CN107988896A - 一种中空夹层钢管混凝土桥墩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及结构工程领域，公开了一种中空夹层钢管混凝土桥墩，其包括桥墩基础和中空夹层钢管混凝土柱，桥墩基础的顶部预留有水平位移限位槽，中空夹层钢管混凝土柱的底部置于水平位移限位槽内，中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁与桥墩基础之间设置有间隙；中空夹层钢管混凝土桥墩还包括用于连接桥墩基础和中空夹层钢管混凝土柱的连接组件，连接组件包括抗弯锚固预应力钢筋以及设置在中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁上的锚固端头，抗弯锚固预应力钢筋的下端与桥墩基础连接，抗弯锚固预应力钢筋的上端与锚固端头连接。本发明所提供的中空夹层钢管混凝土桥墩可以实现隔震和自复位，且现场无需焊接或浇筑，施工方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程领域，具体涉及一种中空夹层钢管混凝土桥墩。
背景技术
中空夹层钢管混凝土柱因其外钢管对夹层混凝土的约束和内钢管对夹层混凝土的支撑作用，而表现出优于钢筋混凝土结构的力学性能，进而可应用于工业与民用建筑、桥梁、塔架等结构中。目前工程应用中，组合柱构件多以深埋和锚栓的刚性连接方法连接至基础。现场施工流程复杂、施工耗时较长、建筑工业化程度较低。并且刚性连接约束构件底部水平方向位移，而构件底部位置在地震作用下受剪力大，若仅依靠构件材料自身强度和延性抵抗水平地震力，易遭破坏。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种中空夹层钢管混凝土桥墩，以解决现有结构容易在地震下破坏，且柱脚施工方法耗时耗工较大的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种中空夹层钢管混凝土桥墩，其包括桥墩基础和中空夹层钢管混凝土柱，所述桥墩基础的顶部预留有水平位移限位槽，所述中空夹层钢管混凝土柱的底部置于所述水平位移限位槽内，所述中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁与所述桥墩基础之间设置有间隙；所述中空夹层钢管混凝土桥墩还包括用于连接所述桥墩基础和所述中空夹层钢管混凝土柱的连接组件，所述连接组件包括抗弯锚固预应力钢筋以及设置在所述中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁上的锚固端头，所述抗弯锚固预应力钢筋的下端与所述桥墩基础连接，所述抗弯锚固预应力钢筋的上端与所述锚固端头连接。
其中，所述水平位移限位槽内设置有隔震支座，所述中空夹层钢管混凝土柱的底部置于所述隔震支座上方。
其中，所述锚固端头的数量为多个，多个所述锚固端头间隔分布在所述中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁的周向上。
其中，所述锚固端头位于所述中空夹层钢管混凝土柱的中下部。
其中，所述中空夹层钢管混凝土柱包括端板以及套设在一起的外钢管和内钢管，且所述外钢管和所述内钢管的底部均与所述端板连接，所述外钢管和所述内钢管之间设置有夹层混凝土。
其中，所述外钢管的轴线和所述内钢管的轴线共线。
其中，所述锚固端头通过焊接的方式固定在所述外钢管的管壁上。
其中，所述外钢管和所述内钢管的横截面采用圆形、矩形、多边形或椭圆形。
其中，所述锚固端头均采用普通钢材、高强钢材、耐火耐候钢或不锈钢制成。
其中，所述锚固端头、所述外钢管和所述内钢管采用普通钢材、高强钢材、耐火耐候钢或不锈钢制成；所述夹层混凝土采用普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
其中，所述抗弯锚固预应力钢筋采用高强钢筋、钢绞线或碳纤维筋制成。
(三)有益效果
本发明所提供的中空夹层钢管混凝土桥墩通过在桥墩基础上预留有水平位移限位槽，现场施工过程中，槽内首先放置隔震支座，起重设备吊装工厂内预制的中空夹层钢管混凝土柱放置于隔震支座上，且处于该水平位移限位槽内，并使得与桥墩基础连接的抗弯锚固预应力钢筋穿过中空夹层钢管混凝土柱上的锚固端头后使用锚具进行锚固和预应力施加。由于中空夹层钢管混凝土桥墩锚固位置上移，且中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁与桥墩基础之间设置有间隙，因而使得中空夹层钢管混凝土柱底部水平方向位移约束被放松，从而使得该桥墩在保证抗弯性能的前提下，放松水平位移约束，提升抗震性能，此外，该装置现场无需焊接或浇筑，施工方便快捷。
此外，在水平位移限位槽中设有例如橡胶制成的隔震支座，中空夹层钢管混凝土柱置于隔震支座上方。由于中空夹层钢管混凝土柱和桥墩基础之间设置隔震支座，因而使得该桥墩抗震性能增强。
附图说明
图1是根据本发明的一种中空夹层钢管混凝土桥墩的优选实施例的结构示意图；
图2是图1中的中空夹层钢管混凝土桥墩的纵剖面示意图；
图3是图1中的中空夹层钢管混凝土桥墩的爆炸示意图。
图中，1：内钢管；2：夹层混凝土；3：外钢管；4：锚具；5：锚固端头；6：抗弯锚固预应力钢筋；7：水平位移限位槽；8：端板；9：隔震支座；10：桥墩基础。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接等；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1至图3示出了根据本发明的一种中空夹层钢管混凝土桥墩的一个优选实施例。如图所示，该中空夹层钢管混凝土桥墩包括桥墩基础10和中空夹层钢管混凝土柱，桥墩基础10的顶部预留有水平位移限位槽7，中空夹层钢管混凝土柱的底部置于该水平位移限位槽7内，且中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁与桥墩基础10之间设置有间隙，其中，该间隙优选为10-20mm。该中空夹层钢管混凝土桥墩还包括用于连接桥墩基础10和中空夹层钢管混凝土柱的连接组件，该连接组件包括抗弯锚固预应力钢筋6以及设置在中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁上的锚固端头5，其中抗弯锚固预应力钢筋6的下端与桥墩基础10连接，优选抗弯锚固预应力钢筋6与桥墩基础10的钢筋笼一起绑扎，整体浇筑形成。锚固端头5上设置有与抗弯锚固预应力钢筋6配合的通孔，以使得抗弯锚固预应力钢筋6穿过锚固端头5上的通孔，并在锚固端头5上端使用锚具4施加预应力并锚固。锚固端头5可采用普通钢材、高强钢材、耐火耐候钢或不锈钢制成。抗弯锚固预应力钢筋6可采用高强钢筋、钢绞线或碳纤维筋制成。
本发明所提供的中空夹层钢管混凝土桥墩通过在桥墩基础10上预留有水平位移限位槽7，现场施工过程中，起重设备吊装工厂内预制的中空夹层钢管混凝土柱放置于该水平位移限位槽7内的隔震垫层上，并使得抗弯锚固预应力钢筋6穿过中空夹层钢管混凝土柱上的锚固端头5后使用锚具4进行锚固和预应力施加。由于中空夹层钢管混凝土桥墩锚固位置上移，且中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁与桥墩基础10之间设置有间隙，因而使得中空夹层钢管混凝土柱底部水平方向位移约束被放松，从而使得该桥墩在保证抗弯性能的前提下，放松水平位移约束，提升抗震性能。此外，该装置现场无需焊接或浇筑，施工方便快捷。
优选地，在水平位移限位槽7中设有例如橡胶制成的隔震支座9，中空夹层钢管混凝土柱置于隔震支座9上方。由于中空夹层钢管混凝土柱和桥墩基础10之间设置隔震支座9，因而使得该桥墩抗震性能增强。
在该实施例中，锚固端头5的数量为6个，6个锚固端头5间隔分布在中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁的周向上。需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本发明的其它一些实施例中，锚固端头5的数量也可以为其它数值，例如3个、4个、5个等。优选多个锚固端头5等间隔分布在中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁的同一圆周的周向上。
进一步地，优选锚固端头5位于中空夹层钢管混凝土柱的中下部，以减少与其配合的抗弯锚固预应力钢筋6的长度，进而降低制造成本。
在该实施例中，中空夹层钢管混凝土柱包括端板8以及套设在一起的外钢管3和内钢管1，且外钢管3和内钢管1的底部均与端板8连接，外钢管3和内钢管1之间设置有夹层混凝土2。其中，外钢管3和内钢管1可采用普通钢材、高强钢材、耐火耐候钢或不锈钢制成。夹层混凝土2可采用普通混凝土或高强混凝土。
在该实施例中，锚固端头5通过焊接的方式固定在外钢管3的管壁上。而需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本发明的其它一些实施例中亦可使用其他连接方法，例如通过螺栓固定在外钢管3的管壁上。
此外，在该实施例中，外钢管3和内钢管1的横截面为圆形，然而需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本发明的其它一些实施例中，外钢管3和内钢管1的横截面也可以为矩形、多边形或椭圆形等，不管外钢管3和内钢管1的横截面采用哪种形状，优选外钢管3的轴线和内钢管1的轴线共线。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，包括桥墩基础和中空夹层钢管混凝土柱，所述桥墩基础的顶部预留有水平位移限位槽，所述中空夹层钢管混凝土柱的底部置于所述水平位移限位槽内，所述中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁与所述桥墩基础之间设置有间隙；所述中空夹层钢管混凝土桥墩还包括用于连接所述桥墩基础和所述中空夹层钢管混凝土柱的连接组件，所述连接组件包括抗弯锚固预应力钢筋以及设置在所述中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁上的锚固端头，所述抗弯锚固预应力钢筋的下端与所述桥墩基础连接，所述抗弯锚固预应力钢筋的上端与所述锚固端头连接。
2.根据权利要求1所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述水平位移限位槽内设置有隔震支座，所述中空夹层钢管混凝土柱的底部置于所述隔震支座上方。
3.根据权利要求1所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述锚固端头的数量为多个，多个所述锚固端头间隔分布在所述中空夹层钢管混凝土柱的外侧壁的周向上。
4.根据权利要求1所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述锚固端头位于所述中空夹层钢管混凝土柱的中下部。
5.根据权利要求1所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述中空夹层钢管混凝土柱包括端板以及套设在一起的外钢管和内钢管，且所述外钢管和所述内钢管的底部均与所述端板连接，所述外钢管和所述内钢管之间设置有夹层混凝土。
6.根据权利要求5所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述外钢管的轴线和所述内钢管的轴线共线。
7.根据权利要求5所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述锚固端头通过焊接的方式固定在所述外钢管的管壁上。
8.根据权利要求5所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述外钢管和所述内钢管的横截面采用圆形、矩形、多边形或椭圆形。
9.根据权利要求5所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述锚固端头、所述外钢管和所述内钢管采用普通钢材、高强钢材、耐火耐候钢或不锈钢制成；所述夹层混凝土采用普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的中空夹层钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述抗弯锚固预应力钢筋采用高强钢筋、钢绞线或碳纤维筋制成。
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