能結(jié)構(gòu)一般指結(jié)構(gòu)遭遇地震后不需要修復(fù)或適度修復(fù)即可恢復(fù)其性能的建筑結(jié)構(gòu)，可恢復(fù)性能結(jié)構(gòu)的研發(fā)和推廣應(yīng)用，不僅可顯著減少直接震害損失，而且可顯著縮短震后修復(fù)周期，為最終實(shí)現(xiàn)可恢復(fù)城市提供基本技術(shù)支持。

鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材有良好的韌性、延性和高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在地震多發(fā)的國(guó)家中應(yīng)用廣泛。尤其在地震多發(fā)的美國(guó)日本等先進(jìn)國(guó)家,利用鋼材的延性在城市高架橋建設(shè)中,出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)橋墩。但并不是鋼材有良好的延性，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件就具有良好的抗震性能。在1995年日本阪神大地震中，不但混凝土結(jié)構(gòu)的橋墩遭到了嚴(yán)重?fù)p壞，鋼結(jié)構(gòu)橋墩也發(fā)生了嚴(yán)重屈曲和倒塌。為此,鋼結(jié)構(gòu)橋墩的抗震性能得到學(xué)者的關(guān)注，抗震思路也從只考慮橋墩的極限承載力轉(zhuǎn)向橋墩的延性、地震能量吸收以及減小橋墩的殘余變形方向。常用的加固方法有鋼橋墩填充混凝土、加勁肋補(bǔ)強(qiáng)和增加低屈服強(qiáng)度能量吸收節(jié)段等，這些加固方法均體現(xiàn)出提高構(gòu)件的延性而不顯著增加其強(qiáng)度的設(shè)計(jì)思想。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)橋墩震后自復(fù)位、控制殘余變形的試驗(yàn)研究多集中在鋼筋混凝土橋墩上，對(duì)鋼橋墩的自復(fù)位性能研究尚少。鑒于此，本案實(shí)用新型人對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種抗震性能較好且震后可快速修復(fù)的震損可原位快速修復(fù)的箱型鋼橋墩。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種震損可原位快速修復(fù)的箱型鋼橋墩，包括中空結(jié)構(gòu)的橋墩主體，擱置在承臺(tái)上，橋墩主體包括四塊呈矩形結(jié)構(gòu)連接的鋼板，還包括：

中空結(jié)構(gòu)的鋼套，置于橋墩主體內(nèi)并安裝在承臺(tái)上，鋼套包括四塊呈矩形結(jié)構(gòu)連接的側(cè)面板，四塊側(cè)面板分別與四塊鋼板平行；

連接在鋼板和側(cè)面板之間的阻尼器，包括豎直放置并與鋼板和側(cè)面板垂直的軟鋼板；

柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置，包括豎直設(shè)置的鋼絲束、位于鋼套上方的定位板、均勻圍繞定位板四周間隔設(shè)置的多根拉桿，拉桿連接在鋼板與定位板之間以吊住定位板，所述承臺(tái)內(nèi)設(shè)有預(yù)埋鋼板，預(yù)埋鋼板上連接有軸套，軸套上端向上伸出承臺(tái)，鋼絲束下端穿過(guò)軸套與預(yù)埋鋼板連接，上端連接定位板。

當(dāng)發(fā)生小地震時(shí)，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置共同作用，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置均處于彈性狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生強(qiáng)地震時(shí)，軟鋼板由于塑性相對(duì)較好，可產(chǎn)生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護(hù)橋墩主體不發(fā)生破壞，抗震性能較好，同時(shí)，當(dāng)阻尼器軟鋼板進(jìn)入塑性階段后柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置仍然處于彈性階段，在箱型鋼橋墩一端抬起的時(shí)候，預(yù)應(yīng)力拉桿裝置為橋墩提供豎向的回復(fù)力，很好地提高了鋼橋墩自復(fù)位和抗傾覆的能力；另外，由于阻尼器是可拆卸，在強(qiáng)地震后，可將被損壞的阻尼器取下更換完好的阻尼器，實(shí)現(xiàn)震后快速修復(fù)。

一較佳實(shí)施例之中：所述軟鋼板上設(shè)有沿水平方向延伸的長(zhǎng)槽，所述長(zhǎng)槽的數(shù)量是多個(gè)并豎直間隔布置。長(zhǎng)槽可在滿足結(jié)構(gòu)剛度需求的前提下實(shí)現(xiàn)良好的耗能能力。

一較佳實(shí)施例之中：所述阻尼器還包括端板和連接板，端板與所述側(cè)面板平行并通過(guò)螺栓連接，連接板與所述鋼板垂直并焊接，軟鋼板的一側(cè)與連接板通過(guò)螺栓連接，另一側(cè)與端板焊接。

一較佳實(shí)施例之中：所述鋼套還包括呈井字結(jié)構(gòu)的加勁肋，加勁肋外側(cè)端部與側(cè)面板內(nèi)表面連接。井字結(jié)構(gòu)的加勁肋可提高鋼套的平面外剛度，增加鋼套抵抗局部失穩(wěn)的能力。

一較佳實(shí)施例之中：所述鋼套還包括中部鏤空的下面板，側(cè)面板的下底面與下面板的上表面焊接，下面板與所述預(yù)埋鋼板通過(guò)螺栓連接。

一較佳實(shí)施例之中：所述定位板底部設(shè)置有井字型加勁肋，上表面的邊緣位置設(shè)有梯形肋板，所述梯形肋板豎直設(shè)置，所述梯形肋板通過(guò)螺栓與所述拉桿連接。井字型加勁肋可提高定位板的平面外剛度，增加定位板抵抗局部失穩(wěn)的能力。梯形肋板有利于拉桿的可拆卸安裝。

一較佳實(shí)施例之中：所述鋼板的內(nèi)表面設(shè)有安裝板，安裝板上設(shè)有三角形肋板，三角形肋板與梯形肋板平行，所述三角形肋板通過(guò)螺栓與所述拉桿連接。

一較佳實(shí)施例之中：所述鋼絲束一端通過(guò)錨具與所述預(yù)埋鋼板連接，另一端通過(guò)錨具與所述定位板連接。

一較佳實(shí)施例之中：所述橋墩主體還包括中部鏤空的下底板，鋼板的下底面與下底板的上表面焊接，下底板支撐在承臺(tái)上；所述橋墩主體還包括多塊支撐板，支撐板豎直設(shè)置并連接鋼板外表面和下底板上表面。支撐板可提高鋼橋墩的平面外剛度，增加鋼橋墩抵抗局部失穩(wěn)的能力。下底板可以傳遞豎向荷載作用下產(chǎn)生的軸力。

一較佳實(shí)施例之中：所述鋼板上設(shè)有檢修口，鋼板內(nèi)表面在檢修口下方設(shè)有爬梯。施工人員可通過(guò)檢修口進(jìn)入橋墩內(nèi)部進(jìn)行所述軟鋼板和端板的替換。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1繪示了本實(shí)用新型箱型鋼橋墩的縱向剖視示意圖。

圖2繪示了本實(shí)用新型箱型鋼橋墩的橫向剖視示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)用新型的一種震損可原位快速修復(fù)的箱型鋼橋墩，包括中空結(jié)構(gòu)的橋墩主體10、中空結(jié)構(gòu)的鋼套20、連接橋墩主體和鋼套的阻尼器30、用于對(duì)橋墩主體10施加預(yù)應(yīng)力的柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置40。

所述橋墩主體10擱置在承臺(tái)50上。所述承臺(tái)50是混凝土結(jié)構(gòu)。所述橋墩主體10包括四塊呈矩形結(jié)構(gòu)連接的鋼板12，橋墩主體10橫截面的外輪廓呈矩形。所述鋼套20置于橋墩主體10內(nèi)并安裝在承臺(tái)50上，鋼套20包括四塊呈矩形結(jié)構(gòu)連接的側(cè)面板22，鋼套20橫截面的外輪廓呈矩形，四塊側(cè)面板22分別與四塊鋼板12平行。所述阻尼器30連接在鋼板12和側(cè)面板22之間的，其包括豎直放置并與鋼板和側(cè)面板垂直的軟鋼板32。所述柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置40包括豎直設(shè)置的鋼絲束42、設(shè)置在橋墩主體10內(nèi)并位于鋼套20上方的定位板44、均勻圍繞定位板44四周間隔設(shè)置的多根拉桿46。拉桿46連接在鋼板12與定位板44之間以吊住定位板44。所述承臺(tái)50內(nèi)水平設(shè)有預(yù)埋鋼板52，預(yù)埋鋼板52上連接有軸套54，軸套54上端向上伸出承臺(tái)50，鋼絲束42下端穿過(guò)軸套54與預(yù)埋鋼板52連接，上端連接定位板44。所述鋼絲束42一端通過(guò)錨具48與所述預(yù)埋鋼板52連接，另一端通過(guò)錨具48與所述定位板44連接。

所述軟鋼板32上設(shè)有沿水平方向延伸的長(zhǎng)槽322，所述長(zhǎng)槽322的數(shù)量是多個(gè)并豎直間隔布置。所述阻尼器30還包括端板34和連接板36，端板34與所述側(cè)面板22平行并通過(guò)高強(qiáng)摩擦型螺栓連接在一起，連接板36與所述鋼板12垂直并焊接在一起，軟鋼板32的一側(cè)與連接板36通過(guò)高強(qiáng)摩擦型螺栓連接，另一側(cè)與端板34焊接在一起。

所述鋼套20還包括呈井字結(jié)構(gòu)的加勁肋24，加勁肋24外側(cè)端部與側(cè)面板22內(nèi)表面焊接連接形成整體。所述鋼套20還包括中部鏤空的下面板26，側(cè)面板22的下底面與下面板26的上表面焊接，下面板26與所述預(yù)埋鋼板52通過(guò)高強(qiáng)摩擦型螺栓連接。

所述定位板44底部設(shè)置有井字型加勁肋442，上表面的邊緣位置對(duì)應(yīng)拉桿設(shè)有梯形肋板444，所述梯形肋板444豎直設(shè)置，所述梯形肋板444通過(guò)高強(qiáng)摩擦型螺栓與所述拉桿46一端連接。所述鋼板12的內(nèi)表面設(shè)有安裝板14，安裝板14上設(shè)有三角形肋板142，三角形肋板142與梯形肋板444平行，所述三角形肋板142通過(guò)高強(qiáng)摩擦型螺栓與所述拉桿46另一端連接。

所述橋墩主體10還包括中部鏤空的下底板16，鋼板12的下底面與下底板16的上表面焊接，下底板16支撐在承臺(tái)50上。所述橋墩主體10還包括多塊支撐板18，支撐板18豎直設(shè)置并連接鋼板12外表面和下底板16上表面。所述鋼板12上設(shè)有檢修口122，鋼板12內(nèi)表面在檢修口下方設(shè)有爬梯124。

本實(shí)施例的震損可原位快速修復(fù)的箱型鋼橋墩，其可更換部件(即阻尼器)在正常情況下構(gòu)成了結(jié)構(gòu)柱體的組成部分。在豎向荷載作用下，軸力通過(guò)鋼橋墩傳遞至承臺(tái)，阻尼器不參與受力；在水平荷載作用下，通過(guò)鋼橋墩產(chǎn)生的側(cè)向傾斜，由鋼橋墩帶動(dòng)阻尼器的軟鋼板產(chǎn)生豎向平面內(nèi)的剪切變形，提供鋼橋墩的抗彎承載力，通過(guò)軟鋼板屈服產(chǎn)生塑性變形，吸收并耗散大部分的地震能量，保護(hù)鋼橋墩不受損壞。

當(dāng)發(fā)生小地震時(shí)，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置共同作用，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置均處于彈性狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生強(qiáng)地震時(shí)，作為阻尼器耗能板的軟鋼板由于塑性相對(duì)較好，可產(chǎn)生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護(hù)箱型鋼橋墩不發(fā)生破壞，抗震性能較好，同時(shí)，當(dāng)阻尼器軟鋼板進(jìn)入塑性階段后拉桿裝置仍然處于彈性階段，在箱型鋼橋墩一端抬起的時(shí)候，柔性預(yù)應(yīng)力拉桿裝置為鋼橋墩提供豎向的回復(fù)力，很好地提高了鋼橋墩自復(fù)位和抗傾覆的能力；另外，由于阻尼器上的軟鋼板和端板是可拆卸的，在強(qiáng)地震后，可將被損壞的軟鋼板和端板取下?lián)Q成完好的阻尼器，實(shí)現(xiàn)震后快速修復(fù)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，即依本實(shí)用新型專利范圍及說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型涵蓋的范圍內(nèi)。