CN104612038A - 一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，特点是承台、预制拼装桥墩和盖梁通过法兰连接形成整体，预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，承台顶面以及盖梁底面与预制拼装桥墩侧面之间分别设置四个粘滞阻尼器。优点是提高施工质量，提高施工速度，减少现场作业量，减少对环境的冲击。粘滞阻尼器为桥墩提供了附加耗能能力，能控制与减少桥墩在地震等水平荷载作用下的位移需求。

Description

一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩

技术领域

本发明涉及一种混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的设计方法，尤其涉及一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的设计方法。

背景技术

目前桥梁结构一般采用现场浇筑混凝土的施工方法，这种施工方法具有混凝土现场养护周期长，现场作业量大，对周围环境造成噪声及废渣污染，容易引起交通拥堵等缺点。为了缓解这些问题，预制混凝土施工方式越来越多的得到应用。

预制混凝土桥梁构件在工厂制作加工，能使用自动化模板、蒸汽养护等现代化施工技术，提高施工精度和养护质量，构件预制完成后运至桥梁现场拼装，能减少现场作业，降低施工现场混凝土废料污染和施工噪声，实现快速化施工，减少交通拥堵。

预制拼装桥墩由于接缝的存在，整体性较差，抗震能力薄弱，因此保证接缝牢固、安全以及结构简单便于施工是预制安装技术的关键。目前预制拼装桥墩构件之间的接缝一般采用干接缝，接缝面仅有预应力筋通过，耗能能力较低，地震位移需求较大。

目前预制拼装桥墩一般采用实心混凝土截面，自重较大，地震惯性力与自重成正比，因此地震力也较大。同时预制混凝土桥墩需要较高的制作精度，普通混凝土预制桥墩由于制作精度不高而不容易拼装，接缝面的拼接空隙大，降低了桥墩水平承载力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种施工速度快、抗震性能高、自重轻且安装精度高的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，所述的预制拼装桥墩包括四个桥墩节段，所述的预制拼装桥墩设置在所述的承台上，所述的盖梁设置在所述的预制拼装桥墩上，所述的承台、预制拼装桥墩和盖梁通过法兰连接形成整体，所述的预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，所述的预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部侧面之间设置四个底部粘滞阻尼器，所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间设置四个顶部粘滞阻尼器。

所述的承台与桥墩、桥墩节段与桥墩节段、桥墩与盖梁之间通过法兰连接。所述的法兰分为桥墩节段法兰和承台或盖梁预埋法兰两种。

所述的底部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在承台顶面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器两端的连线与所述的承台顶面之间的夹角在30度至60度之间。

所述的顶部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在盖梁底面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器两端的连线与所述的盖梁底面之间的夹角在30度至60度之间。

所述的桥墩节段外钢管和内钢管在底部端面通过法兰环形钢板焊接成桥墩节段，所述的桥墩节段外钢管和内钢管在顶部端面通过法兰环形钢板焊接成桥墩节段，其中桥墩节段顶部法兰环形钢板预留四个圆弧形开孔，用于浇筑桥墩节段内部填充混凝土。

所述的承台顶面与该预制拼装桥墩底部侧面之间的四个底部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间的四个顶部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。

在桥墩节段底部端面，所述的桥墩节段法兰由一个与外钢管侧面垂直焊接的环形钢板以及八个与环形钢板及钢管外壁垂直焊接的加劲钢板组成，环形钢板上设置八个螺栓孔。在桥墩节段顶部端面，所述的桥墩节段法兰由一个与外钢管侧面垂直焊接的环形钢板以及八个与环形钢板及钢管外壁垂直焊接的加劲钢板组成，环形钢板上设置八个螺栓孔。

所述的承台或盖梁预埋法兰由一个环形钢板及十六根带肋钢筋组成，环形钢板与十六根带肋钢筋塞焊连接，环形钢板上预留八个螺栓孔，该螺栓孔与桥墩节段底部端面法兰螺栓孔或桥墩节段顶部端面法兰螺栓孔对齐，并在浇筑承台或盖梁时预埋八个法兰螺栓，环形钢板外表面与承台顶面或盖梁底面齐平。

所述的承台顶面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直。

所述的盖梁底面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直。

所述的混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管与内钢管截面为同一圆心的圆环截面。

所述的承台顶面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，钢板的外表面与承台顶面齐平，四根带肋钢筋与钢板相应的预留孔塞焊焊接。

所述的盖梁底面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，钢板的外表面与盖梁底面齐平，四根带肋钢筋与钢板相应的预留孔塞焊焊接。

所述的承台顶面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与承台顶面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固底部粘滞阻尼器下端的螺栓。

所述的桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固底部粘滞阻尼器上端的螺栓。

所述的桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器下端的螺栓。

所述的盖梁底面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与盖梁底面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器上端的螺栓。

构件拼装时，预制拼装桥墩的外钢管和内钢管以及法兰在工厂加工焊接拼装完毕，并灌筑桥墩节段内部填充混凝土，养护结束后运至桥梁现场，承台顶面预埋法兰和法兰螺栓，将桥墩底放置在承台顶面上，对准法兰螺栓孔，将桥墩第二、第三、第四节段依次放置在上一桥墩节段上，对准相邻桥墩节段的法兰螺栓孔，盖梁底面预埋法兰和法兰螺栓，将盖梁放置在第四桥墩节段上，对准法兰螺栓孔，依次拧紧法兰螺栓，安装底部阻尼器和顶部阻尼器，完成桥墩的安装施工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

桥墩为预制构件，在工厂内制作，能提高施工质量，提高施工速度，减少现场作业量，减少对环境的冲击。法兰连接螺栓简单可靠，便于现场拼装桥墩节段。底部和顶部阻尼器为桥墩提供了附加的耗能能力，能控制与减少桥墩在地震等水平荷载作用下的位移需求。预制桥墩采用混凝土填充双壁钢管柱，使混凝土受到三向约束，钢管的套箍作用提高了混凝土的极限压应变，混凝土为钢管提供侧向支撑，避免了钢管在轴向压力作用下的屈曲以及受到车辆等撞击时的凹陷，轴向承载力大于同截面钢管或混凝土柱。钢管为混凝土提供了施工模板和作为混凝土的加劲钢筋，避免了混凝土桥墩施工时所需的模板和内部钢筋。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的桥墩节段底面结构示意图；

图3为本发明的桥墩节段顶面结构示意图；

图4本发明的承台或盖梁预埋法兰结构示意图；

图5为本发明的承台顶面预埋钢板示意图；

图6为本发明的盖梁底面预埋钢板示意图；

图7为本发明的承台顶面焊接钢构件示意图；

图8为本发明的桥墩外钢管底部侧面焊接钢构件示意图；

图9为本发明的桥墩外钢管顶部侧面焊接钢构件示意图；

图10为本发明的盖梁底面焊接钢构件示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台1、预制拼装桥墩和盖梁2，该预制拼装桥墩包括四个桥墩节段，该预制拼装桥墩设置在承台1上，盖梁2设置在该预制拼装桥墩上，承台1、预制拼装桥墩和盖梁2通过法兰连接形成整体，该预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，该预制拼装桥墩包括外钢管3、内钢管4和填充混凝土5，承台1顶面与该预制拼装桥墩底部侧面之间设置四个底部粘滞阻尼器6，该预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁2底面之间设置四个顶部粘滞阻尼器7。

在此具体实施例中，承台1与桥墩、桥墩节段与桥墩节段、桥墩与盖梁2之间通过法兰连接。该法兰分为桥墩节段法兰8和承台或盖梁预埋法兰9两种。

在此具体实施例中，底部粘滞阻尼器6的一端螺栓连接在承台1顶面的焊接钢构件10上，底部粘滞阻尼器6的另一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管3底部侧面的焊接钢构件11上，底部粘滞阻尼器6两端的连线与承台1顶面之间的夹角在30度至60度之间。

在此具体实施例中，顶部粘滞阻尼器7的一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管3顶部侧面的焊接钢构件12上，顶部粘滞阻尼器7的另一端螺栓连接在盖梁2底面的焊接钢构件13上，顶部粘滞阻尼器7两端的连线与盖梁2底面之间的夹角在30度至60度之间。

在此具体实施例中，桥墩节段外钢管3和内钢管4在底部端面通过法兰环形钢板14焊接成桥墩节段(图2)，桥墩节段外钢管3和内钢管4在顶部端面通过法兰环形钢板15焊接成桥墩节段，其中桥墩节段顶部法兰环形钢板15预留四个圆弧形开孔16(图3)，用于浇筑桥墩节段内部填充混凝土5。

如图1和图2所示，在此具体实施例中，承台1顶面与该预制拼装桥墩底部侧面之间的四个底部粘滞阻尼器6分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。如图1和图3所示，在此具体实施例中，该预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁2底面之间的四个顶部粘滞阻尼器7分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。

如图2所示，在此具体实施例中，在桥墩节段底部端面，桥墩节段法兰8由一个与外钢管侧面垂直焊接的环形钢板14以及八个与环形钢板及钢管外壁垂直焊接的加劲钢板17组成，环形钢板14上设置八个螺栓孔18。如图3所示，在此具体实施例中，在桥墩节段顶部端面，桥墩节段法兰8由一个与外钢管侧面垂直焊接的环形钢板15以及八个与环形钢板及钢管外壁垂直焊接的加劲钢板19组成，环形钢板15上设置八个螺栓孔20。

如图4所示，在此具体实施例中，承台或盖梁预埋法兰9由一个环形钢板21及十六根带肋钢筋22组成，环形钢板21与十六根带肋钢筋22塞焊连接，环形钢板21上预留八个螺栓孔23，该螺栓孔23与桥墩节段底部端面法兰螺栓孔18或桥墩节段顶部端面法兰螺栓孔20对齐，并在浇筑承台或盖梁时预埋八个法兰螺栓24，环形钢板21外表面与承台顶面或盖梁底面齐平。

在此具体实施例中，承台1顶面与该预制拼装桥墩中心线垂直。

在此具体实施例中，盖梁2底面与该预制拼装桥墩中心线垂直。

在此具体实施例中，该混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管3与内钢管4截面为同一圆心的圆环截面。

如图5所示，在此具体实施例中，承台1顶面预埋钢板包括一个钢板25和四根带肋钢筋26，钢板25的外表面与承台顶面齐平，四根带肋钢筋26与钢板25相应的预留孔塞焊焊接。

如图6所示，在此具体实施例中，盖梁2底面预埋钢板包括一个钢板27和四根带肋钢筋28，钢板27的外表面与盖梁底面齐平，四根带肋钢筋28与钢板27相应的预留孔塞焊焊接。

如图7所示，在此具体实施例中，承台1顶面的焊接钢构件10包括两个竖向钢板29和一个横向钢板30，底部粘滞阻尼器6的轴线与横向钢板30垂直，竖向钢板29一端与横向钢板30垂直焊接在一起，竖向钢板29另一端与承台1顶面的预埋钢板25焊接，横向钢板30上设置有圆孔31，用于锚固底部粘滞阻尼器6下端的螺栓。

如图8所示，在此具体实施例中，桥墩外钢管3底部侧面的焊接钢构件11包括两个竖向钢板32和一个横向钢板33，底部粘滞阻尼器6的轴线与横向钢板33垂直，竖向钢板32一端与横向钢板33垂直焊接在一起，竖向钢板32另一端与桥墩外钢管3侧面焊接，横向钢板33上设置有圆孔34，用于锚固底部粘滞阻尼器6上端的螺栓。

如图9所示，在此具体实施例中，桥墩外钢管3顶部侧面的焊接钢构件12包括两个竖向钢板34和一个横向钢板35，顶部粘滞阻尼器7的轴线与横向钢板35垂直，竖向钢板34一端与横向钢板35垂直焊接在一起，竖向钢板34另一端与桥墩外钢管3侧面焊接，横向钢板35上设置有圆孔36，用于锚固顶部粘滞阻尼器7下端的螺栓。

如图10所示，在此具体实施例中，盖梁2底面的焊接钢构件13包括两个竖向钢板37和一个横向钢板38，顶部粘滞阻尼器7的轴线与横向钢板38垂直，竖向钢板37一端与横向钢板38垂直焊接在一起，竖向钢板37另一端与盖梁2底面的预埋钢板27焊接，横向钢板38上设置有圆孔39，用于锚固顶部粘滞阻尼器7上端的螺栓。

Claims (9)

1.一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，其特征在于所述的预制拼装桥墩包括四个桥墩节段，所述的预制拼装桥墩设置在所述的承台上，所述的盖梁设置在所述的预制拼装桥墩上，所述的承台、预制拼装桥墩和盖梁通过法兰连接形成整体，所述的预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，所述的预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部侧面之间设置四个底部粘滞阻尼器，所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间设置四个顶部粘滞阻尼器。

2.如权利要求1的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的所述的承台与桥墩、桥墩节段与桥墩节段、桥墩与盖梁之间通过法兰连接。所述的法兰分为桥墩节段法兰和承台或盖梁预埋法兰两种；所述的底部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在承台顶面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器两端的连线与所述的承台顶面之间的夹角在30度至60度之间；所述的所述的顶部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在盖梁底面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器两端的连线与所述的盖梁底面之间的夹角在30度至60度之间。

3.如权利要求1的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的桥墩节段外钢管和内钢管在底部端面通过法兰环形钢板焊接成桥墩节段，所述的桥墩节段外钢管和内钢管在顶部端面通过法兰环形钢板焊接成桥墩节段，其中桥墩节段顶部法兰环形钢板预留四个圆弧形开孔，用于浇筑桥墩节段内部填充混凝土；所述的承台顶面与该预制拼装桥墩底部侧面之间的四个底部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间的四个顶部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。

4.如权利要求2的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于在桥墩节段底部端面，所述的桥墩节段法兰由一个与外钢管侧面垂直焊接的环形钢板以及八个与环形钢板及钢管外壁垂直焊接的加劲钢板组成，环形钢板上设置八个螺栓孔。在桥墩节段顶部端面，所述的桥墩节段法兰由一个与外钢管侧面垂直焊接的环形钢板以及八个与环形钢板及钢管外壁垂直焊接的加劲钢板组成，环形钢板上设置八个螺栓孔；所述的承台或盖梁预埋法兰由一个环形钢板及十六根带肋钢筋组成，环形钢板与十六根带肋钢筋塞焊连接，环形钢板上预留八个螺栓孔，该螺栓孔与桥墩节段底部端面法兰螺栓孔或桥墩节段顶部端面法兰螺栓孔对齐，并在浇筑承台或盖梁时预埋八个螺栓，环形钢板外表面与承台顶面或盖梁底面齐平。

5.如权利要求1的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的承台顶面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直；所述的盖梁底面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直；所述的混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管与内钢管截面为同一圆心的圆环截面；所述的承台顶面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，钢板的外表面与承台顶面齐平，四根带肋钢筋与钢板相应的预留孔塞焊焊接；所述的盖梁底面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，钢板的外表面与盖梁底面齐平，四根带肋钢筋与钢板相应的预留孔塞焊焊接。

6.如权利要求2的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的承台顶面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与承台顶面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固底部粘滞阻尼器下端的螺栓。

7.如权利要求2的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固底部粘滞阻尼器上端的螺栓。

8.如权利要求2的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器下端的螺栓。

9.如权利要求2的一种附加阻尼器的法兰连接混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的盖梁底面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与盖梁底面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器上端的螺栓。