CN107938498B - 组装式钢桥墩墩柱及组装式门式钢桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组装式钢桥墩墩柱及组装式门式钢桥墩，包括第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱及与第二墩柱同轴并分别设置于第二墩柱两端的耗能柱；所述第一墩柱、第二墩柱及第三墩柱依次同轴设置；所述第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱及耗能柱内部做空心设置。应用本技术方案实现方便组装及在部件受损时及时更换受损部件，实现桥梁的快速修复效果。

Description

组装式钢桥墩墩柱及组装式门式钢桥墩

技术领域

本发明涉及一种桥墩技术的领域，具体是指一种组装式钢桥墩墩柱及组装式门式钢桥墩。

背景技术

众所周知，随着我国经济的飞速发展随着经济发展，基础设施建设数量已十分庞大。国内外发生过的多次地震都表明，桥梁结构作为交通生命线中的重要组成部分，对灾后急救和恢复重建起关键作用。但是，传统的门式桥墩多采用钢筋混凝土结构形式，钢筋混凝土门式桥墩自重大、延性差，施工难度大，施工周期长，修复难度大、成本高。在强震发生后均破坏严重且难以快速修复，给震后抢险救灾造成极大困难以及巨大的间接损失。桥梁的抗震性能越来越受到人们的重视。因此，如何快速实现桥梁的灾后修复，减少损失是人们目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种组装式钢桥墩墩柱及组装式门式钢桥墩；组装形成的钢桥墩易于生产，方便组装及在部件受损时及时更换受损部件，实现桥梁的快速修复效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种组装式钢桥墩墩柱，包括第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱及与第二墩柱同轴并分别设置于第二墩柱两端的耗能柱；所述第一墩柱、第二墩柱及第三墩柱依次同轴设置；所述第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱及耗能柱内部做空心设置；

第二墩柱靠近横梁的一端上的耗能柱为第一耗能柱；第二墩柱远离横梁的一端上的耗能柱为第二耗能柱；所述第一耗能柱、第二耗能柱所用钢材钢号不同；

所述第二墩柱的两端、第一耗能柱的两端、第二耗能柱的两端、第一墩柱靠近第二墩柱的一端、第三墩柱靠近第二墩柱的一端均设置有加劲板；所述加劲板沿垂直于中心轴方向设置；所述加劲板与第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱、第一耗能柱及第二耗能柱通过焊接固定。

所述加劲板沿平行于中心轴方向设置有贯穿孔；第一墩柱与第一耗能柱之间、第二墩柱与第一耗能柱及第二耗能柱之间、第三墩柱与第二耗能柱之间通过连接螺栓穿过贯穿孔再配合螺母连接固定；

所述第一耗能柱、第二耗能柱的内侧壁分别有若干条沿平行于中心轴方向延伸设置的第一加劲肋、第二加劲肋；所述第一加劲肋、第二加劲肋所用钢材钢号不同。

在一较佳的实施例中，还包括底座，所述底座沿中心轴方向设置有一容置腔，用于容置第三墩柱。

在一较佳的实施例中，所述底座还包括第一底板、第二底板；所述第一底板、第二底板沿垂直于中心轴方向设置；所述第一底板与第三墩柱沿中心轴方向通过焊接连接；所述第二底板沿中心轴方向焊接于容置腔内；所述第一底板、第二底板沿平行于中心轴方向设置有让位孔；地脚螺栓穿过让位孔后，配合地脚螺母锁紧固定。

在一较佳的实施例中，所述第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱、第一耗能柱及第二耗能柱形状均呈长方体状。

在一较佳的实施例中，所述第一加劲肋、第二加劲肋数量均设置为4。

在一较佳的实施例中，所述第一耗能柱、第二耗能柱沿中心轴方向的长度是第二墩柱沿垂直于中心轴方向的横截面直径长度的1.0至1.2倍。

在一较佳的实施例中，所述第一耗能柱及第一加劲肋所用钢材钢号为Q235；所述第二耗能柱及第二加劲肋所用钢材钢号为Q460。

在一较佳的实施例中，所述第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱所用钢材钢号为Q345。

本发明还提供了一种组装式门式钢桥墩，采用了两个上述组装式钢桥墩墩柱，还包括横梁，两个所述的第一墩柱远离第一耗能柱的一端分别焊接于横梁的两端同侧位置。

在一较佳的实施例中，所述横梁两端分别设置有容置槽；所述第一墩柱远离第一耗能柱的一端置于容置槽内焊接固定。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

1.通过设置钢桥墩，使桥梁自重减轻、承载能力增高、抗震性能更佳。将桥墩分为第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱、第一耗能柱及第二耗能柱，并通过螺栓连接固定，方便拆装，哪一部位发生损坏可及时更换，简单便捷。且此设计实现了工厂化制造、装配化施工，在建设桥梁时，这些部件可在工厂生产后再运输至施工现场，有效地缩短了施工工期，改善了现场作业条件，使施工安全性和质量得到有效控制，并使施工对城市生态环境和交通的影响减到最小。不仅可以实现桥梁等生命线工程震后快速修复、灾区快速快速抢险救灾，而且提升城市灾后重建能力促进城市可持续发展。此外，钢结构材料可循环利用，是可持续发展的绿色环保型材料。钢桥墩的生产也较快且符合我国的科学发展观，易于回收重新加工利用且绿色环保，减少了施工期间的空气污染。

2.当桥梁正在被破坏时，损耗首先会出现在主要墩柱的顶部和根部，即第一耗能柱与第二耗能柱所在位置，通过在第一耗能柱、第二耗能柱设置不同钢号的钢材质，使地震来临时，大部分能量集中于第一耗能柱、第二耗能柱，避免了第一耗能柱、第二耗能柱以外的区域发生局部扭曲和超低周疲劳破坏，提高整个钢桥墩的抗震性能。

3.通过设置第一加劲肋、第二加劲肋实现防止耗能柱内壁发生弯曲屈曲，形成合理的受力区格，可充分发挥耗能柱内壁减压屈服耗能能力。

附图说明

图1为本发明优选实施例中组装式门式钢桥墩整体透视示意图；

图2为本发明优选实施例中组装式门式钢桥墩第三墩柱与底座连接透视示意图；

图3为本发明优选实施例中组装式门式钢桥墩第一耗能柱及第二耗能柱俯视图示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种组装式门式钢桥墩，参考图1至3，包括两个组装式钢桥墩墩柱，所述组装式钢桥墩墩柱包括第一墩柱1、第二墩柱2、第三墩柱3及与第二墩柱2同轴并分别设置于第二墩柱2两端的耗能柱；所述第一墩柱1、第二墩柱2及第三墩柱3依次同轴设置且所用钢材钢号为Q345；所述第一墩柱1、第二墩柱2、第三墩柱3及耗能柱内部做空心设置；

第二墩柱2靠近横梁8的一端上的耗能柱为第一耗能柱4；第二墩柱2远离横梁8的一端上的耗能柱为第二耗能柱5；所述第一耗能柱4、第二耗能柱5所用钢材钢号不同；所述第一耗能柱4所用钢材钢号为Q235；所述第二耗能柱5所用钢材钢号为Q460。

所述第二墩柱2的长度明显长于第一墩柱1及第三墩柱3，所述第二墩柱2为整个组装式钢桥墩墩柱的主体部分；在组装式钢桥墩墩柱的主体部分的两端设置第一耗能柱4、第二耗能柱5使得当桥梁正在被破坏时，损耗首先会出现在主要第二墩柱2的顶部和根部，即第一耗能柱4与第二耗能柱5所在位置，通过在第一耗能柱4、第二耗能柱5设置不同钢号的钢材质，使地震来临时，大部分能量集中于第一耗能柱4、第二耗能柱5，避免了第一耗能柱4、第二耗能柱5以外的区域发生局部扭曲和超低周疲劳破坏，提高整个钢桥墩的抗震性能。

各个墩柱与耗能柱之间的连接关系具体为：

所述第二墩柱2的两端、第一耗能柱4的两端、第二耗能柱5的两端、第一墩柱1靠近第二墩柱2的一端、第三墩柱3靠近第二墩柱2的一端均设置有加劲板61；所述加劲板61沿垂直于中心轴方向设置；所述加劲板61与第一墩柱1、第二墩柱2、第三墩柱3、第一耗能柱4及第二耗能柱5通过焊接固定。

所述加劲板61沿平行于中心轴方向设置有贯穿孔；第一墩柱1与第一耗能柱4之间、第二墩柱2与第一耗能柱4及第二耗能柱5之间、第三墩柱3与第二耗能柱5之间通过连接螺栓63穿过贯穿孔再配合连接螺母62连接固定。通过螺栓连接固定，方便拆装，哪一部位发生损坏可及时更换，简单便捷。且此设计实现了工厂化制造、装配化施工，在建设桥梁时，这些部件可在工厂生产后再运输至施工现场，有效地缩短了施工工期，改善了现场作业条件，使施工安全性和质量得到有效控制，并使施工对城市生态环境和交通的影响减到最小。不仅可以实现桥梁等生命线工程震后快速修复、灾区快速快速抢险救灾，而且提升城市灾后重建能力促进城市可持续发展。

为了防止耗能柱内壁发生弯曲屈曲，形成合理的受力区格，充分发挥耗能柱内壁减压屈服耗能能力。所述第一耗能柱4、第二耗能柱5的内侧壁有若干条沿平行于中心轴方向延伸设置的加劲肋450；分别为第一加劲肋、第二加劲肋；所述第一加劲肋所用钢材钢号为Q235；所述第二加劲肋所用钢材钢号为Q460。

为了使钢桥墩更好地固定，所述组装式钢桥墩墩柱还包括底座70，所述底座70沿中心轴方向设置有一容置腔75，用于容置第三墩柱3。

所述底座70与第三墩柱3的连接关系具体为：所述底座70还包括第一底板71、第二底板72；所述第一底板71、第二底板72沿垂直于中心轴方向设置；所述第一底板71与第三墩柱3沿中心轴方向通过焊接连接；所述第二底板72沿中心轴方向焊接于容置腔75内；所述第一底板71、第二底板72沿平行于中心轴方向设置有让位孔；地脚螺栓73穿过让位孔后，配合地脚螺母74锁紧固定。

本实施例中，所述第一墩柱1、第二墩柱2、第三墩柱3、第一耗能柱4及第二耗能柱5形状均呈长方体状。此处仅为本实施例中举例说明而已，实际应用中可以根据施工设计方案选择不同形状的墩柱和耗能柱，不应以此限定本发明的保护范围。

本实施例中，所述第一加劲肋、第二加劲肋数量均设置为4，分别设置于长方体内壁面上，间隔均匀。第一加劲肋、第二加劲肋在第一耗能柱4及第二耗能柱5每一个内表面上分别设置一个，实际应用中可以根据施工设计方案也可以在每一个内表面上设置两个或更多的第一加劲肋、第二加劲肋。

第一耗能柱4、第二耗能柱5的长度要求为：所述第一耗能柱4、第二耗能柱5沿中心轴方向的长度是第二墩柱2沿垂直于中心轴方向的横截面直径长度的1.0至1.2倍。桥梁结构的整体延性能力一般是通过桥墩塑性铰区的转动能力获得；对于工程中常用的上部结构放置在支座上的门式桥墩，塑性铰区可能出现在墩柱根部或顶部即第一耗能柱4、第二耗能柱5所在区域。在门式钢桥墩根部和顶部区域均设置特定的可更换耗能区，进而研发出可恢复功能的新型装配式门式钢桥墩。可更换耗能部件是提高新型门式钢桥墩抗震性能的关键构件，地震作用下核心耗能部件第一耗能柱4、第二耗能柱5与桥墩壁板的屈曲相互耦联，致使此类门式钢桥墩的破坏机理和传力机制尤为复杂。实际上，改变了门式钢桥墩的传力机理和破坏模式。我们根据经验定出第一耗能柱4、第二耗能柱5的大致范围为横截面直径长度的1.0至1.2倍。另外由于墩柱的主要能量聚集地就是在桥墩的顶端和低端，这样基本可以保证其耗能区所处位置处于塑性铰区范围之内。

组装式门式钢桥墩还包括横梁8，两个所述的第一墩柱1远离第一耗能柱4的一端分别焊接于横梁8的两端同侧位置。

横梁8与第一墩柱1的连接关系具体为：所述横梁8两端分别设置有容置槽；所述第一墩柱1远离第一耗能柱4的一端置于容置槽内焊接固定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种组装式钢桥墩墩柱，其特征在于包括第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱及与第二墩柱同轴并分别设置于第二墩柱两端的耗能柱；所述第一墩柱、第二墩柱及第三墩柱依次同轴设置；所述第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱及耗能柱内部做空心设置；

第二墩柱靠近横梁的一端上的耗能柱为第一耗能柱；第二墩柱远离横梁的一端上的耗能柱为第二耗能柱；所述第一耗能柱、第二耗能柱所用钢材钢号不同；

所述第二墩柱的两端、第一耗能柱的两端、第二耗能柱的两端、第一墩柱靠近第二墩柱的一端、第三墩柱靠近第二墩柱的一端均设置有加劲板；所述加劲板沿垂直于中心轴方向设置；所述加劲板与第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱、第一耗能柱及第二耗能柱通过焊接固定；

所述加劲板沿平行于中心轴方向设置有贯穿孔；第一墩柱与第一耗能柱之间、第二墩柱与第一耗能柱及第二耗能柱之间、第三墩柱与第二耗能柱之间通过连接螺栓穿过贯穿孔再配合螺母连接固定；

所述第一耗能柱、第二耗能柱的内侧壁分别有若干条沿平行于中心轴方向延伸设置的第一加劲肋、第二加劲肋；所述第一加劲肋、第二加劲肋所用钢材钢号不同；

所述第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱、第一耗能柱及第二耗能柱形状均呈长方体状；

所述第一墩柱远离第一耗能柱的一端伸入到横梁内并焊接固定。

2.根据权利要求1所述的组装式钢桥墩墩柱，其特征在于还包括底座，所述底座沿中心轴方向设置有一容置腔，用于容置第三墩柱。

3.根据权利要求2所述的组装式钢桥墩墩柱，其特征在于，所述底座还包括第一底板、第二底板；所述第一底板、第二底板沿垂直于中心轴方向设置；所述第一底板与第三墩柱沿中心轴方向通过焊接连接；所述第二底板沿中心轴方向焊接于容置腔内；所述第一底板、第二底板沿平行于中心轴方向设置有让位孔；地脚螺栓穿过让位孔后，配合地脚螺母锁紧固定。

4.根据权利要求1所述的组装式钢桥墩墩柱，其特征在于，所述第一加劲肋、第二加劲肋数量均设置为4。

5.根据权利要求1所述的组装式钢桥墩墩柱，其特征在于，所述第一耗能柱、第二耗能柱沿中心轴方向的长度是第二墩柱沿垂直于中心轴方向的横截面直径长度的1.0至1.2倍。

6.根据权利要求1所述的组装式钢桥墩墩柱，其特征在于，所述第一耗能柱及第一加劲肋所用钢材钢号为Q235；所述第二耗能柱及第二加劲肋所用钢材钢号为Q460。

7.根据权利要求1所述的组装式钢桥墩墩柱，其特征在于，所述第一墩柱、第二墩柱、第三墩柱所用钢材钢号为Q345。

8.一种组装式门式钢桥墩，其特征在于采用了两个上述权利要求1至7中任意一项所述的组装式钢桥墩墩柱，还包括横梁，两个所述的第一墩柱远离第一耗能柱的一端分别焊接于横梁的两端同侧位置。

9.根据权利要求8所述的组装式门式钢桥墩，其特征在于，所述横梁两端分别设置有容置槽；所述第一墩柱远离第一耗能柱的一端置于容置槽内焊接固定。