CN103741592B - 外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩 - Google Patents

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Abstract

外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，包括外管、加劲板、混凝土保护层、橡胶混凝土，外管的外表面分布用于增加与混凝土保护层之间粘附力的剪力钉，混凝土保护层包覆在外管的外表面；加劲板边缘与外管的内壁固定，橡胶混凝土填充在所述的外管的内部。本发明的有益效果是：（1）建立橡胶混凝土三向受压的有效边界条件；（2）经加劲板分散布置的外管为橡胶混凝土实体桥墩的侧壁混凝土提供强力外部支撑，同时利用橡胶混凝土的吸能作用，有效保护地震荷载下可能的破坏；（3）外管与橡胶混凝土共同工作，承载力得以提高，减震效果明显，减小实体桥墩的截面尺寸，填料橡胶混凝土使废旧橡胶得以再利用，实现资源节约型，环保友好型桥梁建设持续健康发展。

Description

外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩
技术领域
本发明涉及一种外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩。
背景技术
钢筋混凝土实体桥墩是指内部实心的钢筋混凝土桥墩，其是在公路与铁路领域均应用最广泛的普通桥墩截面形式。外管约束橡胶混凝土桥墩，其是桥墩混凝土均匀内掺橡胶颗粒形成橡胶混凝土，橡胶混凝土外套钢管形成的桥墩截面形式。其具有截面积小、自重轻和减震效果好的特点，多用于墩高小于30m桥墩情况。 
在我国的公路与铁路建设中，由于大部分区域地形的变化不是很大，普通高度桥墩占了很大的比例，墩高小于30m的桥墩比较普遍。在地震多发区域，对于此类桥墩，普通钢筋混凝土实体桥墩偏于刚性，易发生地震破坏，减震效果差。而外管约束橡胶混凝土实体桥墩，由于混凝土与橡胶颗粒的有机结合，能有效吸收地震能量，不易发生地震破坏，减震效果好。
普通的钢筋混凝土实体桥墩在应用上存在以下问题：1）由于桥墩混凝土的外侧没有支撑，桥墩混凝土外侧失去约束，处于内部无约束状态，力学性能差；2）在地震荷载作用下，钢筋混凝土实体桥墩偏于刚性，易发生剪切破坏。
发明内容
本发明针对目前的桥墩钢筋混凝土实体桥墩混凝土外侧无约束、易发生地震破坏的问题，提出了一种不易损坏，承载力高、延性好， 耐久性好，减震性能好，特别适合地震多发区域的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩。
本发明所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：包括外管、加劲板、混凝土保护层、橡胶混凝土，所述的外管的外表面分布用于增加与混凝土保护层之间粘附力的剪力钉，所述的混凝土保护层包覆在所述的外管的外表面；所述的加劲板边缘与所述的外管的内壁固定，所述的橡胶混凝土填充在所述的外管的内部。
进一步，所述的加劲板沿桥墩竖直方向等距排列，所述的加劲板均处于水平方向。
进一步，所述的桥墩的横截面和外管的横截面均为圆形、矩形、六边形、椭圆形或圆端形中的任意一种。
进一步，所述的桥墩的横截面为矩形、外管的横截面为矩形；
或者，所述的桥墩的横截面为圆形、外管的横截面为圆形；
或者，所述的桥墩的横截面为六边形、外管的横截面为六边形；
或者，所述的桥墩的横截面为圆端形、外管的横截面为圆端形；
或者，所述的桥墩的横截面为椭圆形、外管的横截面为椭圆形。
进一步，相邻两块加劲板之间的距离小于等于桥墩横截面外形的最小尺寸，其中，所述的桥墩横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。
进一步，所述的加劲板的轮廓与外管相同，并且加劲板的边缘紧贴外管内壁焊接。
进一步，所述的加劲板为空心结构。
进一步，所述的外管和所述的加劲板为钢材制成。
在本发明结构中，外管经加劲板加强，在承受荷载过程中，不易屈曲、变形，经加劲板加强的外管为实体桥墩的侧壁提供强有力的外部支撑，侧壁橡胶混凝土受到外管的外部约束，处于三向受力状态，其承载力和延性得到大大提高；加劲板的分散布置，避免了集中少量布置引起截面刚度的突变，防止桥墩与加劲板相交区域在地震灾害下的集中破坏；同时，通过橡胶混凝土对地震能量的有效吸收，能给地震作用下的桥墩提供切实有效的保护，从而很大程度上保证了桥梁结构的整体安全。
本发明的有益效果是：（1）经加劲板分散布置的外管构成了桥墩侧壁混凝土的侧向约束，即外管提供由外向内的约束，其建立了被包裹橡胶混凝土三向受压的有效边界条件；（2）经加劲板分散布置的外管为橡胶混凝土实体桥墩的侧壁混凝土提供强有力的外部支撑，同时利用橡胶混凝土的吸能作用，能有效保护橡胶混凝土在地震荷载下的可能破坏；（3）外管与被包裹橡胶混凝土共同工作，形成组合结构，承载力得以提高，减震效果明显，有效减小了橡胶混凝土实体桥墩的截面尺寸。
附图说明
图1是本发明的桥墩横截面和外管横截面均为圆形的外管约束橡胶混凝土实体桥墩的截面示意图。
图2是本发明的桥墩横截面和外管横截面均为圆形的外管约束橡胶 混凝土实体桥墩的工作原理分析图（σr：钢筒壁对包裹混凝土的压应力；σc：剖面处与钢筒外力fyAs相平衡的混凝土压应力；fyAs：剖面处包裹混凝土受到挤压时对钢筒壁产生的反作用拉力）。
图3是沿图1中A-A线的剖面图。
图4～图8为本发明的桥墩和外管不同横截面形式的实施例，分别如下：
图4是本发明的桥墩横截面和外管横截面均为圆形的外管约束橡胶混凝土实体桥墩的截面示意图；
图5是本发明的桥墩横截面和外管横截面均为矩形的外管约束橡胶混凝土实体桥墩的截面示意图；
图6是本发明的桥墩横截面和外管横截面均为六边形的外管约束橡胶混凝土实体桥墩的截面示意图；
图7是本发明的桥墩横截面和外管横截面均为圆端形的外管约束橡胶混凝土实体桥墩的截面示意图；
图8是本发明的桥墩横截面和外管横截面均为椭圆形的外管约束橡胶混凝土实体桥墩的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，包括外管1、加劲板2、混凝土保护层3、橡胶混凝土4，所述的外管1的外表面分布用于增加与混凝土保护层之间粘附力的剪力钉11，所 述的混凝土保护层3包覆在所述的外管1的外表面；所述的加劲板2边缘与所述的外管1的内壁固定，所述的橡胶混凝土4填充在所述的外管1的内部。
进一步，所述的加劲板2沿桥墩竖直方向等距排列，所述的加劲板2均处于水平方向。
进一步，所述的桥墩的横截面和外管1的横截面均为圆形、矩形、六边形、椭圆形或圆端形中的任意一种。
进一步，所述的桥墩的横截面为矩形、外管1的横截面为矩形；
或者，所述的桥墩的横截面为圆形、外管1的横截面为圆形；
或者，所述的桥墩的横截面为六边形、外管1的横截面为六边形；
或者，所述的桥墩的横截面为圆端形、外管1的横截面为圆端形；
或者，所述的桥墩的横截面为椭圆形、外管1的横截面为椭圆形。
进一步，相邻两块加劲板2之间的距离小于等于桥墩横截面外形的最小尺寸，其中，所述的桥墩横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。
进一步，所述的加劲板2的轮廓与外管1相同，并且加劲板2的边缘紧贴外管1内壁焊接。 
进一步，所述的加劲板2为空心结构。 
进一步，所述的外管和所述的加劲板2为钢材制成。 
在本发明结构中，外管1经加劲板2加强，在承受荷载过程中，不易屈曲、变形，经加劲板2加强的外管1为实体桥墩的侧壁提供强 有力的外部支撑，侧壁橡胶混凝土4受到外管1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；加劲板2的分散布置，避免了集中少量布置引起截面刚度的突变，防止桥墩与加劲板2相交区域在地震灾害下的集中破坏；同时，通过橡胶混凝土4对地震能量的有效吸收，能给地震作用下的桥墩提供切实有效的保护，从而很大程度上保证了桥梁结构的整体安全。
实施例2图4～图8分别是桥墩截面和外管均为圆形截面、矩形截面、六边形截面、圆端形截面或椭圆形截面中的一种；或桥墩截面为矩形截面、外管为矩形截面；或桥墩截面为圆形截面、外管为圆形截面；或桥墩截面为六边形截面、外管为六边形截面；或桥墩截面为圆端形截面、外管为圆端形截面；或桥墩截面为椭圆形截面、外管为椭圆形截面。
实施例3针对实施例1或2中的结构，在具体实施中，先加工外管1及加劲板2，加劲板2中部空心，呈环状，截面外形与外管1相同，加劲板2四周紧贴于外管1内壁焊接，加劲板2的钢板厚度不宜小于5mm，其宽度不宜小于50mm，加劲板2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，外管1和加劲板2焊接连接完成后，吊运至施工现场安装，安装完成后在外管1 外壁焊接剪力钉11，随后支护模板，浇筑混凝土，即完成一种外管约束橡胶混凝土实体桥墩的制作。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：包括外管、加劲板、混凝土保护层、橡胶混凝土，所述的外管的外表面分布用于增加与混凝土保护层之间粘附力的剪力钉，所述的混凝土保护层包覆在所述的外管的外表面；所述的加劲板边缘与所述的外管的内壁固定，所述的橡胶混凝土填充在所述的外管的内部。
2.如权利要求1所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：所述的加劲板沿桥墩竖直方向等距排列，所述的加劲板均处于水平方向。
3.如权利要求2所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：所述的桥墩的横截面和外管的横截面均为圆形、矩形、六边形、椭圆形或圆端形中的任意一种。
4.如权利要求3所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：所述的桥墩的横截面为矩形、外管的横截面为矩形；
或者，所述的桥墩的横截面为圆形、外管的横截面为圆形；
或者，所述的桥墩的横截面为六边形、外管的横截面为六边形；
或者，所述的桥墩的横截面为圆端形、外管的横截面为圆端形；
或者，所述的桥墩的横截面为椭圆形、外管的横截面为椭圆形。
5.如权利要求2所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：所述的加劲板的轮廓与外管相同，并且加劲板的边缘紧贴外管内壁焊接。
6.如权利要求5所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：相邻两块加劲板之间的距离小于等于桥墩横截面外形的最小尺寸，其中，所述的桥墩横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。
7.如权利要求6所述的外管约束橡胶混凝土减震实体桥墩，其特征在于：所述的加劲板为空心结构。
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