CN107059601A - 拼装式钢制组合桥墩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拼装式钢制组合桥墩，属于桥梁技术领域，包括钢制墩柱及固定在钢制墩柱顶端的盖梁，关键在于：所述钢制墩柱的结构中包括两个钢主墩及位于两个钢主墩间的钢拱肋，所述钢拱肋的两端分别固定于两个钢主墩的上部，所述钢拱肋是H型钢并加工成向上弯曲的拱形。本发明的有益效果是：结构合理，承载能力强，可有效解决钢筋混凝土桥墩结构自重大、抗震能力差、跨越能力小、承载能力低等问题；整个桥墩采用拼装式结构，其各部件在工厂预制、现场快速拼装且安装简易，有效加快现场桥墩的施工速度，同时采用钢结构避免了传统钢筋混凝土结构混凝土生产、施工产生的噪音或粉尘污染、无需制作桥墩模板和进行钢筋工程施工等。
Description
技术领域
本发明属于城市立交桥、公路桥梁、箱涵结构物等施工领域，具体涉及一种便于快速安装、轻型运输、结构美观、跨径较大的新型的全拼装化的组合桥墩。
背景技术
国内桥梁工程中桥墩多采用钢筋混凝土桥墩，为满足桥面宽度要求，采用多柱式钢筋混凝土桥墩。钢筋混凝土桥墩存在混凝土污染大、下部结构自重大、截面尺寸大、施工效率低、建设周期长、抗震性能差、混凝土开裂、结构形式单一、跨越能力小、挤压桥下空间等问题。
因此需要设计一种结构轻盈、美观、便于运输、跨越能力大且可以拆卸的波纹钢组合桥墩。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种拼装式钢制组合桥墩，通过对结构的合理设计，各部件能够在工厂预制，运输到现场后安装，大大提高了施工效率，轻盈美观、抗震性能好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种拼装式钢制组合桥墩，包括钢制墩柱及固定在钢制墩柱顶端的盖梁，关键在于：所述钢制墩柱的结构中包括两个钢主墩及位于两个钢主墩间的钢拱肋，所述钢拱肋的两端分别固定于两个钢主墩的上部，所述钢拱肋是H型钢并加工成向上弯曲的拱形。
本发明的有益技术效果是：1、结构合理，承载能力强，可有效解决钢筋混凝土桥墩结构自重大、抗震能力差、跨越能力小、承载能力低等问题；2、整个桥墩采用拼装式结构，其各部件在工厂预制、现场快速拼装且安装简易，有效加快现场桥墩的施工速度，同时采用钢结构避免了传统钢筋混凝土结构混凝土生产、施工产生的噪音或粉尘污染、无需制作桥墩模板和进行钢筋工程施工等，对于环境保护作用显著，跨越能力的增大，可减少主墩数量，桥下空间也可得到高效利用；3、双钢主墩组合结构满足较宽桥面的下部构造要求，节省出的空间可做小型车道，最大程度利用桥下空间，辅助解决城市拥堵问题；4、通过设计连接装置将拱脚拉筋与承压钢拱脚相连，结构简单，连接可靠，可重复使用。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明拼装式钢制组合桥墩的结构示意图；
图2是图1中盖梁的结构示意图；
图3是本发明拼装式钢制组合桥墩中连接装置的结构示意图；
图4是图3的安装示意图；
图5是图3中锁紧螺母的结构示意图。
在附图中：1是抗震挡块，2是盖梁，2-1是上翼缘板，2-2是下翼缘板，2-3是波折板，3是分配立柱，4是钢拱肋，5是拱脚拉筋，6是钢主墩，7是承压钢拱脚；
11是锥形管接头，11-1是锥形连接端，11-2是螺旋连接凹槽，11-3是外螺纹连接部，12是锁紧螺母，12-1是内螺纹连接部，12-2是锥形压紧部，12-3是螺旋自锁凹槽，13是锁紧锥套，13-1是螺旋锁紧凹槽。
具体实施方式
参见附图1，发明提供了一种拼装式钢制组合桥墩，包括钢制墩柱及固定在钢制墩柱顶端的盖梁2，关键在于：上述钢制墩柱的结构中包括两个钢主墩6及位于两个钢主墩6间的钢拱肋4，上述钢拱肋4的两端分别固定于两个钢主墩6的上部，上述钢拱肋4是H型钢并加工成向上弯曲的拱形。
上述钢拱肋4中H型钢的腹板采用波形。上述钢拱肋4中H型钢的腹板位于竖直面内。钢拱肋4为微弯曲的拱形，拱轴线可采用抛物线或大半径圆曲线。
在钢拱肋4的两端焊接固定有承压钢拱脚7，上述钢拱肋4借助承压钢拱脚7与钢主墩6固定。
当跨径过大时，桥梁上部结构自重荷载和车辆荷载作用下钢拱肋4配套的承压钢拱脚7处向外产生水平推力不利于钢主墩6受力，为此设计了拱脚拉筋5，拱脚拉筋5的两端分别固定于两个承压钢拱脚7上。拱脚拉筋5采用抗拉性能优越的FRP材料，可以是线材或型材。
在盖梁2的顶部两侧分别固定有抗震挡块1。抗震挡块1是由钢板弯折而成或者组焊而成，其截面呈梯形。钢抗震挡块1与盖梁2焊接固定。
参见附图2，上述盖梁2的结构中包括上翼缘板2-1、与钢主墩6相连的下翼缘板2-2以及设置在上翼缘板2-1和下翼缘板2-2之间的一个或多个波折板2-3。其横向可采用单梁H型钢盖梁，也可采用双梁形成箱型截面钢盖梁。
在盖梁2与钢拱肋4间设置有分配立柱3。分配立柱3根据设计需要在盖梁2与钢拱肋4间设置有多个。钢拱肋4与分配立柱3连接处设加强肋，以增加连接强度。分配立柱3采用钢管或方形、槽型、工字型等型钢结构传递上部结构荷载至钢拱肋4，以分配竖向压力，增加钢盖梁2的刚度，提高其跨越能力，减小截面高度等。
钢主墩6可以采用钢管、型钢、桁架等结构，主要承担轴向压力。
本发明的设计原理如下：采用拱（钢拱肋4）梁（钢盖梁2）柱（钢主墩6）相结合的形式可以使下部结构以更加轻盈的结构、更大的承载能力和跨越能力，满足宽跨桥梁的要求。钢拱肋4具有较大的跨越能力，其通过分配立柱3提高了钢盖梁2刚度，可有效降低钢盖梁2的梁高，节省材料，降低自重，且结构轻盈美观，抗震性能好。钢盖梁2上布置支座垫块，直接承受上部结构恒载及车轮活载传递过来的压力，而后压力分两部分传递给钢主墩6，其中一部分压力通过分配立柱3传递给钢拱肋4，在传递压力给钢拱肋4时，拱脚处产生竖向分力和水平分力，水平分力由拱脚拉筋5抵抗，竖向分力传递给钢主墩6；另一部分压力直接传递给钢主墩6，此时钢主墩6再将竖向压力传递给桩基础。
本发明的桥墩在具体实施时步骤如下：
（1）、根据需求设计并在工厂预制抗震挡块1、波纹钢盖梁2、分配立柱3、钢拱肋4、拱脚拉筋5、钢主墩6及承压钢拱脚7；如涉及宽大、超长等构件可分节段制作，其中抗震挡块1在工厂制作过程中焊接在钢盖梁2上，分配立柱3与钢拱肋4节段焊接成型，在承压钢拱脚7制作时设置拱脚拉筋5连接装置。
（2）、将预制好的各部件运输至安装现场。
（3）、现场将桥墩组装成型，各部件之间通过现场焊接或螺栓连接成型。
上述步骤中，分配立柱3、钢主墩6与钢盖梁2连接处优先采用预留拼接板实现螺栓连接，以此加工减小现场焊接作业量，确保钢制组合墩的安装质量和施工效率。
当拱脚拉筋5是FRP管材时，参见附图3-5，上述的连接装置包括与承压钢拱脚7固定并与FRP管材的扩口端匹配的锥形管接头11及与锥形管接头11螺纹连接的锁紧螺母12。锥形管接头11通过螺栓连接或焊接与承压钢拱脚7相连。
锥形管接头11的结构中包括与FRP管材的扩口端相配合的锥形连接端11-1、与锁紧螺母12配合的外螺纹连接部11-3及设在锥形连接端11-1外表面的螺旋连接凹槽11-2，在锁紧螺母12将管材压紧在锥形管接头11后，管材的内壁变形进入上述螺旋连接凹槽11-2内，从而起到连接和防止松动的作用。锥形连接端11-1的锥角为3-7°，较小的锥角方便了管材端头的扩张，也方便安装。
锁紧螺母12的结构中包括内壁设有与锥形管接头11的外螺纹连接部11-3相配合的内螺纹连接部12-1以及与锥形管接头11的锥形连接端11-1配合形成喇叭状空腔的锥形压紧部12-2。锥形压紧部12-2的内锥角小于等于锥形连接端11-1的外锥角，以适应管材端口处扩口后的变形（越靠近端口处管的厚度越薄）使管材的压紧面较大，亦使螺旋连接凹槽11-2处的管材受到最大压紧力。
在锥形压紧部12-2的内壁设有螺旋自锁凹槽12-3，螺旋自锁凹槽12-3的螺旋方向与内螺纹连接部12-1螺纹的螺旋方向相同、与螺旋连接凹槽11-2的螺旋方向相反。管材的内壁变形进入上述螺旋自锁凹槽12-3内，螺旋自锁凹槽12-3与螺旋连接凹槽11-2配合形成管材的双锥形自锁结构，防止管材与锥形管接头11松开、脱离。更具体地，上述螺旋自锁凹槽12-3的螺距与内螺纹连接部12-1螺纹的螺距一致，以防止破坏管材的外表面。
为防止锁紧螺母12松动，在锥形压紧部12-2的末端螺纹连接有锁紧锥套13，在锁紧锥套13的锥形内壁设有螺旋锁紧凹槽13-1，螺旋锁紧凹槽13-1的螺旋方向、锁紧锥套13与锥形压紧部12-2螺纹处螺纹的螺旋方向及螺旋连接凹槽11-2的螺旋方向一致，管材的内壁变形进入螺旋锁紧凹槽13-1内使得螺旋锁紧凹槽13-1与螺旋自锁凹槽12-3配合形成锁紧螺母的自锁结构。螺旋锁紧凹槽13-1与螺旋自锁凹槽12-3配合形成锁紧螺母12的自锁结构，防止锁紧螺母12长时间使用后有可能发生的松动。螺旋锁紧凹槽13-1的螺距与锁紧锥套13与锥形压紧部12-2外螺纹处的螺距一致，以防止破坏管材的外表面。
当锁紧螺母12与锥形管接头11安装好后，再将锁紧锥套13与锁紧螺母12安装。在锁紧锥套13和锁紧螺母12的螺纹连接部分应添加螺纹紧固剂。锁紧螺母12和锁紧锥套13安装好后，管材的外壁变形进入锁紧锥套13和锁紧螺母12凹槽内，两个凹槽的螺旋方向相反，起到防止锁紧螺母12松动的目的。本发明的连接装置通过管材内外壁在不同螺旋方向的螺旋凹槽处的变形防止管材和锁紧螺母的松动，使得装置结构简单、连接可靠，可多次重复作用，并且长时间使用后管材也不会发生松动。
本发明的拼装式钢制组合桥墩，采用钢结构，避免了混凝土结构施工所需要的模板制作，混凝土拌合、运输、浇筑、振捣等工序，降低了噪音污染和生产混凝土所需要的石料、沙等带来的环境污染，采用钢结构拆装便利、可循环利用价值高、二氧化碳排放量低，寿命长、承载高、抗震好等，是一种优越的桥墩结构。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种拼装式钢制组合桥墩，包括钢制墩柱及固定在钢制墩柱顶端的盖梁（2），其特征在于：所述钢制墩柱的结构中包括两个钢主墩（6）及位于两个钢主墩（6）间的钢拱肋（4），所述钢拱肋（4）的两端分别固定于两个钢主墩（6）的上部，所述钢拱肋（4）是H型钢并加工成向上弯曲的拱形。
2.根据权利要求1所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：所述钢拱肋（4）中H型钢的腹板是波形并且位于竖直面内。
3.根据权利要求1所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：在钢拱肋（4）的两端焊接固定有承压钢拱脚（7），所述钢拱肋（4）借助承压钢拱脚（7）与钢主墩（6）固定。
4.根据权利要求3所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：在两个钢主墩（6）间设置有拱脚拉筋（5），所述拱脚拉筋（5）的两端分别固定于承压钢拱脚（7）上。
5.根据权利要求4所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：所述拱脚拉筋（5）是FRP型材，所述拱脚拉筋（5）两端借助连接装置与承压钢拱脚（7）相连。
6.根据权利要求5所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：所述拱脚拉筋（5）是FRP管材，所述连接装置包括与承压钢拱脚（7）固定并与FRP管材的扩口端匹配的锥形管接头（11）及与锥形管接头（11）螺纹连接的锁紧螺母（12）；所述锥形管接头（11）的结构中包括与FRP管材的扩口端相配合的锥形连接端（11-1）、与锁紧螺母（12）配合的外螺纹连接部（11-3）及设在锥形连接端（11-1）外表面的螺旋连接凹槽（11-2）；所述锁紧螺母（12）的结构中包括与锥形管接头（11）的外螺纹连接部（11-3）相配合的内螺纹连接部（12-1）以及与锥形管接头（11）的锥形连接端（11-1）配合形成喇叭状空腔的锥形压紧部（12-2）。
7.根据权利要求6所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：在锥形压紧部（12-2）的内壁设有螺旋自锁凹槽（12-3），所述螺旋自锁凹槽（12-3）的螺旋方向与内螺纹连接部（12-1）螺纹的螺旋方向相同、与螺旋连接凹槽（11-2）的螺旋方向相反。
8.根据权利要求7所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：在锥形压紧部（12-2）的末端螺纹连接有锁紧锥套（13），在锁紧锥套（13）的锥形内壁设有螺旋锁紧凹槽（13-1），螺旋锁紧凹槽（13-1）的螺旋方向、锁紧锥套（13）与锥形压紧部（12-2）螺纹处螺纹的螺旋方向及螺旋连接凹槽（11-2）的螺旋方向一致，螺旋锁紧凹槽（13-1）与螺旋自锁凹槽（12-3）配合形成锁紧螺母的自锁结构。
9.根据权利要求1所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：在盖梁（2）的顶部两侧分别固定有抗震挡块（1），所述抗震挡块（1）是由钢板弯折成，其截面呈梯形。
10.根据权利要求1-9任一项所述的拼装式钢制组合桥墩，其特征在于：在盖梁（2）与钢拱肋（4）间设置有分配立柱（3）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170818 |