CN104278621A - 拼装式再生钢管混凝土y型桥墩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，由Y型钢管、钢管系梁和拼装法兰焊接组成，桥梁支座置于Y型桥墩双臂顶部；Y型钢管作为桥墩墩身，钢管系梁位于Y型钢管分叉处以上并与Y型钢管两分叉臂焊接，Y型钢管底端有拼装法兰；Y型钢管内部浇筑再生骨料混凝土。本发明的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩可应用在城市立交桥梁中，节省了常规混凝土桥墩立模板、挷扎钢筋、拆模板等步骤，可大幅提高Y型桥墩的施工速度；同时，本发明使再生骨料混凝土在桥梁工程中得以应用，有利于再生混凝土的推广应用和建筑垃圾资源化，提高了经济效益。

Description

拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩
技术领域
本发明属于钢与混凝土组合结构及混合结构技术领域，涉及钢管混凝土异形桥墩，尤其是一种拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩。
背景技术
城市高架桥、立交桥这类通行多层交通的桥梁不同于普通公路桥梁，桥下仍需要通行交通，对桥墩的占地面积有较大的限制。因此，城市高架桥、立交桥通常采用独柱或异形桥墩。然而，由于独柱桥墩通常只能布置单支座，导致桥梁的抗倾覆能力较弱，而Y型桥墩可在顶部布置双支座，从而提高桥梁的抗倾覆能力，所以城市桥梁常采用Y型桥墩。普通的混凝土Y型桥墩施工中，需要经过立模板、挷扎钢筋、浇注混凝土、拆模板等一系列过程，投入人力很大，施工周期很长，对交通影响很大。同时，Y型桥墩属异形桥墩，其模板只能特制，使用完后无法再利用，造成极大浪费。为此，亟需设计新型桥墩结构来提高城市桥梁异形桥墩的施工速度及减少施工成本。
再生混凝土是一种利用再生骨料及新砂浆拌合配制的环保型混凝土，再生骨料由废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后形成。在再生混凝土中，由再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料。再生混凝土的推广应用有利于建筑垃圾资源化，符合环保和可持续发展要求，充分利用再生混凝土，不但能有效降低建筑垃圾的数量，减少建筑垃圾对自然环境的污染，起到保护环境的作用，达到节约天然沙石资源的目的，具有显著的经济、社会和环境效益。然而，由于再生骨料中附着老砂浆的影响，与普通混凝土相比，再生混凝土在单轴压力作用下更加容易出现微裂纹，进而导致再生混凝土的单轴抗压强度普遍小于普通混凝土，影响了其推广应用。在桥墩这类对混凝土抗压力学性能要求较高的结构，还无法将再生混凝土应用到其中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种承载力满足要求、抗震性能良好、施工快速、施工成本低、经济环保的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，包括Y型桥墩，Y型桥墩由Y型钢管、钢管系梁和拼装法兰焊接组成，桥梁支座置于Y型桥墩双臂顶部；Y型钢管作为桥墩墩身，钢管系梁位于Y型钢管分叉处以上并与Y型钢管两分叉臂焊接，Y型钢管底端有拼装法兰；Y型钢管内部浇筑再生骨料混凝土。
拼装法兰包含8块加劲肋，预留8个拼装螺栓孔。
上述拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，还包括凹型承台，Y型桥墩通过预埋在凹型承台中的拼装螺栓与凹型承台拼装固定。
Y型钢管两分叉臂圆形钢管的直径比桥梁支座最大尺寸大60cm以上。
再生骨料混凝土强度等级不低于C35。
再生骨料混凝土由新砂浆和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料和附着老砂浆组成。
Y型桥墩的含钢率为0.05-0.2。
针对再生骨料混凝土应用存在的问题和城市桥梁桥墩施工便利性和施工成本的需求，发明人设计了一种拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，由Y型钢管、钢管系梁和拼装法兰焊接组成，桥梁支座置于Y型桥墩双臂顶部；Y型钢管作为桥墩墩身，钢管系梁位于Y型钢管分叉处以上并与Y型钢管两分叉臂焊接，Y型钢管底端有拼装法兰；Y型钢管内部浇筑再生骨料混凝土。本发明利用了钢管对再生骨料混凝土形成包裹约束，改善了再生骨料混凝土的受力性能，提高其承压及抗偏压能力，并提高受钢管约束的再生混凝土的承载力和抗震性，使再生混凝土桥墩满足力学性能要求，能够应用于桥梁工程当中；再生混凝土的填充，可提高钢管抗局部屈曲能力。本发明的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩可应用在城市立交桥梁中，其中，外包钢管可作为混凝土模板使用，Y型钢管通过拼装法兰、拼装螺栓与凹型承台现场快速拼装，管内浇筑再生混凝土，节省了常规混凝土桥墩立模板、挷扎钢筋、拆模板等步骤，可大幅提高Y型桥墩的施工速度；同时，本发明使再生骨料混凝土在桥梁工程中得以应用，有利于再生混凝土的推广应用和建筑垃圾资源化，提高了经济效益。
附图说明
图1是本发明拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩的使用状态示意图。
图2是图1中Y型桥墩的俯视示意图。
图3是图1中Y型桥墩与凹型承台连接部分的剖视示意图。
图4是图1中再生骨料混凝土的示意图。
图中：1Y型钢管，2钢管系梁，3再生骨料混凝土，4支座，5拼装法兰，6拼装螺栓，7固定混凝土，8凹型承台，9原始天然骨料，10老砂浆，11新砂浆。
具体实施方式
如图1至4所示，本发明拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩包括Y型桥墩，Y型桥墩由Y型钢管1、钢管系梁2和拼装法兰5焊接组成，桥梁支座4置于Y型桥墩双臂顶部；Y型钢管作为桥墩墩身，钢管系梁位于Y型钢管分叉处以上并与Y型钢管两分叉臂焊接，Y型钢管底端有拼装法兰，拼装法兰包含8块加劲肋，预留8个拼装螺栓孔；Y型钢管内部浇筑再生骨料混凝土3。
制作过程
Y型钢管在工厂预制，将两分叉臂圆形钢管(直径比桥梁支座最大尺寸大60cm以上)与主钢管焊接，再将开有8个拼接螺栓孔的拼接法兰底板与主钢管底部焊接，然后再将法兰加劲肋与主钢管和法兰底板焊接，形成底部带拼接法兰的Y型钢管。将Y型钢管运送至桥墩施工现场，通过拼接法兰的拼接螺栓孔与已在现场施工完成的凹型承台8(预埋拼接螺栓6)对接，然后浇筑固定混凝土7。Y型钢管拼接完成后，将钢管系梁与Y型钢管双臂现场焊接，最后在Y型钢管内灌注再生骨料混凝土，最终形成Y型桥墩。再生骨料混凝土由新砂浆11和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料9和附着老砂浆10组成。再生骨料混凝土强度等级不低于C35，依据《型钢混凝土组合结构设计规范》(JGJ138-2001)规定：Y型桥墩的含钢率在0.05-0.2范围内。
设计原理
本发明的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩既可以满足承载力要求，又可以提高被约束再生混凝土的强度和抗震性。由于钢管内部浇筑再生骨料混凝土，在受压状态下，通过钢管的约束提高了再生混凝土的强度，进而提高再生混凝土的承载力，同时提高钢管抗局部屈曲能力，具体是：当轴向力增加时候，由于混凝土有一定的泊松比，会发生横向变形，当横向变形受到约束情况下，钢管内部的混凝土处于三向受压状态，混凝土微裂缝的发展会受到制约，变形性能也会增强，从而提高了承载力；钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，从而提高了抗震能力；同时钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲，提高钢管的抗屈曲能力。

Claims (7)

1.一种拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，包括Y型桥墩，其特征在于：所述Y型桥墩由Y型钢管、钢管系梁和拼装法兰焊接组成，桥梁支座置于Y型桥墩双臂顶部；所述Y型钢管作为桥墩墩身，钢管系梁位于Y型钢管分叉处以上并与Y型钢管两分叉臂焊接，Y型钢管底端有拼装法兰；所述Y型钢管内部浇筑再生骨料混凝土。
2.根据权利要求1所述的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，其特征在于：所述拼装法兰包含8块加劲肋，预留8个拼装螺栓孔。
3.根据权利要求2所述的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，其特征在于还包括凹型承台，Y型桥墩通过预埋在凹型承台中的拼装螺栓与凹型承台拼装固定。
4.根据权利要求3所述的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，其特征在于：所述Y型钢管两分叉臂圆形钢管的直径比桥梁支座最大尺寸大60cm以上。
5.根据权利要求4所述的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，其特征在于：所述再生骨料混凝土强度等级不低于C35。
6.根据权利要求5所述的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，其特征在于：所述再生骨料混凝土由新砂浆和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料和附着老砂浆组成。
7.根据权利要求6所述的拼装式再生钢管混凝土Y型桥墩，其特征在于：所述Y型桥墩的含钢率为0.05-0.2。
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