專利名稱：分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁。
背景技術(shù)：
近年來隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，橋梁建設(shè)也取得了舉世矚目的成就。 我國橋梁建設(shè)的跨越式發(fā)展為推動學(xué)科進步提供了良好的機遇，但同時也對研究人員和工程技術(shù)人員提出了空前的挑戰(zhàn)。橋梁是生命線工程的重要一環(huán)，其建設(shè)成本高，一旦遭到地震破壞，將會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失，且震后修復(fù)極其困難，極大地影響人民的生活和生產(chǎn)秩序。我國地處環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，國土的大部分地區(qū)為地震區(qū)，特別是我國的西部地區(qū)多為強震區(qū)，地震活動頻繁。我國如此量大面廣的橋梁建設(shè)必然給橋梁抗震提出了一系列新的課題。近40年來，由于地震災(zāi)害的教訓(xùn)，使各國學(xué)者對橋梁抗震十分重視，開展了廣泛的研究。美國San Fernando地震(1971年)，中國唐山大地震(1976年)，美國Loma Prieta 地震(1989年)，美國Northridge地震(1994年)，日本阪神大地震(1995年)，中國臺灣的集集地震(1999年)，中國汶川大地震(2008年)等等都造成了公路和鐵路橋梁的嚴重毀壞，給抗震救災(zāi)造成巨大的困難，使生命財產(chǎn)遭到非常巨大的損失。因此，應(yīng)更好地認識地震對公路、鐵路橋梁的影響及破壞規(guī)律，進而深入研究震損橋梁恢復(fù)加固和既有橋梁的抗震性能評定、抗震加固措施。目前，國內(nèi)外橋梁抗震加固主要采取以下技術(shù)措施(1)在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊或者增加支承面寬度等措施，以防止落梁震害的發(fā)生；(2)增加鋼筋混凝土橋墩的橫向約束，提高其抗彎延性和抗剪強度，防止橋墩彎曲和剪切震害； (3)采用減隔震技術(shù)及專門的耗能裝置，提高橋梁的抗震性能。例如采用鉛芯橡膠耗能支座、智能支座等。美國、日本等橋梁抗震加固水平最高的國家，已經(jīng)把加固的重點從以前單一的防落梁構(gòu)造措施，轉(zhuǎn)移到重視橋墩整體延性上來，以保證加固后的橋梁與新建橋梁的抗震能力相當。近20年來，制造IOOMPa甚至更高強度的混凝土已經(jīng)沒有困難.但混凝土強度增加，其脆性也加大，為克服這種缺陷，改善高強混凝土的力學(xué)性能，提高抗裂強度，通常在高強混凝土基體中摻人一定量的鋼纖維。鋼纖維混凝土中鋼纖維含量越高，增強作用越明顯。鋼纖維高強混凝土的力學(xué)性能優(yōu)異，其不僅大幅度地提高強度，且能保證延性，可用于大跨度、高聳、重載和薄壁結(jié)構(gòu)中，若用于承受動荷載(例如地震作用)的結(jié)構(gòu)中效果更為顯著，可見鋼纖維高強混凝土是十分適用于抗震加固的良好材料。與普通鋼筋混凝土比較而言，利用鋼纖維混凝土進行抗震加固，將必定能更高地提高所需加固構(gòu)件(或結(jié)構(gòu)) 的抗震性能。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁抗震性能加固裝置，利用分段高強鋼纖維混凝土的高強性能和其內(nèi)部無粘結(jié)鋼筋的耗能能力，可以大幅度提高所需加固壓彎構(gòu)件(橋墩等)的抗震性能；利用預(yù)制的分段高強鋼纖維混凝土，可提高加固施工速度，且加固施工方便。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁，其組成包括固定安裝在需加固的壓彎構(gòu)件塑性鉸區(qū)域的一組預(yù)制殼壁段，每個所述的預(yù)制殼壁段上具有一組環(huán)向排列設(shè)置縱筋的孔，所述的設(shè)置縱筋的孔里面布置無粘結(jié)縱向鋼筋，且在塑性鉸區(qū)域兩端與需加固的壓彎構(gòu)件有可靠固定連接。有益效果1、本實用新型其中分段鋼纖維混凝土段殼壁中設(shè)置無粘結(jié)的縱向鋼筋，目的是正常使用狀態(tài)時提供不同殼壁段間閉合力；且能防止縱筋集中屈服產(chǎn)生，在破壞狀態(tài)可起到耗能作用，也可以在段間縫隙中設(shè)置高阻尼材料等。2、本實用新型中鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁分段可防止需加固的壓彎構(gòu)件(橋墩等) 塑性鉸區(qū)域上下端過早開裂破損，從而更好地體現(xiàn)鋼纖維混凝土的高強性能。3、本實用新型可提高施工速度，加固施工方便，且可大幅度提高加固構(gòu)件的抗震性能。


附圖1是本實用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是附圖1的A-A剖面圖。附圖3是附圖1的B-B剖面圖。附圖4是Pushover分析的分段鋼纖維高強混凝土殼壁加固后的橋墩。附圖5是附圖4的E-E剖面圖，圖中UFC指代分段鋼纖維高強混凝土，RC指代普通混凝土，其中配筋情況縱筋(包括無粘結(jié)縱筋)直徑均為35mm，其屈服強度為345Mpa ；箍筋直徑均為22mm，其屈服強度為345Mpa，箍筋間距均為150mm。附圖6是附圖4的F-F剖面圖。附圖7是采用本實用新型裝置加固后的橋墩和同尺寸、配筋的普通RC橋墩的抗震能力曲線(Pushover分析結(jié)果)比較。
具體實施方式
實施例1 分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁，其組成包括固定安裝在需加固(即待加固)的壓彎構(gòu)件(橋墩)1塑性鉸區(qū)域的一組預(yù)制殼壁段2，每個所述的預(yù)制殼壁段上具有一組環(huán)向排列設(shè)置縱筋的孔3，所述的設(shè)置縱筋的孔里面布置無粘結(jié)縱向鋼筋4，且在塑性鉸區(qū)域兩端與需加固的壓彎構(gòu)件(橋墩)有可靠固定連接。裝置安裝方法(以加固橋墩為例)(1)在壓彎構(gòu)件(橋墩)塑性鉸區(qū)域即墩底部位，根據(jù)需加固橋墩需要達到的抗震能力，包括抗彎、抗剪能力等，確定分段鋼纖維混凝土殼壁段的段高、壁厚和殼壁總高，以及殼壁內(nèi)無粘結(jié)鋼筋的數(shù)量、直徑；例如其中配筋縱筋(包括無粘結(jié)縱筋)直徑均為35mm，其屈服強度為:M5Mpa ；箍筋直徑均為22mm，其屈服強度為345Mpa，箍筋間距均為150mm。(2)在橋墩塑性鉸區(qū)域安裝分段鋼纖維混凝土段預(yù)制殼壁，無粘結(jié)鋼筋從預(yù)制殼壁預(yù)留孔中穿出，且保證其與需加固橋墩間有可靠的連接，可設(shè)置錨固件連接后，用高強細石混凝土填充；(3)在安裝分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁同時，設(shè)置殼壁內(nèi)無粘結(jié)鋼筋，該無粘結(jié)鋼筋底部要與橋墩基礎(chǔ)有可靠連接；(4)從分段鋼纖維混凝土段預(yù)制殼壁上部伸出來的未粘結(jié)鋼筋，一直延伸到橋墩頂部，且與墩頂有可靠連接，可在橋墩非塑性鉸區(qū)域高度范圍內(nèi)現(xiàn)澆普通混凝土，從而保證分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁內(nèi)的未粘結(jié)鋼筋在橋墩上部有可靠的固定約束。效果計算驗證Pushover對比分析了同樣尺寸和配筋的分段鋼纖維混凝土(UFC)預(yù)制殼壁加固的橋墩和采用普通混凝土加大RC橋墩截面加固的橋墩，具體尺寸和配筋情況見圖4-6，普通混凝土 RC為C40，鋼纖維混凝土(UFC)強度等級為C120。Pushover分析中水平位移從0至0. 3m,得到兩種橋墩能力曲線如圖7所示，可見分段鋼纖維混凝土(UFC)預(yù)制殼壁加固的橋墩比僅采用普通混凝土加固的橋墩抗震能力高 20% (位移OJm處)。通過本算例，可以例證采用分段鋼纖維混凝土(UFC)預(yù)制殼壁加固橋墩能獲得更高的抗震性能。
權(quán)利要求1. 一種分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁，其特征是其組成包括固定安裝在需加固的壓彎構(gòu)件塑性鉸區(qū)域的一組預(yù)制殼壁段，每個所述的預(yù)制殼壁段上具有一組環(huán)向排列設(shè)置縱筋的孔，所述的設(shè)置縱筋的孔里面布置無粘結(jié)縱向鋼筋，且在塑性鉸區(qū)域兩端與需加固的壓彎構(gòu)件有可靠固定連接。
專利摘要本實用新型涉及一種分段鋼纖維混凝土預(yù)制殼壁。本實用新型的組成包括固定安裝在需加固的壓彎構(gòu)件(1)塑性鉸區(qū)域的一組預(yù)制殼壁段(2)，每個所述的預(yù)制殼壁段上具有一組環(huán)向排列設(shè)置縱筋的孔(3)，所述的設(shè)置縱筋的孔里面布置無粘結(jié)縱向鋼筋(4)，且在塑性鉸區(qū)域兩端與需加固的壓彎構(gòu)件有可靠固定連接。本實用新型可提高施工速度，且加固施工方便；可提高需加固壓彎構(gòu)件的延性和耗能能力；可提高需加固壓彎構(gòu)件的抗彎強度。適用于橋梁等結(jié)構(gòu)中壓彎構(gòu)件(橋墩等)塑性鉸區(qū)域抗震性能加固。
文檔編號E01D101/24GK202116975SQ20112015734
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者孟慶利 申請人:中國地震局工程力學(xué)研究所, 孟慶利