CN102433833A - 一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩 - Google Patents

一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩 Download PDF

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一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,由纵筋(1)、箍筋(2)、内钢管(4)、横隔板(5)及浇筑于内钢管(4)之外的混凝土(3)共同构成,纵筋(1)、箍筋(2)组成钢筋骨架,混凝土(3)包裹钢筋骨架,箍筋(2)外侧设有混凝土保护层,内钢管(4)内部设有横隔板(5),横隔板(5)沿桥墩竖向水平间隔布置,其布置间距不大于桥墩截面外形的最小尺寸,内钢管(4)内部空心,其与箍筋(2)分别构成其间混凝土的内、外约束。本发明结构用料省,侧壁混凝土处于三向受力状态,不易损坏,承载力高、延性好,耐久性好,特别适合大荷载、大截面的高桥墩、桥塔构件。

Description

一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩
技术领域
[0001] 本发明涉及一种桥墩结构,尤其是一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩。 背景技术
[0002] 钢筋混凝土空心桥墩是指内部空心的钢筋混凝土桥墩,其是下部结构轻型化、经济化的一种桥墩截面优化形式。其具有截面积小、截面抵抗矩大、自重轻、结构刚度和承载力好的特点,在公路与铁路领域都有着广泛的应用,多用于高桥墩情况。空心桥墩和重力式实体桥墩比较,一般可减少混凝土用量40^-60¾^
[0003] 在我国山区的公路与铁路建设中,由于地形的变化较大,高桥墩占了很大的比例, 墩高达到50m以上的高桥较为普遍,有的甚至超过100m。对于此类桥墩,出于经济、美观和实用、轻巧的考虑,空心桥墩是使用最广泛的桥墩形式,它具有较好的经济性,以较少的材料获取较大的截面抵抗矩,截面刚度大,整体性好。
[0004] 普通的钢筋混凝土空心桥墩在应用上存在以下问题:1)由于截面内部的空心,桥墩侧壁混凝土失去内部约束,处于内部无约束状态,力学性能差;2)桥墩侧壁混凝土的内侧没有支撑,其在船舶撞击及地震荷载下容易损伤,易发生混凝土内凹的破坏;幻桥墩空心段侧壁混凝土在荷载作用下易发生局部屈曲破坏,其壁厚取值受到径厚比的严重限制; 4)空心桥墩内部空间狭小,施工时内部模板搭设与拆除极其困难。
[0005] 简单的将钢管浇筑于钢筋混凝土空心桥墩内,形成普通的空心钢管-钢筋混凝土叠合构件,如中国专利200920220225. 2,其承载性能仅是内部钢管与外部钢筋混凝土的简单叠加,内部钢管难以对外部混凝土提供有效的内部支撑,不能为外侧混凝土的力学性能带来本质的变化,不能为混凝土内凹破坏提供有效保护。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,解决钢筋混凝土空心桥墩侧壁混凝土无约束、易损坏的难题,该结构用料省,侧壁混凝土处于三向受力状态,不易损坏,承载力高、延性好,耐久性好,特别适合大荷载、大截面的高桥墩、桥塔构件。
[0007] 本发明所采用的解决方案是:一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,由纵筋、箍筋、内钢管、横隔板及浇筑于内钢管之外的混凝土共同构成,纵筋、箍筋组成钢筋骨架,混凝土包裹钢筋骨架,箍筋外侧设有混凝土保护层,其特征在于内钢管内部设有横隔板,横隔板沿桥墩竖向水平间隔布置,其布置间距不大于桥墩截面外形的最小尺寸,内钢管内部空心, 其与箍筋分别构成其间混凝土的内、外约束。
[0008] 所述的横隔板为钢材制作,中部空心,截面外形与内钢管相同,其四周紧贴内钢管内壁焊接连接。
[0009] 所述的桥墩截面和内钢管均为圆形截面、矩形截面、椭圆形截面、圆端形截面或六边形截面中的一种;或桥墩截面为矩形截面、内钢管为圆形截面;或桥墩截面为圆形截面、 内钢管为矩形截面;或桥墩截面为六边形截面、内钢管为圆形截面。[0010] 所述桥墩截面外形的最小尺寸为圆形截面的直径或矩形截面的短边或椭圆形截面的短轴长或圆端形截面的圆端直径或六边形截面的内切圆直径。
[0011] 在本发明结构中,内钢管经横隔板加强,在承受荷载过程中,不易屈曲、变形,经横隔板加强的内钢管为空心桥墩的侧壁提供强有力的内部支撑,侧壁混凝土同时受到内钢管的内部约束和箍筋的外部约束,处于三向受力状态,其承载力和延性得到大大提高,横隔板的分散布置,为外侧混凝土提供沿纵向均勻的内部约束,同时,避免了横隔板集中少量布置引起截面刚度的突变,防止桥墩空心段与横隔板相交区域在地震灾害下的集中破坏。
[0012] 本发明克服了公知的钢筋混凝土空心桥墩及普通中空钢管-钢筋混凝土构件所存在的缺陷,具有如下有益的效果:
[0013] (1)经横隔板分散布置加强的内钢管与箍筋共同构成了桥墩侧壁混凝土的侧向约束,即内钢管提供由内向外的约束,箍筋提供由外向内的约束,其建立了侧壁混凝土三向受压的有效边界条件。
[0014] (2)经横隔板分散布置加强的内钢管为钢筋混凝土空心桥墩的侧壁提供强有力的内部支撑,减小了侧壁混凝土在船舶撞击及地震荷载下的可能损伤,避免了截面的空心给桥墩侧壁混凝土带来的不利影响。
[0015] (3)内钢管与之外的钢筋混凝土共同工作,形成组合结构,承载力高,减小了钢筋混凝土空心桥墩的截面尺寸。
[0016] (4)内钢管为钢筋混凝土空心桥墩提供空心的内部模板,消除了普通内模板的搭设与拆除工序,降低了截面空心构造的施工难度,节省了模板用料。
附图说明:
[0017] 图1是桥墩截面和内钢管均为圆形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;
[0018] 图2是桥墩截面和内钢管均为圆形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的工作原理分析图;
[0019] 图3是沿图1中A-A线的剖面图。
[0020] 图4〜图11为桥墩截面和内钢管不同截面形式的实施例,分别如下:
[0021] 图4是桥墩截面和内钢管均为圆形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;
[0022] 图5是桥墩截面和内钢管均为矩形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;
[0023] 图6是桥墩截面和内钢管均为椭圆形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;
[0024] 图7是桥墩截面和内钢管均为圆端形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;
[0025] 图8是桥墩截面和内钢管均为六边形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;
[0026] 图9是桥墩截面为矩形截面、内钢管为圆形截面的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;[0027] 图10是桥墩截面为圆形截面、内钢管为矩形截面的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图;
[0028] 图11是桥墩截面为六边形截面、内钢管为圆形截面的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图。
[0029] 在附图1〜附图11中,1为纵筋;2为箍筋;3为混凝土 ;4为内钢管;5为横隔板。 具体实施方式:
[0030] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
[0031] 图1是桥墩截面和内钢管均为圆形的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面示意图,图2是其工作原理分析图,图3是沿图1中A-A线的剖面图。本发明提供一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,由纵筋1、箍筋2、内钢管4、横隔板5及浇筑于内钢管4之外的混凝土 3共同构成,纵筋1、箍筋2组成钢筋骨架,混凝土 3包裹钢筋骨架,箍筋2外侧设有混凝土保护层,其特征在于内钢管4内部设有横隔板5,横隔板5沿桥墩竖向水平间隔布置,其布置间距不大于桥墩截面外形的最小尺寸,内钢管4内部空心,其与箍筋2分别构成其间混凝土的内、外约束。
[0032] 如图2所示,钢筋混凝土空心桥墩侧壁混凝土的外侧受到箍筋2由外向内的约束力ori,内侧受到内钢管4由内向外的约束力Qr2,处于三向受力状态,侧壁混凝土的力学性能产生了本质的变化,强度和延性得到了极大提高,内钢管4经横隔板5加强,为空心桥墩的侧壁提供强有力的有效内部支撑,减小了侧壁混凝土在船舶撞击及地震荷载下的可能损伤。
[0033] 所述的横隔板5为钢材制作,中部空心,截面外形与内钢管4相同,其四周紧贴内钢管4内壁焊接连接。
[0034] 实施例:
[0035] 图4〜图11分别是桥墩截面和内钢管均为圆形截面、矩形截面、椭圆形截面、圆端形截面或六边形截面中的一种;桥墩截面为矩形截面、内钢管为圆形截面;桥墩截面为圆形截面、内钢管为矩形截面;桥墩截面为六边形截面、内钢管为圆形截面的内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的截面构造示意图。
[0036] 具体实施中,先加工内钢管4及横隔板5,横隔板5中部空心,呈环状,截面外形与内钢管4相同,将横隔板5四周紧贴于内钢管4内壁焊接,横隔板5的钢板厚度不宜小于5mm,其宽度不宜小于50mm,横隔板5沿桥墩竖向水平间隔布置,其布置间距不大于桥墩截面外形的最小尺寸,桥墩截面外形的最小尺寸为圆形截面的直径或矩形截面的短边或椭圆形截面的短轴长或圆端形截面的圆端直径或六边形截面的内切圆直径,内钢管4和横隔板5焊接连接完成后,吊运至施工现场安装,随后在内钢管4外侧绑扎或焊接钢筋骨架,支护模板,浇筑混凝土,内钢管4内部空置,即完成一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩的制作。

Claims (4)

1. 一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,由纵筋⑴、箍筋⑵、内钢管⑷、横隔板(5) 及浇筑于内钢管(4)之外的混凝土(3)共同构成,纵筋(1)、箍筋(2)组成钢筋骨架,混凝土(3)包裹钢筋骨架,箍筋(2)外侧设有混凝土保护层,其特征在于内钢管(4)内部设有横隔板(5),横隔板(¾沿桥墩竖向水平间隔布置,其布置间距不大于桥墩截面外形的最小尺寸,内钢管内部空心,其与箍筋O)分别构成其间混凝土的内、外约束。
2.根据权利要求1所述的一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,其特征在于,横隔板 (5)为钢材制作,中部空心,截面外形与内钢管⑷相同,其四周紧贴内钢管⑷内壁焊接连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,其特征在于,桥墩截面和内钢管C3)均为圆形截面、矩形截面、椭圆形截面、圆端形截面或六边形截面中的一种;或桥墩截面为矩形截面、内钢管C3)为圆形截面;或桥墩截面为圆形截面、内钢管(3) 为矩形截面;或桥墩截面为六边形截面、内钢管C3)为圆形截面。
4.根据权利要求1所述的一种内钢管约束钢筋混凝土空心桥墩,其特征在于,桥墩截面外形的最小尺寸为圆形截面的直径或矩形截面的短边或椭圆形截面的短轴长或圆端形截面的圆端直径或六边形截面的内切圆直径。
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