高烈度区不锈钢-ECC装配式墩柱-基础节点连接构造及工法

本发明涉及一种装配式墩柱-基础节点连接构造，特别是一种高烈度区不锈钢-ecc装配式墩柱-基础节点连接构造及工法，属于结构工程。

背景技术：

1、交通运输是国民经济中具有基础性、先导性、战略性的产业，是重要的服务性行业和现代化经济体系的重要组成部分。随着城市化进程的加速和交通基础设施的不断完善，桥梁建设面临越来越多的挑战，急需提高桥梁建设效率和质量，推动桥梁在高烈度区海洋环境中的运用。传统的桥墩建造技术存在施工周期长、人力物力投入大、质量控制难度大等缺点，难以适应现代桥梁建设对环保和可持续发展的要求。而预制装配建造技术采用工厂化加工构件、现场拼装的建造方式，具有环境污染少、对交通影响小、施工工期短、施工质量高和经济效益显著等优点，可以很好的满足现代桥梁建设的需要。

2、我国是一个海洋大国，且地处环太平洋地震带与亚欧地震带之间，近海地区地震活动频繁。同时，跨海桥梁的新技术需求越来越大，而墩柱-基础节点是桥梁整个结构中较为重要的部分，其在高烈度区海洋环境中的抗震性能与耐腐蚀能力以及灾后快速修复尤为重要。目前，我国的桥梁预制装配下部结构节点连接技术大部分应用在非强震区，对于高烈度区海洋环境中应用较为缺乏。因此，适用于高烈度区海洋环境下的预制装配墩柱-基础连接构造亟待提出。

3、在传统的装配式墩柱节点连接技术中，承插式连接具有施工精度小、构件质量高、施工周期短、抗震性能良好等诸多优点，但是为了保证其抗震性能，其承插深度会增大，基础尺寸大，进而增加了基础造价。同时，装配式墩柱节点在海洋环境中容易锈蚀，导致其抗震性能显著降低，限制了其在海洋工程中推广应用。如cn110359363a公开了一种部分黏结预应力装配式自复位桥梁墩柱节点及方法，包括墩柱，所述墩柱的主体由混凝土形成，所述墩柱的下端插入基础中并与基础固定连接，上端与盖梁固定连接。其也存在上述承插深度大，不适合海洋环境等问题。

4、因此，亟待提出一种新型的能够满足高烈度地区海洋环境桥梁抗震性能需求与耐腐蚀性能的装配式墩柱-基础节点连接构造及施工方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种高烈度区不锈钢-ecc装配式墩柱-基础节点连接构造及工法，其不仅能够满足高烈度区海洋环境中装配式墩柱-基础节点连接节点抗震性能和耐腐蚀性能，还能够显著降低承插深度，从而降低基础造价，具有施工工艺简单的特点。同时，该节点构造还具有延性好，耗能能力高，震后快速修复的优点。为预制装配建造技术在高烈度区的跨海、公路与市政等地区桥梁与海洋结构工程中的推广和应用提供技术支撑。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、高烈度区不锈钢-ecc装配式墩柱-基础节点连接构造，由预制混凝土墩柱和混凝土基础组成，所述预制混凝土墩柱承插入混凝土基础的承插槽内；

4、所述预制混凝土墩柱包括上部普通混凝土墩柱以及下部ecc混凝土墩柱，所述上部普通混凝土墩柱包括由普通混凝土包裹浇筑在一起的墩身纵向普通钢筋和墩身普通箍筋；

5、所述下部ecc混凝土墩柱包括由ecc混凝土包裹浇筑在一起的墩身纵向不锈钢筋、墩身纵向高强不锈钢筋、预埋灌浆套筒、预埋灌浆管、预埋出浆管以及墩身frp箍筋；

6、所述墩身纵向不锈钢筋与墩身纵向普通钢筋之间、墩身纵向高强不锈钢筋与墩身纵向普通钢筋之间均通过钢筋连接器竖直对应连接在一起；所述墩身纵向高强不锈钢筋下端插入预埋灌浆套筒内；所述预埋灌浆套筒预埋于预制混凝土墩柱的底部，其侧壁连接有伸出到混凝土墩柱表面的所述预埋灌浆管与预埋出浆管；

7、所述混凝土基础内部还包括基础纵向钢筋、基础箍筋以及基础预留高强不锈钢筋，基础箍筋布置于承插槽的四周，贯穿混凝土基础中部且与基础纵向钢筋搭接；所述基础预留高强不锈钢筋位于混凝土基础承插槽底部，其顶部伸出承插槽并通过预埋灌浆套筒与墩身纵向高强不锈钢筋对应连接，其下端与基础纵向钢筋锚固；

8、所述混凝土基础的承插槽内壁与预制墩柱底部侧壁之间灌注有高强混凝土uhpc。

9、进一步地，插入所述预留灌浆套筒内的基础预留高强不锈钢筋长度不小于5倍的基础预留高强不锈钢筋直径；所述预埋灌浆套筒的直径不小于墩身纵向高强不锈钢筋直径的2-3倍。

10、进一步地，插入所述钢筋连接器的墩身纵向普通钢筋、墩身纵向不锈钢筋以及墩身纵向高强不锈钢筋的长度均不小于3倍的墩身纵向不锈钢筋直径。

11、进一步地，所述钢筋连接器的厚度不小于2mm。

12、进一步地，所述高强混凝土uhpc的抗压强度不低于120mpa，抗拉强度不低于10mpa。

13、进一步地，所述基础预留高强不锈钢筋数量为墩身纵向普通钢筋数量的1/2-1/4倍；所述预制混凝土墩柱的承插深度不小于0.6倍的预制混凝土墩柱直径。

14、进一步地，所述预埋灌浆套筒的内径比墩身纵向高强不锈钢筋大20-40mm，且厚度不小于2mm；所述预埋灌浆管及预埋出浆管的内径为20-40mm，壁厚不小于0.5mm。

15、进一步地，所述预埋灌浆管及预埋出浆管分别连接预埋灌浆套筒的底部和顶部；所述预埋灌浆套筒均匀设置在下部ecc混凝土墩柱横截面圆周上，并间隔设置有多根墩身纵向不锈钢筋。

16、进一步地，在预制混凝土墩柱底面与混凝土基础承插槽底面之间设置有10-30mm的坐浆层。

17、上述高烈度区不锈钢-ecc装配式墩柱-基础节点连接构造的施工方法，包括以下步骤：

18、s1、在工厂绑扎墩身纵向普通钢筋、墩身普通箍筋，墩身纵向普通钢筋、墩身普通箍筋绑扎完成后形成钢筋网架，支护模板，浇筑普通混凝土，试件养护，拆除模板，完成墩柱上部的制作；随后将钢筋连接器安装于预留的墩身纵向普通钢筋末端，通过钢筋连接器将墩身纵向不锈钢筋和墩身纵向高强不锈钢筋与墩身纵向普通钢筋连接，再绑扎墩身frp箍筋、预埋灌浆套筒、预埋灌浆管和预埋出浆管，形成墩柱下部钢筋网架，支护模板，浇筑ecc混凝土，试件养护，拆除模板，完成预制混凝土墩柱的制作；

19、s2、在现场绑扎混凝土基础的基础纵向钢筋、基础箍筋，预留放置预制混凝土墩柱的承插槽，预留并精准定位基础预留高强不锈钢筋，最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制基础的制作；

20、s3、将预制混凝土墩柱运至施工现场，在混凝土基础承插槽底部表面铺设一层10-30mm的坐浆层，将伸出混凝土基础承插槽的基础预留高强不锈钢筋插入预制混凝土墩柱的预埋灌浆套筒内，调节预制混凝土墩柱的水平度和垂直度，完成预制混凝土墩柱的放置工作；

21、s4、现场搅拌高强混凝土uhpc，采用高压注浆装置将高强混凝土uhpc注满预埋灌浆管，采用压浆法通过预埋灌浆管向灌浆套筒内灌注高强混凝土uhpc，直到高强混凝土uhpc从预埋出浆口溢出，保证灌浆套筒内高强混凝土uhpc饱满；在预制混凝土墩柱底部侧壁和混凝土基础承插槽内壁之间灌注高强混凝土uhpc，从而使在预制混凝土墩柱与混凝土基础连接成一个整体，完成预制混凝土墩柱与混凝土基础的装配工作。

22、相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

23、1.本发明采用预制装配建造技术，墩柱的制作加工由构件厂生产后运输至施工现场，提升了构件施工质量，降低了施工现场工序，预制混凝土墩柱和混凝土基础采用uhpc灌浆承插与灌浆套筒组合连接方式，具有拼接快捷、容错率高和连接高效的优点，提升了建筑与桥梁结构建造的工业化水平，降低了能源消耗和环境污染。

24、2.墩柱底部采用不锈钢筋-ecc混凝土组合截面，ecc具有优异的损伤容限性、自修复特性以及在恶劣环境中的耐久性，可降低震后墩柱塑性铰区损伤，实现桥梁震后能力的快速恢复，不锈钢筋可以实现海洋等锈蚀环境下墩柱良好的抗腐蚀能力，极大降低锈蚀等不利环境引起的墩柱力学性能退化，结合ecc材料可极大保证中高烈度区海洋环境下墩柱良好的抗震性能。

25、3.墩柱与承台承插连接使用超高性能混凝土uhpc作为灌浆料可有效改善其与墩柱、承台既有混凝土界面之间的粘结性能和抗剪能力，提升界面连接在长期使用荷载(自重、车辆)和偶然荷载(地震、撞击)下的安全性和可靠性。

26、4.墩柱底部截面采用高强不锈钢纵筋和普通不锈钢纵筋组合搭配的方式，高强不锈钢筋仅为纵筋总量的1/2～1/4，并在高强不锈钢筋处预埋灌浆套筒与承台内对应位置预留的高强不锈钢筋灌浆连接，极大保证拼接效率和质量，并提升节点连接的可靠性和抗拉拔能力。

27、5.不锈钢筋-ecc墩柱与承台在uhpc灌浆承插连接基础上，墩柱底部纵向高强不锈钢筋与承台插槽内预留的高强不锈钢筋通过灌浆套筒相连，可极大降低承插深度，满足高烈度区轴向和水平向荷载下节点区弯矩能力需求，有效保证节点区良好的抗震性能和耐久性能，实现海洋等锈蚀环境下装配式建筑与桥梁结构的高效高质建造。