韧性抗震加固装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁工程结构防灾减震加固技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种韧性抗震加固装置。

背景技术：

2015年我国发布了新一代《中国地震动参数区划图》(gb18306—2015)，与原《中国地震动参数区划图》(gb18306—2001)相比，对全国的地震动参数划分更为详细，对多数地区地震设防标准要求更高，表明国家对抗震设防、防灾减灾更为重视，对公路桥梁的抗震性能提出了更高的要求，同时也造成了大量在役公路桥梁抗震加固改造的紧迫需求。增大桥墩截面加固方法，即在原来的混凝土桥墩的外侧再浇筑一层新的钢筋混凝土，可显著提高桥墩的抗震强度和刚度。在设计地震作用下，该方法可较显著减小桥墩地震反应以限制其塑性损伤和残余位移。但随着截面增大，破坏模式由延性弯曲破坏逐渐过渡至脆性剪切破坏。因此，当地震强度超过设计强度时，增大截面加固的桥墩存在发生严重剪切破坏的潜在威胁。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种韧性抗震加固装置，其通过增大桥墩截面的方式，显著提高桥墩的抗震性能和抗震韧性，可有效控制桥墩的地震反应和避免桥墩发生脆性剪切破坏，且可限制桥墩主体损伤而达到韧性抗震设计的目的。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种韧性抗震加固装置，包括：

混凝土段，其浇筑于桥墩外周，所述混凝土段的顶部至中部为变截面由小至大的坡形过渡，所述混凝土段的底部外顶角形成一圈缺口并预埋钢槽；

承接结构，其包括钢垫板、薄垫层，所述钢垫板预埋于承台、且位于所述钢槽下方，所述薄垫层铺设于承台、且位于所述钢垫板与桥墩之间；

金属阻尼器，其为类l形片状结构，所述金属阻尼器的竖直段内侧贴附于混凝土段、水平段底部贴附于所述承台；

连接结构，其包括暗销、螺栓、螺帽，所述暗销的一端水平插接于桥墩、另一端在浇筑前水平预埋于所述混凝土段，所述螺栓的一端在浇筑前水平预埋于所述混凝土段或竖直插接于承台，另一端穿过金属阻尼器的预留孔与螺帽螺接。

优选的是，所述钢垫板的面积大于所述钢槽的面积。

优选的是，所述混凝土段的水平截面为类正方形。

优选的是，所述金属阻尼器的数量为4个，均匀分布在所述混凝土段的四个外侧面。

优选的是，暗销的数量为4组，均匀分布在桥墩的外周。

优选的是，每组分布的形式为多个竖向间隔设置。

本实用新型至少包括以下有益效果：

第一、本实用新型在现有桥墩的外周再浇筑一层新的混凝土，新增混凝土段与承台无粘结，形成可提离界面，新增混凝土段与承台仅采用l形金属阻尼器连接，在地震作用下，增大的桥墩截面发生提离和闭合以提升截面抗弯能力并限制塑性损伤，l形金属阻尼器随之产生变形以耗散地震能量；

第二、本实用新型易实现，适用范围广，可显著提高桥墩的抗震强度和刚度，限制桥墩地震损伤，具有较好的耗能能力，同时将塑性损伤限制在闭合界面内，提高桥墩的抗震能力和震后恢复能力，本实用新型具有良好社会经济效益，值得推广应用。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的一种技术方案的正视图；

图2为本实用新型的一种技术方案的俯视图；

图3为本实用新型的一种技术方案的a-a截面和b-b截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-3所示，本实用新型提供一种韧性抗震加固装置，包括：

混凝土段2，其浇筑于桥墩1外周，所述混凝土段2的顶部至中部为变截面由小至大的坡形过渡，所述混凝土段2的底部外顶角形成一圈缺口并预埋钢槽9，按经验估计，优选为混凝土段2的高度不小于桥墩1高度的1/5，厚度不小于桥墩1截面的1/5；变径部分的作用是防止增大截面后导致应力集中，因此采用径变的过渡方式；

承接结构，其包括钢垫板8、薄垫层10，所述钢垫板8预埋于承台3、且位于所述钢槽9下方，所述薄垫层10铺设于承台3、且位于所述钢垫板8与桥墩1之间，薄垫层10可以选择防水薄膜实现阻隔作用，钢垫板8与钢槽9设置限制摇摆界面的塑性损伤，避免造成桥墩1脚部和与之接触的承台3顶部发生严重塑性损伤破坏；

金属阻尼器7，其为类l形片状结构，所述金属阻尼器7的竖直段内侧贴附于混凝土段2、水平段底部贴附于所述承台3，金属阻尼器7材质是金属类，延伸长度高，强度低，高度不作限制；

连接结构，其包括暗销4、螺栓6、螺帽5，所述暗销4的一端水平插接于桥墩1、另一端在浇筑前水平预埋于所述混凝土段2，暗销4优选为钢筋材质，外周附有螺纹结构，所述螺栓6的一端在浇筑前水平预埋于所述混凝土段2或竖直插接于承台3，另一端穿过金属阻尼器7的预留孔与螺帽5螺接。

在上述技术方案中，提供一种增大桥墩1截面的韧性抗震加固方式，主要由现有桥墩1、新增混凝土段2、现有承台3、钻孔灌浆暗销4、螺帽5、螺栓6、金属阻尼器7、钢垫板8、钢槽9、无粘结薄垫层10组成；在现有桥墩1外侧浇筑新增混凝土段2，现有桥墩1表面设置钻孔灌浆暗销4，钻孔灌浆暗销4露出在现有桥墩1表面部分与新增混凝土段2浇筑在一起；新增混凝土段2与现有承台3通过钢垫板8、钢槽9和无粘结薄垫层10隔断，仅采用金属阻尼器7将新增混凝土段2与现有承台3连接。

新增混凝土段2的上部采用由小至大的变截面坡形过渡至新增混凝土段2的中部，新增混凝土段2的底部设置钢槽9，在现有承台3的顶部埋入钢垫板8，钢槽9置于钢垫板8上，在现有承台3的顶面，钢垫板8和现有桥墩1之间的范围，铺设无粘结薄垫层10，金属阻尼器7通过螺帽5和螺栓6连接至新增混凝土段2与现有承台3上，螺栓6植入现有承台3内，螺栓6预埋在新增混凝土段2内。

本实用新型在现有桥墩1的外周再浇筑一层新的混凝土，新增混凝土段2与承台3无粘结，形成可提离界面，新增混凝土段2与承台3仅采用l形金属阻尼器7连接，在地震作用下，增大的桥墩1截面发生提离和闭合以提升截面抗弯能力并限制塑性损伤，l形金属阻尼器7随之产生变形以耗散地震能量。

本实用新型易实现，适用范围广，可显著提高桥墩1的抗震强度和刚度，限制桥墩1地震损伤，具有较好的耗能能力，同时将塑性损伤限制在闭合界面内，提高桥墩1的抗震能力和震后恢复能力，本实用新型具有良好社会经济效益，值得推广应用。

在另一种技术方案中，所述钢垫板8的面积大于所述钢槽9的面积。实现钢槽9完全置于钢垫板8上，确保承台3不被压坏。

在另一种技术方案中，所述混凝土段2的水平截面为类正方形。便于模板预制以及形成稳固的新增混凝土段2以及布设其他部件。

在另一种技术方案中，所述金属阻尼器7的数量为4个，均匀分布在所述混凝土段2的四个外侧面。从四个方向均匀耗散地震能量，地震后易于更换。

在另一种技术方案中，暗销4的数量为4组，均匀分布在桥墩1的外周。增强新增混凝土段2与现有桥墩1的连接性。

在另一种技术方案中，每组分布的形式为多个竖向间隔设置。进一步增强新增混凝土段2与现有桥墩1的连接性。

韧性抗震加固装置的施工方法，包括：

步骤1)在桥墩1外侧搭设模板，使其顶部至中部为变截面由小至大的坡形过渡、中部至下部为等截面、底部外顶角形成一圈缺口并预埋钢槽9；

步骤2)在桥墩1外周水平插接暗销4，模板上水平插接螺栓6，在模板内侧的承台3预埋钢垫板8、在所述钢垫板8内侧的承台3铺设薄垫层10，在模板外侧的承台3竖直插接螺栓6；

步骤3)在所述模板内侧浇筑混凝土形成混凝土段2，拆除模板，安装金属阻尼器7，使其竖直段内侧贴附于混凝土段2、水平段底部贴附于承台3，并穿过螺栓6与螺帽5栓接。

在现有桥墩1的外侧再浇筑一层新的混凝土以提升桥墩1抗震能力，新浇筑的新增混凝土段2与现有承台3形成可提离和闭合的界面以将塑性损伤限制在闭合界面内，并采用l形金属阻尼器7来增加桥墩1的耗能能力，从而实现桥墩1的抗震韧性。用于抗震能力和抗震韧性要求较高的桥墩1加固工程中。

当地震发生时，新浇筑的新增混凝土段2在现有承台3上发生提离和闭合，从而提升桥墩1截面抗弯能力，并将塑性损伤限制在闭合界面内，从而避免了墩身发生严重破坏。l形金属阻尼器7的引入可以辅助桥墩1耗散地震能量，并作为保险丝元件最先发生破坏，对桥墩1形成有效的保护，在震后破坏极易发现，更换耗时较少。因此，本实用新型的增大桥墩1截面的韧性抗震加固方式，可显著提升桥墩1抗震能力和抗震韧性。应用该增大桥墩1截面的韧性抗震加固方式的桥墩1在地震中安全性更高，震后恢复能力能好，值得在实际工程中推广应用。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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