CN202626822U - 具有自复位功能的钢管混凝土桥墩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了桥梁工程中钢管混凝土桥墩技术领域的具有自复位功能的钢管混凝土桥墩。它的结构如下：钢管里面浇筑了混凝土，钢管固定在基础上，外伸耳板装配在钢管的外侧，无粘结预应力钢筋纵向贯穿于钢管和基础的中心；耗能装置的一端连接外伸耳板，另一端连接基础；加劲肋纵向布置在钢管内部。本实用新型的有益效果为：大幅提高桥墩的刚度、抗弯承载力、抗剪承载力和抗压强度，且施工方便、快捷。本实用新型克服传统墩柱体系在地震作用后有较大不易恢复残余变形的弊端，并且由耗能装置保证足够的耗能能力，在地震等外荷载作用下，允许桥墩与基础承台发生有限的接触分离，代替传统桥墩固端塑性铰，可以产生良好的隔振、减振效果。
Description
技术领域
本实用新型属于桥梁工程中钢管混凝土桥墩技术领域，特别涉及具有自复位功能的钢管混凝土桥墩。
背景技术
近年来，基础设施建设在我国国民经济中占有举足轻重的地位，随着国家大力发展基础设施建设，作为交通工程的生命线，桥梁结构的作用愈发重要，其性能要求也愈发严格。理想的桥墩设计应该满足以下四大性能指标：一、公路桥梁面临着日益复杂的交通状况和庞大的交通流，高速铁路桥梁则需满足重载要求，桥墩设计必须拥有足够的承载力；二、桥梁在正常使用状态下应具有足够的刚度，尤其对于铁路桥梁，在列车屡次提速后，一旦桥墩在列车正常行驶状态下出现明显震动，将严重影响列车安全和旅客舒适度；三、桥墩需在极端荷载工况下（如罕遇地震、车船撞击等）具有良好的延性变形能力，这种长周期结构机制需要结构刚度较小以延长结构自振周期，通常采用减震、隔震和延性设计和塑性耗能等机制实现；四、为了能够在灾后迅速修复、快速通车，并且能够尽量避免拆除、减小经济损失，桥墩必须减小极端荷载作用过后的残余变形。
然而，在工程实践中，桥墩设计往往难以同时满足以上四个要求。桥墩常会发生诸如抗弯承载力不足，抗剪承载力不足或变形能力不足等缺陷，即使桥墩满足了延性设计要求，也会因为在承受横向荷载作用时发生的较大延性变形而产生难以修复的残余位移，从而无法继续服役使用，需拆除重建，如此既耽误了救灾抢险时间，也造成了巨大的经济损失。
发明内容
本实用新型针对上述缺陷公开了具有自复位功能的钢管混凝土桥墩。本实用新型提供了一种具有足够承载力、刚度、良好的延性变形能力和能够严格控制残余变形的钢管混凝土桥墩。
具有自复位功能的钢管混凝土桥墩的结构如下：钢管里面浇筑了混凝土，钢管固定在基础上，外伸耳板装配在钢管的外侧，无粘结预应力钢筋纵向贯穿于钢管和基础的中心；耗能装置的一端连接外伸耳板，另一端连接基础；加劲肋纵向布置在钢管内部。
所述混凝土全充满了钢管，或填充了钢管的一半。
所述钢管的横截面呈圆形、矩形或圆端形。
所述无粘结预应力钢筋通过锚固实现纵向贯穿。
所述加劲肋由钢板制成。
所述耗能装置为耗能器或阻尼器。
所述耗能装置横桥向或纵桥向布置于钢管的底部。
本实用新型的有益效果为：采用钢管混凝土桥墩可大幅提高桥墩的刚度，并同时提高桥墩的抗弯承载力和抗剪承载力，并可以满足密集交通流和重载的要求，使得桥墩具有较大的抗压强度。除此之外，由于钢管混凝土施工时无需绑扎钢筋和支模、拆模等工序，大大提高了施工进度，使得施工方便、快捷，适合工业化的生产和日益快速的施工要求。研究还表明，与普通钢筋混凝土桥墩相比，钢管混凝土在同等用钢和同等承载力情况下具有自重轻、截面小等特点，可为城市桥梁下行车辆提供更多空间，节约用地。
附图说明
图1为本实用新型的纵向剖面图。
图2为本实用新型的图1中沿A-A线的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型具体实施例进行详细介绍。
如图1、图2所示，具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，它的结构如下：钢管3里面浇筑了混凝土1，钢管3固定在基础7上，外伸耳板4装配在钢管3的外侧，无粘结预应力钢筋5纵向贯穿于钢管3和基础7的中心；耗能装置6的一端连接外伸耳板4，另一端连接基础7；加劲肋2纵向布置在钢管3内部。
所述混凝土1全充满了钢管3，或填充了钢管3的一半。
所述钢管3的横截面呈圆形、矩形或圆端形。
所述无粘结预应力钢筋5通过锚固实现纵向贯穿。
所述加劲肋2由钢板制成。
所述耗能装置6为耗能器或阻尼器。
所述耗能装置6横桥向或纵桥向布置于钢管3的底部。
本实用新型的制作过程如下：钢管3内设置纵向加劲肋2，以保证混凝土1和钢管3共同作用，外设置外伸耳板4，并在中心预留无粘结预应力钢筋5的张拉孔道，全充满或半充满浇筑混凝土1后，待到混凝土强度稳定，将无粘结预应力钢筋5贯穿于桥墩与基础7中心，张拉钢筋至其承受屈服荷载的1/4至1/3，并将其两端锚固好，再将耗能装置6安装于桥墩外伸耳板4和基础7之间，用以耗能减振，即使耗能装置有所损坏，如此便可方便拆除和更新。
由于钢管3与混凝土1共同作用，增大了桥墩的刚度和承载力，减小了桥墩的截面，并保证了行车安全和旅客舒适度。而无粘结预应力钢筋5能够很好地克服传统墩柱体系在地震作用后有较大不易恢复残余变形的弊端，并且由耗能装置6保证足够的耗能能力。耗能装置6发挥了抗震吸能的作用，保留了延性固接桥墩的耗能特性，能够避免灾难性的突然破坏。在地震等极端荷载作用过后，如发现外置耗能装置有所损坏，只需将耗能装置拆除换之以新，方便修复，增大了桥墩的使用年限和可修复能力。
本实用新型满足了混凝土桥墩的抗震设计两类工况刚度自适应转变的思想，即需要在正常使用荷载工况下具备较大的刚度；而为了避免强震等极端情况对桥墩造成难以修复的破坏，则期望混凝土桥墩在罕遇地震荷载工况下由良好的延性变形能力。
同时，将钢管3与基础7分离可以产生良好的隔振、减振效果，即当桥墩与基础发生分离时，结构几何刚度减小，周期变长，地震响应减小，滤去了较大的地震响应，在地震过后，不同于传统桥墩由于混凝土或钢筋损伤而导致的刚度减小，钢管3与基础7闭合，结构几何刚度恢复为震前同等水平，桥墩依旧具有较大刚度，满足正常使用时车辆运行要求。试验表明，在承受地震等外荷载作用后，整个钢管混凝土桥墩的损伤极小，性能与承受荷载前差异不大。
此外，传统的钢管混凝土桥墩常通过焊接或螺栓与基础相连，由于局部节点受力复杂，在连接处会易生脆性破坏，对桥墩的抗震性能极端不利，将钢管混凝土桥墩与基础分离，不再采用焊接或螺栓等连接方式，也避免了发生脆性破坏的可能。
本实用新型采用无粘结预应力钢筋5控制桥墩残余变形。通过贯穿于桥墩截面中心的无粘结预应力钢筋5夹紧原本分开浇筑的钢管3与基础7，在地震等外荷载作用下，允许钢管3与基础7承台发生有限的接触分离，代替传统桥墩固端塑性铰。地震等外荷载卸去后，由于高强预应力钢筋的线弹性特性，可以产生恢复力，帮助结构自动重回初始位形，减小或者消除残余变形。
以上所述仅为本实用新型较为典型实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的思想和技术实质对以上实施例所作任何改动均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，它的结构如下：钢管（3）里面浇筑了混凝土（1），钢管（3）固定在基础（7）上，外伸耳板（4）装配在钢管（3）的外侧，无粘结预应力钢筋（5）纵向贯穿于钢管（3）和基础（7）的中心；耗能装置（6）的一端连接外伸耳板（4），另一端连接基础（7）；加劲肋（2）纵向布置在钢管（3）内部。
2.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述混凝土（1）全充满了钢管（3），或填充了钢管（3）的一半。
3.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述钢管（3）的横截面呈圆形、矩形或圆端形。
4.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述无粘结预应力钢筋（5）通过锚固实现纵向贯穿。
5.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述加劲肋（2）由钢板制成。
6.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述耗能装置（6）为耗能器或阻尼器。
7.根据权利要求1所述的具有自复位功能的钢管混凝土桥墩，其特征在于，所述耗能装置（6）横桥向或纵桥向布置于钢管（3）的底部。
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