CN104863045A - 钢管约束钢筋混凝土桥墩体系 - Google Patents

钢管约束钢筋混凝土桥墩体系 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种钢管约束钢筋混凝土桥墩体系。钢管约束钢筋混凝土桥墩是将钢筋混凝土桥墩外包钢管，钢管在桥墩端部断开，不直接承担竖向荷载，避免了局部屈曲的发生，比直接承担竖向荷载的钢管能够提供更大的侧向约束，使桥墩具有良好的承载力、延性和耗能性能，钢管可作为施工期间的模板。本发明还提出了连接钢管约束钢筋混凝土桥墩侧向支撑的一种槽型钢管外包的钢筋混凝土梁。在钢筋混凝土梁的底面和两侧面外包钢板形成槽型钢管，钢管端部焊接锚固钢筋与钢管约束钢筋混凝土柱连接。钢管可为梁提供底部受力纵筋的作用，也可作为施工时混凝土的模板，加快施工进度。

Description

钢管约束钢筋混凝土桥墩体系
技术领域
本发明属于一种建筑结构体系，特别涉及一种钢-混凝土组合结构桥墩体系。
背景技术
目前普遍应用的钢筋混凝土桥墩在破坏性地震中往往由于箍筋约束不足而导致脆性弯剪破坏或剪切破坏。为了改善桥墩的力学性能，本发明提出了一种钢管约束钢筋混凝土桥墩体系。钢管约束钢筋混凝土桥墩是将钢筋混凝土桥墩外包钢管，钢管在桥墩端部断开，不直接承担竖向荷载，避免了局部屈曲的发生，比直接承担竖向荷载的钢管能够提供更大的侧向约束，使桥墩具有良好的承载力、延性和耗能性能。钢管可作为施工期间的模板。本发明还提出了作为钢管约束钢筋混凝土桥墩侧向支撑的一种槽型钢管外包的钢筋混凝土组合梁。在钢筋混凝土梁的底面和两侧面外包钢板形成槽型钢管，钢管端部焊接锚固钢筋与钢管约束钢筋混凝土柱连接。槽型钢管可发挥底部受力纵筋的作用，也可作为施工时混凝土的模板，加快施工进度。
本发明提出的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系能够发挥钢材和混凝土的力学性能优势，在破坏性地震作用下具有良好的承载能力和变形能力，同时施工便捷，具有较好的综合经济性能。
发明内容
本发明的目的是改善钢筋混凝土桥墩的抗震性能，同时提高其综合经济性能，提出了一种钢管约束钢筋混凝土桥墩体系。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：包括钢管约束的钢筋混凝土桥墩和钢筋混凝土组合梁。
所述桥墩由钢管Ⅰ、钢管Ⅱ、混凝土Ⅰ、纵筋Ⅰ和箍筋Ⅰ组成。所述钢管Ⅰ和钢管Ⅱ上下两端敞口。所述钢管Ⅰ位于钢管Ⅱ上方。若干根所述的纵筋Ⅰ贯穿钢管Ⅰ和钢管Ⅱ的内腔。若干所述的箍筋Ⅰ绑扎在纵筋Ⅰ上，形成筋笼Ⅰ。所述筋笼Ⅰ中浇筑混凝土Ⅰ。
两根所述的桥墩之间由钢筋混凝土组合梁连接。所述钢筋混凝土组合梁由槽型钢管、混凝土Ⅱ、纵筋Ⅱ、箍筋Ⅱ和锚固钢筋组成。若干所述的纵筋Ⅱ延伸到梁柱节点区，(穿透节点区的混凝土)在柱混凝土内锚固。所述的纵筋Ⅱ穿过槽型钢管的内腔。所述槽型钢管上表面敞口、下表面封闭。若干所述的箍筋Ⅱ绑扎在纵筋Ⅱ上，形成槽型钢管内部的筋笼Ⅱ。所述筋笼Ⅱ中填充混凝土Ⅱ。
所述槽型钢管在靠近节点区的下表面均焊接有若干根锚固钢筋。这些锚固钢筋均平行于钢筋混凝土组合梁长度方向布置，其一端与槽型钢管底部焊接、另一端延伸到节点混凝土中并有效锚固。
值得说明的是，钢管约束钢筋混凝土桥墩是将钢筋混凝土桥墩外包钢管，钢管端部断开，直接为混凝土提供侧向约束，使桥墩具有良好的承载力、延性和耗能性能。桥墩之间采用钢筋混凝土组合梁连接。钢管端部焊接锚固钢筋与钢管约束混凝土柱连接。
进一步，所述钢管Ⅰ和钢管Ⅱ的横截面形状为圆形或矩形，所述槽型钢管的上表面开口有卷边。
进一步，钢管的钢材采用碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级或Q460级钢材。
进一步，所述槽型钢管由钢板弯折而成，或由钢板焊接而成。其材料为碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级或Q460级钢材。
进一步，混凝土为普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。
进一步，柱和梁的纵筋是热轧带肋钢筋HRB400级、HRB500级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
进一步，柱和梁的箍筋是热轧光面钢筋HPB300级、热轧带肋钢筋HRB335级、HRB400级、HRB500级、HRBF335级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
进一步，所述的卷边直接由钢板弯折而成，卷边长度和厚度与槽型钢管相等，弯折后尺寸可通过保证槽型钢管不发生屈曲来确定。
进一步，所述的锚固钢筋焊接在槽型钢管的底面靠近节点处，钢筋总面积取与槽型钢管受拉翼缘相同，在节点区的锚固长度和与槽型钢管搭接长度均满足受拉钢筋锚固要求。
本发明提出的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系具有下列优点：
1.本发明中的钢管约束钢筋混凝土柱力学性能良好，能充分发挥钢管和混凝土各自的力学性能优势。钢管对混凝土提供有效的侧向约束，显著提高混凝土的承载力和延性，同时钢管在柱端部断开，不直接承担竖向荷载，避免了钢管局部屈曲引起的对混凝土约束效应的降低，因此钢管约束混凝土柱在承载力、延性和抗震性能方面具有较大的优势，能减小桥墩截面，节省占地面积。
2.混凝土浇筑时柱钢管和梁槽型钢管可作为模板，免去了支模的工序，施工速度加快，节省了人工费和施工成本。
3.梁截面上部和下部的纵筋延伸到柱截面内并满足锚固长度；同时槽型钢管底面靠近两端节点处焊接锚固钢筋，锚固钢筋端部深入节点区并有效锚固，使槽型钢管能够承担跨中弯矩产生的底部拉力。桥墩梁柱连接节点构造简单，具有较大的承载能力和变形能力。
附图说明
图1是采用钢管约束钢筋混凝土桥墩体系立面图。
图2是圆形钢管约束钢筋混凝土桥墩体系截面图。
图3是矩形钢管约束钢筋混凝土桥墩体系截面图。
图4是槽型钢管外包钢筋混凝土梁截面图。
图5是钢管约束钢筋混凝土桥墩节点区立面图。
图6是钢管约束钢筋混凝土桥墩节点区剖面图。
图中：钢筋混凝土桥墩1、钢筋混凝土组合梁2、钢管Ⅰ 3、钢管Ⅱ 30、混凝土Ⅰ 4、纵筋Ⅰ 5、箍筋Ⅰ 6、槽型钢管7、卷边8、混凝土Ⅱ 9、纵筋Ⅱ 10、箍筋Ⅱ 11、锚固钢筋12。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
一种钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，包括钢管约束的钢筋混凝土桥墩1和钢筋混凝土组合梁2。
所述桥墩1由钢管Ⅰ 3、钢管Ⅱ 30、混凝土Ⅰ 4、纵筋Ⅰ 5和箍筋Ⅰ 6组成。所述钢管Ⅰ 3和钢管Ⅱ 30上下两端敞口。实施例中，钢管Ⅰ 3和钢管Ⅱ 30口径相同，所述钢管Ⅰ 3位于钢管Ⅱ 30上方，钢管Ⅰ 3和钢管Ⅱ 30在节点区断开。若干根所述的纵筋Ⅰ 5贯穿钢管Ⅰ 3和钢管Ⅱ 30的内腔。若干所述的箍筋Ⅰ 6绑扎在纵筋Ⅰ 5上，形成筋笼Ⅰ。所述筋笼Ⅰ中浇筑混凝土Ⅰ 4。实施例中，钢管Ⅰ 3和钢管Ⅱ30的型号相同，可以是圆形钢管(图2)或矩形钢管(图3)，其采用无缝钢管或焊接钢管制成。值得说明的是，钢管包裹在钢筋混凝土外侧，在柱端部断开，不直接承担竖向力。钢材可采用碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级、Q460级钢材。
两根所述的桥墩1之间由钢筋混凝土组合梁2连接。所述钢筋混凝土组合梁2由槽型钢管7、混凝土Ⅱ 9、纵筋Ⅱ 10、箍筋Ⅱ 11和锚固钢筋12组成。若干所述的纵筋Ⅱ 10延伸到梁柱节点区，(穿透节点区的混凝土)在柱混凝土内锚固。所述的纵筋Ⅱ 10穿过槽型钢管7的内腔。所述槽型钢管7上表面敞口、下表面封闭。所述槽型钢管7的上表面开口有卷边8。
若干所述的箍筋Ⅱ 11绑扎在纵筋Ⅱ 10上，形成槽型钢管7内部的筋笼Ⅱ。所述筋笼Ⅱ中填充混凝土Ⅱ 9。
所述槽型钢管7在靠近节点区的下表面靠近节点处均焊接有若干根锚固钢筋12。这些锚固钢筋12均平行于钢筋混凝土组合梁长度方向布置，其一端与槽型钢管7底部焊接、另一端延伸到节点混凝土中并有效锚固。锚固钢筋12承担的拉力与槽型钢管受拉翼缘相同，钢筋在节点区内的锚固长度满足受拉钢筋的锚固要求。
本实施例构件加工方案为：先加工作为柱体的钢管Ⅰ 3和Ⅱ 30(圆形或矩形)和梁槽型钢管7，柱钢管Ⅰ 3/Ⅱ 30可采用无缝钢管或焊接钢管，梁槽型钢管7可采用钢板弯折而成。在施工现场将柱钢管Ⅰ 3/Ⅱ 30和梁槽型钢管7就位固定，在槽型钢管7底面沿梁长度方向焊接锚固钢筋12。加工柱的纵筋5、箍筋6并组成钢筋笼Ⅰ放入柱钢管Ⅰ 3/Ⅱ 30内；加工梁的钢筋10、箍筋11并组成钢筋笼Ⅱ放入梁槽型钢管7内。最后浇筑混凝土形成钢管约束钢筋混凝土桥墩体系。

Claims (9)

1.一种钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：包括钢管约束的钢筋混凝土桥墩(1)和钢筋混凝土组合梁(2)；
所述桥墩(1)由钢管Ⅰ(3)、钢管Ⅱ(30)、混凝土Ⅰ(4)、纵筋Ⅰ(5)和箍筋Ⅰ(6)组成；所述钢管Ⅰ(3)和钢管Ⅱ(30)上下两端敞口；所述钢管Ⅰ(3)位于钢管Ⅱ(30)上方；若干根所述的纵筋Ⅰ(5)贯穿钢管Ⅰ(3)和钢管Ⅱ(30)的内腔；若干所述的箍筋Ⅰ(6)绑扎在纵筋Ⅰ(5)上，形成筋笼Ⅰ；所述筋笼Ⅰ中浇筑混凝土Ⅰ(4)；
两根所述的桥墩(1)之间由钢筋混凝土组合梁(2)连接；所述钢筋混凝土组合梁(2)由槽型钢管(7)、混凝土Ⅱ(9)、纵筋Ⅱ(10)、箍筋Ⅱ(11)和锚固钢筋(12)组成；若干所述的纵筋Ⅱ(10)延伸到梁柱节点区，在柱混凝土内锚固；所述的纵筋Ⅱ(10)穿过槽型钢管(7)的内腔；所述槽型钢管(7)上表面敞口、下表面封闭；若干所述的箍筋Ⅱ(11)绑扎在纵筋Ⅱ(10)上，形成槽型钢管(7)内部的筋笼Ⅱ；所述筋笼Ⅱ中填充混凝土Ⅱ(9)；
所述槽型钢管(7)在靠近节点区的下表面均焊接有若干根锚固钢筋(12)；这些锚固钢筋(12)均平行于钢筋混凝土梁(2)的长度方向布置，其一端与槽型钢管(7)底部焊接、另一端延伸到筋笼Ⅰ中并有效锚固。
2.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：所述钢管Ⅰ(3)和钢管Ⅱ(30)的横截面形状为圆形或矩形；所述槽型钢管(7)的上表面开口有卷边(8)。
3.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：钢管的钢材采用碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级或Q460级钢材。
4.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：所述槽型钢管(7)由钢板弯折而成，或由钢板焊接而成；其材料为碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级或Q460级钢材。
5.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：混凝土为普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。
6.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：柱和梁的纵筋是热轧带肋钢筋HRB400级、HRB500级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
7.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：柱和梁的箍筋是热轧光面钢筋HPB300级、热轧带肋钢筋HRB335级、HRB400级、HRB500级、HRBF335级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
8.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：所述的卷边(8)直接由钢板弯折而成，卷边长度和厚度与槽型钢管相等，弯折后尺寸可通过保证槽型钢管不发生屈曲来确定。
9.根据权利要求1所述的钢管约束钢筋混凝土桥墩体系，其特征在于：所述的锚固钢筋(12)焊接在槽型钢管的底面靠近节点处，钢筋总面积取与槽型钢管受拉翼缘相同，在节点区的锚固长度和与槽型钢管搭接长度均满足受拉钢筋锚固要求。
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