CN109403206A - 一种装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩及其制备方法，包括圆端型的内钢管和混凝土，还包括与内钢管同心布置的圆端型的外钢管，所述混凝土浇筑在内、外钢管之间，在内钢管的直线段与外钢管的直线段之间均布有若干横隔板，在内钢管圆弧段的外壁上绕其轴心均布有若干角钢加劲肋，在外钢管的外部沿其表面通长布置有不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管，在该套管端部布置有预应力套环。本发明由于截面开展，在同样自重情况下其抗弯刚度较大，因而在弯矩较大的情况下可以更好地发挥材料的力学性能，承载力高，具有较好的塑性、韧性和耐火性能，施工工序少，加快了施工速度，且可在工厂加工完成，有助于实现工厂化。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构构件技术领域，尤其涉及一种装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩及其制备方法。
背景技术
桥梁作为生命线工程的重要组成部分，是交通枢纽的“咽喉”，桥梁的破坏将导致生命线的中断，造成的损失不可估量。桥墩是桥梁的主要承重和抗侧力构件，桥墩的破坏往往会引起桥梁的整体倒塌。
而在长期的使用实践中，我们发现目前的钢筋混凝土桥墩主要存在以下问题：
1、传统的钢筋混凝土桥墩，自重大、抗弯承载力不足且其抗剪能力较差，导致剪切破坏先于延性的弯曲破坏，致使桥墩发生脆性破坏。
2、圆钢管和矩形钢管混凝土桥墩由于其截面的特点，其抗弯承载力和延性较差，其抗震能力也较差，大部分钢管混凝土桥墩墩底容易出现局部鼓曲，导致钢管撕裂破坏，同时圆钢管混凝土桥墩节点施工复杂，导致施工过程繁琐且不经济。
3、圆端型钢管混凝土桥墩虽增加了桥面外刚度，弥补了桥梁结构的横桥向刚度远低于其顺桥向刚度的问题，但是普通的圆端型混凝土桥墩，其外套钢管不能对其核心混凝土产生有效地约束。
4、普通中空夹层钢管混凝土桥墩，虽克服了一般钢管混凝土桥墩自重大和抗弯承载能力不足的缺点，但是由于核心混凝土膨胀对内钢管产生的环向拉力作用，内钢管容易发生局部屈曲，从而导致与核心混凝土之间产生脱空现象。
5、普通中空圆端型钢管混凝土桥墩，当内、外钢管受到核心混凝土膨胀产生的环向拉力作用或者外力作用时，由于整体构件的直线段纵向刚度较小，直线段内、外钢管容易发生局部屈曲，导致整体构件承载能力下降。
6、在钢管混凝土桥墩的实际使用过程中，钢管因其耐腐蚀性能差，容易发生锈蚀，影响了构件的耐久性和力学性能，限制了此类构件的使用范围。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够增强钢管对核心混凝土的约束作用，降低脱开现象，提高抗弯承载力和抗震性能，增强耐久性和力学性能的装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩及其制备方法。
本发明提供的这种装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩，包括圆端型的内钢管和混凝土，还包括与内钢管同心布置的圆端型的外钢管，所述混凝土浇筑在内、外钢管之间，在内钢管的直线段与外钢管的直线段之间均布有若干横隔板，在内钢管圆弧段的外壁上绕其轴心均布有若干角钢加劲肋，在外钢管的外部沿其表面通长布置有不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管，在该套管端部布置有预应力套环。
为提高构件的抗震防烈效果，增加使用寿命，在所述套管与外钢管之间填充有夹层材料。
为使本发明可与基础更好的连接并防止整体失稳，在内钢管、外钢管和套管底部固接有底座板，在该底座板与套管之间均布有加劲肋。
为使轴向承载力的分布更强，所述角钢加劲肋沿内钢管的轴线布置。
本发明还提供了一种适用于上述装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩的制备方法，包括如下步骤：
a、在内钢管的直线段的外壁上均匀固接上若干横隔板，在内钢管的圆弧段的外壁上绕其轴心均匀固接若干角钢加劲肋；
b、在内钢管外同心套装上外钢管，外钢管直线段处的内壁与各横隔板对接；
c、在外钢管外部套装不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管；
d、在套管端部固接上预应力套环；
e、将混凝土浇筑在内钢管与外钢管之间，混凝土与横隔板和角钢加劲肋胶结形成钢筋混凝土。
在所述步骤a中，各角钢加劲肋的一直角边与内钢管圆弧段的外壁固接并沿内钢管径向布置。
在所述步骤a中，在内钢管直线段的起始处和结尾处均布置有一横隔板。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）通过在内钢管圆弧段的外壁上设置角钢加劲肋，对内钢管起支撑作用，防止混凝土对内钢管的挤压引起的破坏，提高了内钢管的稳定性。
（2）通过横隔板将外钢管和内钢管有效的连接起来，能够防止外钢管和内钢管发生局部屈曲和失稳破坏，从而提高了桥墩的整体受力性能，同时增加了钢管对混凝土的套箍能力，使混凝土处于三向受压状态，提高了核心混凝土强度，可以充分发挥两种材料的自身优势，提高了桥墩的承载力；利用横隔板将内、外钢管之间的腔体分隔成若干独立的腔室，形成多腔室的结构，增加了顺桥向刚度，提高了桥墩的承载力，改善传统钢筋混凝土桥墩的延性并提高桥墩的轴压比限值。
（3）在外钢管上套设不与外钢管端部及梁柱节点连接的套管，可在受载初期提供侧向约束力，增强外钢管对混凝土的约束能力，避免了荷载较小时内钢管和外钢管与混凝土之间的脱开；可避免钢管的局部屈曲问题，同时可更有效的约束混凝土,减轻了混凝土破坏的现象；当构件遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可对构件进行局部修复加固，使构件继续使用。
（4）采用不同材质的钢材制成套管，将大幅度改善本发明的耐腐蚀性能，减少防腐处理工序，使构件的的耐久性和力学性能能够充分发挥，可用于潮湿、腐蚀性介质强等特殊环境中使用。
（5）通过在套管端部设置预应力套环，可在受载初期，防止内、外钢管的端部与混凝土脱空，加强端部约束；同时提供侧向约束力，增加外钢管对混凝土的约束能力，有效的防止混凝土与内钢管和外钢管产生脱空现象，提高了整体的稳定性和承载力。
本发明由于截面开展，在同样自重情况下其抗弯刚度较大，因而在弯矩较大的情况下可以更好地发挥材料的力学性能，承载力高，具有较好的塑性、韧性和耐火性能，施工工序少，加快了施工速度，且可在工厂加工完成，有助于实现工厂化。
附图说明
图1为本发明的轴侧结构示意图。
图2为图1中A-A处剖视放大结构示意图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、内钢管；2、混凝土；3、外钢管；4、横隔板；5、角钢加劲肋；6、套管；7、预应力套环；8、夹层材料；9、底座板；10、加劲肋；11、螺栓孔；12、腔室。
具体实施方式
从图1和图2可以看出，本发明这种装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩，包括圆端型的的内钢管1、混凝土2、圆端型的外钢管3、横隔板4、角钢加劲肋5、圆端型的套管6和预应力套环7，
外钢管3套装在内钢管1外并与内钢管1同心布置，
各横隔板4沿内钢管1的轴线均匀焊接在内钢管1的直线段的外壁上并与外钢管3的直线段的内壁无缝连接，各横隔板4将内钢管1与外钢管2之间的腔体分隔成若干独立的腔室12，
各角钢加劲肋5沿内钢管1的轴线垂直焊接在内钢管1的圆弧段的外壁上，各角钢加劲肋5绕内钢管圆弧段的轴心均布布置，
混凝土2浇筑在内钢管1与外钢管3之间并与横隔板44、角钢加劲肋5胶结连接成钢筋混凝土，
套管6套设在外钢管3外，在套管6与外钢管3之间填充有夹层材料8，套管6的长度小于外钢管3，夹层材料8的长度与套管6相同，套管6和夹层材料8均沿外钢管3表面通长布置并不与外钢管3的端部及梁柱节点连接，
预应力套环7固接在套管6端部。
从图1和图2还可以看出，本发明还包括固接内钢管1、外钢管3和套管6底部的底座板9，该底座板9可使整个桥墩能够与基础更好的相连，其作用是把本发明固定于基础，并把本发明承受的内力传给基础，提高桥墩的承载能力，有效抑制底部钢管鼓曲；为使底座板9与套管6更好的相连，防止整体失稳，在底座板9的上表面与套管6的外壁之间均匀固接有若干加劲肋10，在底座板9上留有螺栓孔11。
如图1和图2所示，本发明这种装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩的制备方法，包括如下步骤：
a、在内钢管1直线段的外壁上均匀焊接若干横隔板4，各横隔板4沿内钢管1的轴线布置，其中，在内钢管1直线段的起始处和结尾处均布置有一横隔板4；在内钢管1圆弧段的外壁上绕圆弧的轴心均匀固接若干角钢加劲肋5，各角钢加劲肋5沿内钢管1的轴线布置，各角钢加劲肋5的一直角边沿内钢管1径向布置并与内钢管1的外壁通过焊接连接；
b、将上步中的内钢管1垂直固接在底座板9的中心，将外钢管3套装在内钢管1外并与底座板9垂直固接，外钢管3与内钢管1同心布置，外钢管3直线段处的内壁与各横隔板4的外侧端对接，各横隔板4将内钢管1与外钢管2之间的腔体分隔成若干独立的腔室12；
c、将套管6和夹层材料8由外至内依次套装在外钢管3外部，套管6和夹层材料8均不与外钢管3的端部及梁柱节点连接，套管6底部与底座板9垂直固接；
d、将预应力套环7固接在套管6上端部；
e、将混凝土2浇筑在内钢管1与外钢管3之间各腔室12中，混凝土2与横隔板4 和角钢加劲肋5胶结形成钢筋混凝土；
f、在底座板9的上表面与套管6的外壁之间均匀固接十二个加劲肋10。
Claims (7)
1.一种装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩，包括圆端型的内钢管(1)和混凝土(2)，其特征在于：还包括与内钢管同心布置的圆端型的外钢管(3)，所述混凝土浇筑在内、外钢管之间，在内钢管的直线段与外钢管的直线段之间均布有若干横隔板(4)，在内钢管圆弧段的外壁上绕其轴心均布有若干角钢加劲肋(5)，在外钢管的外部沿其表面通长布置有不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管(6)，在该套管端部布置有预应力套环(7)。
2.根据权利要求1所述的装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩，其特征在于：在所述套管与外钢管之间填充有夹层材料(8)。
3.根据权利要求1所述的装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩，其特征在于：在内钢管、外钢管和套管底部固接有底座板(9)，在该底座板与套管之间均布有加劲肋(10)。
4.根据权利要求1所述的装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩，其特征在于：所述角钢加劲肋沿内钢管的轴线布置。
5.一种如权利要求1至4任一所述的装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、在内钢管(1)的直线段的外壁上均匀固接上若干横隔板(4)，在内钢管的圆弧段的外壁上绕其轴心均匀固接若干角钢加劲肋(5)；
b、在内钢管外同心套装上外钢管(3)，外钢管直线段处的内壁与各横隔板对接；
c、在外钢管外部套装不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管(6)；
d、在套管端部固接上预应力套环(7)；
e、将混凝土(2)浇筑在内钢管与外钢管之间，混凝土与横隔板和角钢加劲肋胶结形成钢筋混凝土。
6.根据权利要求5所述的装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，各角钢加劲肋的一直角边与内钢管圆弧段的外壁固接并沿内钢管径向布置。
7.根据权利要求5所述的装配式中空多腔圆端型钢管混凝土桥墩的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，在内钢管直线段的起始处和结尾处均布置有一横隔板。
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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 |
Application publication date: 20190301 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |