一种ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩及施工方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩及施工方法。

背景技术

在桥梁工程领域，钢筋混凝土桥墩是整个桥梁结构唯一的竖向承重构件和水平抗侧力构件，因此其力学性能直接关系到桥梁结构整体的抗震安全。历次地震灾害中，钢筋混凝土简支梁桥和连续梁桥中的桥墩构件发生破坏导致桥梁出现整体垮塌的震害实例不胜枚举，因此提高钢筋混凝土桥墩的抗震能力对保证桥梁结构的抗震安全性具有重要意义。

已有研究表明，钢筋混凝土连续梁桥和简支梁桥桥墩的墩底在地震作用下容易发生损伤破坏，当桥墩底部发生损伤破坏后，其竖向承载能力不足会引起桥梁结构整体垮塌，因此如何提高钢筋混凝土桥墩底部的强度、刚度和延性是提高桥墩抗震性能的关键。通过应用高性能混凝土是提高桥墩抗震性能的有效途径之一，但目前高性能混凝土材料的成本较高，且很多强度高的混凝土的延性很差，不利于桥墩的抗震安全。高性能水泥基复合材料(ECC)是一种延性混凝土材料，其极限应变较普通混凝土提高几十倍，特别适用于应用在桥墩底部易发生地震损伤破坏的部位。因此，将ECC应用于桥墩构件，并且成本可控，将对提高钢筋混凝土桥墩抗震性能具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩及施工方法，该桥墩的抗震性能显著提高，并且成本可控，易于工程应用推广。

为了达到上述目的，本发明提供的ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩包括上部结构、中部过渡区、墩底、纵向钢筋和箍筋；其中，上部结构、中部过渡区和墩底由上至下依次设置，墩底采用高性能水泥基复合材料制成；上部结构采用普通水泥混凝土材料制成；中部过渡区采用钢纤维水泥混凝土材料制成；多根纵向钢筋间隔设置在上部结构、中部过渡区和墩底的边缘部位；多圈箍筋沿上下方向环绕固定在纵向钢筋的外部。

所述中部过渡区的高度为100mm，钢纤维水泥混凝土材料由钢纤维和普通水泥混凝土材料组成，其中钢纤维的体积分数为2％，钢纤维长度大于等于6cm。

所述墩底的高度L

L

式中：k为塑性铰长度系数，取k＝1.5；L为桥墩高度；d

所述纵向钢筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋，钢筋的直径、型号和数量按设计承载力计算获得。

所述ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩的截面形状为圆形、矩形和椭圆形中的任一种。

本发明提供的ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩的施工方法是：先按设计要求捆扎好纵向钢筋和箍筋，然后支设模板，之后在模板内浇筑高性能水泥基复合材料到至墩底的高度L

本发明具有的优点和积极效果是：墩底采用ECC，其具有很好的延性，在地震作用下墩底变形较大，因此不易发生破坏，虽然ECC较水泥混凝土成本高出几十倍，但因使用量有限，因此桥墩整体成本可控；在ECC和由水泥混凝土材料制成的上部结构之间设置由钢纤维水泥混凝土材料制成的中部过渡区，能够有效提高ECC和水泥混凝土之间的连接强度，保证在地震作用下ECC和水泥混凝土协同工作，因此能够有效提高桥墩的抗震能力，且成本可控，可为强震区桥梁设计提供一种新的桥墩形式。

附图说明

图1为本发明提供的ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩立面图

图2为本发明提供的ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩中配筋立面图

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹配合附图详细说明如下：

如图1至图2所示，本发明提供的ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩包括上部结构1、中部过渡区2、墩底3、纵向钢筋4和箍筋5；其中，上部结构1、中部过渡区2和墩底3由上至下依次设置，墩底3采用高性能水泥基复合材料(ECC)制成；上部结构1采用普通水泥混凝土材料制成；中部过渡区2采用钢纤维水泥混凝土材料制成；多根纵向钢筋4间隔设置在上部结构1、中部过渡区2和墩底3的边缘部位；多圈箍筋5沿上下方向环绕固定在纵向钢筋4的外部。

所述中部过渡区2的高度为100mm，钢纤维水泥混凝土材料由钢纤维和普通水泥混凝土材料组成，其中钢纤维的体积分数为2％，钢纤维长度大于等于6cm。

所述墩底3的高度L

L

式中：k为塑性铰长度系数，取k＝1.5；L为桥墩高度；d

所述纵向钢筋4采用HRB400钢筋，箍筋5采用HPB300钢筋，钢筋的直径、型号和数量按设计承载力计算获得。

所述ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩的截面形状为圆形、矩形和椭圆形中的任一种。

本发明提供的ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩的施工方法是：先按设计要求捆扎好纵向钢筋4和箍筋5，然后支设模板，之后在模板内浇筑高性能水泥基复合材料到至墩底3的高度L

当本发明提供的ECC-水泥混凝土组合抗震桥墩受到水平地震作用时，墩底3区域内的弯矩、剪力和竖向轴力最大，由于墩底3采用的高性能水泥基复合材料具有延性大、耗能能力强等特点，因此能够有效抵抗水平地震荷载。另外墩底3和上部结构1之间设置的中部过渡区2是采用钢纤维水泥混凝土材料制成，通过其中的钢纤维能够有效连接墩底3和上部结构1，使得两者在水平荷载作用下协同变形，由此来提升桥墩的抗震能力。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。