一种利用UHPC和SMA材料复合的桥墩预制套筒及其施工方法

本发明涉及桥梁，尤其涉及一种利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒和施工方法。

背景技术：

1、桥梁结构建设在水中时，桥墩容易和水中泥沙、石头发生碰撞和摩擦，并且滑坡落石甚至行船还会撞击桥墩，产生巨大的冲击作用，造成重大的安全隐患，是易损部位。传统的桥墩防护装置主要起抗冲击作用，对结构的力学性能提升较小，耐久性也相对较差。为提高桥梁运营的安全性，可在桥墩外围位置设置一种uhpc预制套筒，并使用sma丝复合，sma具有形状记忆效应和超弹性性能，不仅保护了桥墩及下部结构，也加快了施工进度，使现场施工更加便捷高效。

2、我国桥梁下部结构的桥墩施工大多采用现浇施工的方法，这种施工方法施工工期长，施工质量无法保证，难以满足当今社会经济快速发展的需求，但是采用装配式混凝土结构，现有的桥墩与承台的连接处连接强度不够，防撞性能差。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒，并在现场施工安装时进行浇筑加固，不仅提高了下部结构的强度与防撞性能，也保证了施工进度，更具有实用性。

2、利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒，包括超高性能混凝土（uhpc）套筒、形状记忆合金（sma）丝、纤维水泥基复合材料（ecc）、预留孔洞、灌浆口、出浆口。

3、进一步的，uhpc套筒的底部设有灌浆口且顶部设有出浆口。

4、利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

5、步骤1：在桥墩下部与承台连接处安装预制好的uhpc套筒，uhpc套筒在预制时应根据桥墩直径而定，套筒uhpc套筒的内径应略大于桥墩直径；以保证尺寸的适配及后续灌浆的顺利施工

6、步骤2：将具有残余应变的sma丝穿过uhpc板上预留的孔洞，连接两uhpc板，并将sma丝进行固定；

7、步骤3：将ecc灌浆料通过灌浆口灌入uhpc套筒与桥墩间的空隙，确保ecc灌浆料充分填满uhpc套筒与桥墩间的空隙；

8、步骤4：待灌浆料养护完成后，加热sma丝，利用其产生的较大的回复应力，对uhpc套筒进行加固。

9、进一步的，所述预制套筒位于桥墩和承台的连接处，uhpc套筒由两片截面为半圆的uhpc板拼合而成，在工厂预制后在现场进行拼合。

10、进一步的，所述uhpc板两侧沿高度方向均匀设有孔洞，用于sma丝穿过，在预制套筒安装完成后，将具有残余应变的sma丝穿过uhpc板上预留的孔洞，连接两uhpc板，并将sma丝进行固定。

11、进一步的，所述sma丝可提前进行低温处理，使其具有残余应变，sma丝将两片uhpc板连接起来后，利用sma随温度升高产生的回复应力增强预制套筒的防撞能力和抗冲击能力。

12、进一步的，所述预制套筒下端设置灌浆孔，上端设置出浆口，采用一点灌浆的方式，所述预制套筒与桥墩间的空隙用ecc从灌浆口灌入，使用ecc灌浆使桥墩与预制套筒间的连接更加紧密可靠；套筒可有效约束ecc灌浆料，增强结合面处的黏结锚固作用，确保套筒的传力能力。

13、当sma丝升温产生回复应力时，应力通过sma丝-套筒连接处与ecc灌浆料-套筒结合面，由点及线，由线及面，完成力的传递，从而达到提高桥墩的防撞性能和耐久性的目的。

14、本发明的有益效果：

15、本发明中通过设置uhpc预制桥墩套筒，sma丝作为预紧力连接两侧钢板，提供水平向强度和刚度；uhpc钢板将提高桥墩的抗剪强度和延性耗能能力，提高了桥墩的抗倒塌能力。

16、ecc集料灌浆有效地增加预制套筒与桥墩连接的稳定性，增强结合面处的黏结锚固作用，确保套筒的传力能力，极大减少桥墩的开裂破坏，提高桥墩的耐腐蚀能力和长寿命抗撞安全。

17、3、本发明采用预制与现浇施工结合的方法，工序简单，有效缩短了施工工期，保证了施工质量，加快了施工进度，还提高了下部结构的刚度与强度，以及该处桥墩的防腐蚀能力和抗冲击能力，具有较好的应用推广前景。

技术特征：

1.利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒，其特征在于：包括uhpc套筒（1）、sma丝（2）、ecc灌浆料（3）和预留孔洞（4）；uhpc套筒（1）由两片截面为半圆的uhpc板拼合而成，每个半圆的uhpc板的两侧沿高度方向均匀设有若干个预留孔洞（4），用于sma丝（2）穿过； sma丝（2）将两片半圆的uhpc板连接起来；uhpc套筒（1）与桥墩间的空隙填满ecc灌浆料（3）。

2.根据权利要求1所述的利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒，其特征在于：uhpc套筒（1）的底部设有灌浆口（5）且顶部设有出浆口（6）。

3.利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒的施工方法，其特征在于：所述预制套筒位于桥墩和承台的连接处，uhpc套筒由两片截面为半圆的uhpc板拼合而成，在工厂预制后在现场进行拼合。

5.根据权利要求3所述的利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒的施工方法，其特征在于：所述uhpc板两侧沿高度方向均匀设有孔洞，用于sma丝穿过，在预制套筒安装完成后，将具有残余应变的sma丝穿过uhpc板上预留的孔洞，连接两uhpc板，并将sma丝进行固定。

6.根据权利要求3所述利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒施工方法，其特征在于：所述sma丝可提前进行低温处理，使其具有残余应变，sma丝将两片uhpc板连接起来后，利用sma随温度升高产生的回复应力增强预制套筒的防撞能力和抗冲击能力，。

7.根据权利要求3所述利用uhpc和sma材料复合的桥墩预制套筒施工方法，其特征在于：所述预制套筒下端设置灌浆孔，上端设置出浆口，所述预制套筒与桥墩间的空隙用ecc从灌浆口灌入，使用ecc灌浆使桥墩与预制套筒间的连接更加紧密可靠。

技术总结本发明专利涉及一种利用UHPC和SMA材料复合的桥墩预制套筒及其施工方法，包括UHPC套筒、SMA丝、ECC灌浆料、预留孔洞、灌浆口、出浆口；所述预制套筒位于桥墩和承台的连接处，所述预制套筒的内径适配所述桥墩的外径，所述预制套筒由两片截面为半圆的UHPC板拼合而成，所述UHPC板两侧沿高度方向均匀设有孔洞，用于SMA丝穿过，所述SMA丝将两片UHPC板连接起来，利用SMA随温度升高产生的回复应力增强预制套筒的防撞能力和抗冲击能力。所述预制套筒下端设置灌浆孔，上端设置出浆口，所述预制套筒与桥墩间的空隙用ECC从灌浆口灌入；使桥墩与预制套筒间的连接更加紧密可靠。套筒可有效约束ECC灌浆料，增强结合面处的黏结锚固作用，确保套筒的传力能力。技术研发人员：王文炜,胡婧琳,梁梁,赵强,张殿承,卞保伟受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12