CN204589789U - 一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，特点是预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，外钢管和内钢管在顶部和底部端面分别通过四个钢片连接，承台顶面以及盖梁底面与预制拼装桥墩端面之间设置纤维增强砂浆层，承台、预制拼装桥墩和盖梁通过预应力张拉装置拼装形成整体，承台顶面以及盖梁底面与预制拼装桥墩侧面之间分别设置四个粘滞阻尼器。优点是提高施工质量，提高施工速度，减少现场作业量，减少对环境的冲击。粘滞阻尼器为桥墩提供了附加耗能能力，能控制与减少桥墩在地震等水平荷载作用下的位移需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的设计方法，尤其涉及一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的设计方法。
背景技术
目前桥梁结构一般采用现场浇筑混凝土的施工方法，这种施工方法具有混凝土现场养护周期长，现场作业量大，对周围环境造成噪声及废渣污染，容易引起交通拥堵等缺点。为了缓解这些问题，预制混凝土施工方式越来越多的得到应用。
预制混凝土桥梁构件在工厂制作加工，能使用自动化模板、蒸汽养护等现代化施工技术，提高施工精度和养护质量，构件预制完成后运至桥梁现场拼装，能减少现场作业，降低施工现场混凝土废料污染和施工噪声，实现快速化施工，减少交通拥堵。
预制拼装桥墩属于预制桥梁构件的一种，由于接缝的存在，整体性较差，抗震能力薄弱，因此保证接缝牢固、安全以及结构简单便于施工是预制安装技术的关键。目前预制拼装桥墩构件之间的接缝一般采用干接缝，接缝面仅有预应力筋通过，耗能能力较低，地震位移需求较大。
目前预制拼装桥墩一般采用实心混凝土截面，自重较大，地震惯性力与自重成正比，因此地震力也较大。同时预制混凝土桥墩需要较高的制作精度，普通混凝土预制桥墩由于制作精度不高而不容易拼装，接缝面的拼接空隙大，降低了桥墩水平承载力。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种施工速度快、抗震性能高、自重轻且安装精度高的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，所述的预制拼装桥墩设置在所述的承台上，所述的盖梁设置在所述的预制拼装桥墩上，所述的预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，所述的预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，所述的外钢管和内钢管在顶部和底部端面分别通过四个钢片连接，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部端面之间设置纤维增强砂浆层，所述的预制拼装桥墩顶部端面与盖梁底面之间设置纤维增强砂浆层，所述的承台、预制拼装桥墩和 盖梁通过预应力张拉装置拼装形成整体，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部侧面之间设置四个底部粘滞阻尼器，所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间设置四个顶部粘滞阻尼器。
所述的预应力张拉装置包括分别设置在所述的承台底部的固定端锚具、设置在所述的盖梁顶部的张拉端锚具和预应力筋组，所述的预应力筋组穿过设置在承台内部的下预应力管道，所述的预应力筋组穿过内钢管，所述的预应力筋组穿过设置在盖梁内部的上预应力管道，所述的预应力筋组在盖梁顶部张拉端锚具处利用张拉千斤顶张拉。
所述的底部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在承台顶面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器两端的连线与所述的承台顶面之间的夹角在30度至60度之间。
所述的顶部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在盖梁底面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器两端的连线与所述的盖梁底面之间的夹角在30度至60度之间。
所述的外钢管和内钢管在底部端面连接的四个钢片分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻刚片的夹角为90度。所述的外钢管和内钢管在顶部端面连接的四个钢片分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻刚片的夹角为90度。
所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部侧面之间的四个底部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间的四个顶部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。
所述的承台顶面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直。
所述的盖梁底面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直。
所述的混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管与内钢管截面为同一圆心的圆环截面。
所述的承台顶面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，所述的钢板外表面与承台顶面齐平，所述的四根带肋钢筋与所述的钢板相应的预留孔塞焊焊接。
所述的盖梁底面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，所述的钢板外表面与盖梁底面齐平，所述的四根带肋钢筋与所述的钢板相应的预留孔塞焊焊接。
所述的承台顶面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与承台顶面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚 固底部粘滞阻尼器下端的螺栓。
所述的桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固底部粘滞阻尼器上端的螺栓。
所述的桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器下端的螺栓。
所述的盖梁底面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与盖梁底面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器上端的螺栓。
构件拼装时，预制拼装桥墩的外钢管和内钢管以及连接钢片在工厂加工焊接拼装完毕，并在内部灌注填充混凝土，养护结束后运至桥梁现场，承台顶面设置纤维增强砂浆层，将拼装桥墩放置在承台顶面上，将盖梁放置在拼装桥墩上，张拉预应力筋，安装底部阻尼器，安装顶部阻尼器，完成桥墩的安装施工。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
桥墩为预制构件，在工厂内制作，能提高施工质量，提高施工速度，减少现场作业量，减少对环境的冲击。布置在截面中心的无粘结预应力筋为桥墩提供自复位能力，减少了地震等水平荷载作用下的残余位移。底部和顶部阻尼器为桥墩提供了附加的耗能能力，能控制与减少桥墩在地震等水平荷载作用下的位移需求。预制桥墩采用混凝土填充双壁钢管柱，使混凝土受到三向约束，钢管的套箍作用提高了混凝土的极限压应变，混凝土为钢管提供侧向支撑，避免了钢管在轴向压力作用下的屈曲以及受到车辆等撞击时的凹陷，轴向承载力大于同截面钢管或混凝土柱。钢管为混凝土提供了施工模板和作为混凝土的加劲钢筋，避免了混凝土桥墩施工时所需的模板和内部钢筋。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图；
图2为本实用新型的桥墩下截面结构示意图；
图3为本实用新型的桥墩上截面结构示意图；
图4和图5为本实用新型的承台顶面预埋钢板示意图；
图6和图7为本实用新型的盖梁底面预埋钢板示意图；
图8和图9为本实用新型的承台顶面焊接钢构件示意图；
图10和图11为本实用新型的桥墩外钢管底部侧面焊接钢构件示意图；
图12和图13为本实用新型的桥墩外钢管顶部侧面焊接钢构件示意图；
图14和图15为本实用新型的盖梁底面焊接钢构件示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
如图1所示，一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台1、预制拼装桥墩和盖梁2，该预制拼装桥墩设置在承台1上，盖梁2设置在该预制拼装桥墩上，该预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，该预制拼装桥墩包括外钢管3、内钢管4和填充混凝土5，外钢管3和内钢管4在顶部和底部端面分别通过四个钢片6连接(图2)，承台1顶面与该预制拼装桥墩底部端面之间设置下纤维增强砂浆层7，该预制拼装桥墩顶部端面与盖梁2底面与之间设置上纤维增强砂浆层8，承台1、该预制拼装桥墩和盖梁2通过无粘结后张预应力张拉装置拼装形成整体，承台1顶面与该预制拼装桥墩底部侧面之间设置四个底部粘滞阻尼器9，该预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁2底面之间设置四个顶部粘滞阻尼器10。
在此具体实施例中，预应力张拉装置包括分别设置在所述的承台1底部的固定端锚具11，以及设置在盖梁2顶部的张拉端锚具12和预应力筋组13，预应力筋组13穿过设置在承台1内部的下预应力管道14，预应力筋组13穿过内钢管4，预应力筋组13穿过设置在盖梁2内部的上预应力管道15，预应力筋组13在盖梁2顶部张拉端锚具12处利用张拉千斤顶张拉。
如图2所示，在此具体实施例中，底部粘滞阻尼器9的一端螺栓连接在承台1顶面的焊接钢构件16上，底部粘滞阻尼器9的另一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管3底部侧面的焊接钢构件17上，底部粘滞阻尼器9两端的连线与承台1顶面之间的夹角在30度至60度之间。
如图3所示，在此具体实施例中，顶部粘滞阻尼器10的一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管3顶部侧面的焊接钢构件18上，顶部粘滞阻尼器10的另一端螺栓连接在盖梁2底面的焊接钢构件19上，顶部粘滞阻尼器10两端的连线与所述的盖梁底面之间的夹角在30度至60度之间。
在此具体实施例中，外钢管3和内钢管4在底部端面连接的四个钢片6分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻刚片的夹角为90度。外钢管3和内钢管4在顶部端面连接的四个钢片6分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻刚片的夹角为90度。
在此具体实施例中，承台1顶面与该预制拼装桥墩底部侧面之间的四个底部粘滞阻尼器 9分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。该预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁2底面之间的四个顶部粘滞阻尼器10分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。
在此具体实施例中，承台1顶面与该预制拼装桥墩中心线垂直。
在此具体实施例中，盖梁2底面与该预制拼装桥墩中心线垂直。
在此具体实施例中，该混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管3与内钢管4截面为同一圆心的圆环截面。
如图4和图5所示，在此具体实施例中，承台1顶面预埋钢板包括一个钢板20和四根带肋钢筋21，钢板20的外表面与承台1顶面齐平，四根带肋钢筋21与钢板20相应的预留孔塞焊焊接。
如图6和图7所示，在此具体实施例中，盖梁2底面预埋钢板包括一个钢板22和四根带肋钢筋23，钢板22的外表面与盖梁2底面齐平，四根带肋钢筋23与钢板22相应的预留孔塞焊焊接。
如图8和图9所示，在此具体实施例中，承台1顶面的焊接钢构件16包括两个竖向钢板24和一个横向钢板25，底部粘滞阻尼器9的轴线与横向钢板25垂直，竖向钢板24一端与横向钢板25垂直焊接在一起，竖向钢板24另一端与承台顶面的预埋钢板20焊接，横向钢板25上设置有圆孔26，用于锚固底部粘滞阻尼器9下端的螺栓。
如图10和图11所示，在此具体实施例中，桥墩外钢管3底部侧面的焊接钢构件17包括两个竖向钢板27和一个横向钢板28，底部粘滞阻尼器9的轴线与横向钢板28垂直，竖向钢板27一端与横向钢板28垂直焊接在一起，竖向钢板27另一端与桥墩外钢管3侧面焊接，横向钢板28上设置有圆孔29，用于锚固底部粘滞阻尼器9上端的螺栓。
如图12和图13所示，在此具体实施例中，桥墩外钢管3顶部侧面的焊接钢构件18包括两个竖向钢板30和一个横向钢板31，顶部粘滞阻尼器10的轴线与横向钢板31垂直，竖向钢板30一端与横向钢板31垂直焊接在一起，竖向钢板30另一端与桥墩外钢管3侧面焊接，横向钢板31上设置有圆孔32，用于锚固顶部粘滞阻尼器10下端的螺栓。
如图14和图15所示，在此具体实施例中，盖梁2底面的焊接钢构件19包括两个竖向钢板33和一个横向钢板34，顶部粘滞阻尼器10的轴线与横向钢板34垂直，竖向钢板33一端与横向钢板34垂直焊接在一起，竖向钢板33另一端与盖梁底面的预埋钢板22焊接，横向钢板34上设置有圆孔35，用于锚固顶部粘滞阻尼器10上端的螺栓。
Claims (9)
1.一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，所述的预制拼装桥墩设置在所述的承台上，所述的盖梁设置在所述的预制拼装桥墩上，所述的预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，所述的外钢管和内钢管在顶部和底部端面分别通过四个钢片连接，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部端面之间设置纤维增强砂浆层，所述的预制拼装桥墩顶部端面与盖梁底面与之间设置纤维增强砂浆层，所述的承台、预制拼装桥墩和盖梁通过预应力张拉装置拼装形成整体，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部侧面之间设置四个底部粘滞阻尼器，所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间设置四个顶部粘滞阻尼器。
2.如权利要求1所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的预应力张拉装置包括分别设置在所述的承台底部的固定端锚具、设置在所述的盖梁顶部的张拉端锚具和预应力筋组，所述的预应力筋组穿过设置在承台内部的下预应力管道，所述的预应力筋组穿过内钢管，所述的预应力筋组穿过设置在盖梁内部的上预应力管道，所述的预应力筋组在盖梁顶部张拉端锚具处利用张拉千斤顶张拉。
3.如权利要求1所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的底部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在承台顶面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件上，所述的底部粘滞阻尼器两端的连线与所述的承台顶面之间的夹角在30度至60度之间；所述的顶部粘滞阻尼器的一端螺栓连接在预制拼装桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器的另一端螺栓连接在盖梁底面的焊接钢构件上，所述的顶部粘滞阻尼器两端的连线与所述的盖梁底面之间的夹角在30度至60度之间。
4.如权利要求1所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的外钢管和内钢管在底部端面连接的四个钢片分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻刚片的夹角为90度；所述的外钢管和内钢管在顶部端面连接的四个钢片分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻刚片的夹角为90度；所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部侧面之间的四个底部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度；所述的预制拼装桥墩顶部侧面与盖梁底面之间的四个顶部粘滞阻尼器分别设置在桥墩横桥向和纵桥向，相邻阻尼器平面投影的夹角为90度。
5.如权利要求1所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的承台顶面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直，所述的盖梁底面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直，所述的混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管与内钢管截面为同一圆心的圆环截面；所述的承台顶面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，钢板的外表面与承台顶面齐平，四根带肋钢筋与钢板相应的预留孔塞焊焊接；所述的盖梁底面预埋钢板包括一个钢板和四根带肋钢筋，钢板的外表面与盖梁底面齐平，四根带肋钢筋与钢板相应的预留孔塞焊焊接。
6.如权利要求3所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的承台顶面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与承台顶面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固底部粘滞阻尼器下端的螺栓。
7.如权利要求3所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的桥墩外钢管底部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的底部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固底部粘滞阻尼器上端的螺栓。
8.如权利要求3所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的桥墩外钢管顶部侧面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与桥墩外钢管侧面焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器下端的螺栓。
9.如权利要求3所述的一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的盖梁底面的焊接钢构件包括两个竖向钢板和一个横向钢板，所述的顶部粘滞阻尼器的轴线与所述的横向钢板垂直，所述的竖向钢板一端与所述的横向钢板垂直焊接在一起，所述的竖向钢板另一端与盖梁底面的预埋钢板焊接，所述的横向钢板上设置有圆孔，用于锚固顶部粘滞阻尼器上端的螺栓。
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