本實用新型涉及一種鋼橋墩的抗震構造，具體涉及一種震損可原位快速修復的箱型鋼橋墩。

背景技術：

城市發(fā)展的智能化和可持續(xù)性對建筑工業(yè)化和工程結構抗震性能提出了新的要求和挑戰(zhàn)，其中，實現(xiàn)結構震害快速修復和建筑功能快速恢復是“可恢復功能城市”的基本要求和重要研究方向。可恢復性能結構一般指結構遭遇地震后不需要修復或適度修復即可恢復其性能的建筑結構，可恢復性能結構的研發(fā)和推廣應用，不僅可顯著減少直接震害損失，而且可顯著縮短震后修復周期，為最終實現(xiàn)可恢復城市提供基本技術支持。

鋼結構由于鋼材有良好的韌性、延性和高強度等優(yōu)點，在地震多發(fā)的國家中應用廣泛。尤其在地震多發(fā)的美國日本等先進國家,利用鋼材的延性在城市高架橋建設中,出現(xiàn)了鋼結構橋墩。但并不是鋼材有良好的延性，鋼結構構件就具有良好的抗震性能。在1995年日本阪神大地震中，不但混凝土結構的橋墩遭到了嚴重損壞，鋼結構橋墩也發(fā)生了嚴重屈曲和倒塌。為此,鋼結構橋墩的抗震性能得到學者的關注，抗震思路也從只考慮橋墩的極限承載力轉向橋墩的延性、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、加勁肋補強和增加低屈服強度能量吸收節(jié)段等，這些加固方法均體現(xiàn)出提高構件的延性而不顯著增加其強度的設計思想。目前國內外對橋墩震后自復位、控制殘余變形的試驗研究多集中在鋼筋混凝土橋墩上，對鋼橋墩的自復位性能研究尚少。鑒于此，本案實用新型人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種抗震性能較好且震后可快速修復的震損可原位快速修復的箱型鋼橋墩。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種震損可原位快速修復的箱型鋼橋墩，包括中空結構的橋墩主體，擱置在承臺上，橋墩主體包括四塊呈矩形結構連接的鋼板，還包括：

中空結構的鋼套，置于橋墩主體內并安裝在承臺上，鋼套包括四塊呈矩形結構連接的側面板，四塊側面板分別與四塊鋼板平行；

連接在鋼板和側面板之間的阻尼器，包括豎直放置并與鋼板和側面板垂直的軟鋼板；

柔性預應力拉桿裝置，包括豎直設置的鋼絲束、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，所述承臺內設有預埋鋼板，預埋鋼板上連接有軸套，軸套上端向上伸出承臺，鋼絲束下端穿過軸套與預埋鋼板連接，上端連接定位板。

當發(fā)生小地震時，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預應力拉桿裝置共同作用，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預應力拉桿裝置均處于彈性狀態(tài)；當發(fā)生強地震時，軟鋼板由于塑性相對較好，可產生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護橋墩主體不發(fā)生破壞，抗震性能較好，同時，當阻尼器軟鋼板進入塑性階段后柔性預應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候，預應力拉桿裝置為橋墩提供豎向的回復力，很好地提高了鋼橋墩自復位和抗傾覆的能力；另外，由于阻尼器是可拆卸，在強地震后，可將被損壞的阻尼器取下更換完好的阻尼器，實現(xiàn)震后快速修復。

一較佳實施例之中：所述軟鋼板上設有沿水平方向延伸的長槽，所述長槽的數(shù)量是多個并豎直間隔布置。長槽可在滿足結構剛度需求的前提下實現(xiàn)良好的耗能能力。

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

一較佳實施例之中：所述鋼套還包括呈井字結構的加勁肋，加勁肋外側端部與側面板內表面連接。井字結構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。

一較佳實施例之中：所述鋼套還包括中部鏤空的下面板，側面板的下底面與下面板的上表面焊接，下面板與所述預埋鋼板通過螺栓連接。

一較佳實施例之中：所述定位板底部設置有井字型加勁肋，上表面的邊緣位置設有梯形肋板，所述梯形肋板豎直設置，所述梯形肋板通過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。

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

一較佳實施例之中：所述鋼絲束一端通過錨具與所述預埋鋼板連接，另一端通過錨具與所述定位板連接。

一較佳實施例之中：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，下底板支撐在承臺上；所述橋墩主體還包括多塊支撐板，支撐板豎直設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生的軸力。

一較佳實施例之中：所述鋼板上設有檢修口，鋼板內表面在檢修口下方設有爬梯。施工人員可通過檢修口進入橋墩內部進行所述軟鋼板和端板的替換。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1繪示了本實用新型箱型鋼橋墩的縱向剖視示意圖。

圖2繪示了本實用新型箱型鋼橋墩的橫向剖視示意圖。

具體實施方式

請參照圖1和圖2，本實用新型的一種震損可原位快速修復的箱型鋼橋墩，包括中空結構的橋墩主體10、中空結構的鋼套20、連接橋墩主體和鋼套的阻尼器30、用于對橋墩主體10施加預應力的柔性預應力拉桿裝置40。

所述橋墩主體10擱置在承臺50上。所述承臺50是混凝土結構。所述橋墩主體10包括四塊呈矩形結構連接的鋼板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內并安裝在承臺50上，鋼套20包括四塊呈矩形結構連接的側面板22，鋼套20橫截面的外輪廓呈矩形，四塊側面板22分別與四塊鋼板12平行。所述阻尼器30連接在鋼板12和側面板22之間的，其包括豎直放置并與鋼板和側面板垂直的軟鋼板32。所述柔性預應力拉桿裝置40包括豎直設置的鋼絲束42、設置在橋墩主體10內并位于鋼套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50內水平設有預埋鋼板52，預埋鋼板52上連接有軸套54，軸套54上端向上伸出承臺50，鋼絲束42下端穿過軸套54與預埋鋼板52連接，上端連接定位板44。所述鋼絲束42一端通過錨具48與所述預埋鋼板52連接，另一端通過錨具48與所述定位板44連接。

所述軟鋼板32上設有沿水平方向延伸的長槽322，所述長槽322的數(shù)量是多個并豎直間隔布置。所述阻尼器30還包括端板34和連接板36，端板34與所述側面板22平行并通過高強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的一側與連接板36通過高強摩擦型螺栓連接，另一側與端板34焊接在一起。

所述鋼套20還包括呈井字結構的加勁肋24，加勁肋24外側端部與側面板22內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與所述預埋鋼板52通過高強摩擦型螺栓連接。

所述定位板44底部設置有井字型加勁肋442，上表面的邊緣位置對應拉桿設有梯形肋板444，所述梯形肋板444豎直設置，所述梯形肋板444通過高強摩擦型螺栓與所述拉桿46一端連接。所述鋼板12的內表面設有安裝板14，安裝板14上設有三角形肋板142，三角形肋板142與梯形肋板444平行，所述三角形肋板142通過高強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上設有檢修口122，鋼板12內表面在檢修口下方設有爬梯124。

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

當發(fā)生小地震時，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預應力拉桿裝置共同作用，橋墩主體、鋼套、阻尼器和柔性預應力拉桿裝置均處于彈性狀態(tài)。當發(fā)生強地震時，作為阻尼器耗能板的軟鋼板由于塑性相對較好，可產生剪切屈服，吸收大部分的地震能量，很好地保護箱型鋼橋墩不發(fā)生破壞，抗震性能較好，同時，當阻尼器軟鋼板進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候，柔性預應力拉桿裝置為鋼橋墩提供豎向的回復力，很好地提高了鋼橋墩自復位和抗傾覆的能力；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，實現(xiàn)震后快速修復。

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