CN210134329U - Uhpc箱型钢管混凝土叠合柱结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，四根柱肢分成两组，两组柱肢左右对称设置，各组的两个柱肢经缀管UHPC板相连接，两组柱肢中位于同侧的两个柱肢通过钢筋UHPC板相连接,柱肢由钢管混凝土柱和外包UHPC层构成，钢筋UHPC板包括钢筋UHPC板，钢筋UHPC板内设置有钢筋网、矩形块A，钢筋网两端与矩形块A相连接，钢筋UHPC板包括缀管UHPC板，缀管UHPC板内设置有缀管，UHPC、矩形块B，缀管沿柱肢的轴向等距间隔设置，缀管两端均连接有矩形块B，矩形块A、矩形块B与钢管相连，本叠合柱结构延性好、承载力高、刚度大、整体性好、自重轻、耐久性好、优良的耐磨性和抗爆性的性能，可减少墩柱的占用空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构。
背景技术
超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，以下简称UHPC）堪称耐久性最好的工程材料，经过适当配筋的UHPC的力学性能接近钢结构，同时，UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能；UHPC在各种工程设施中有着广泛的应用前景，尤其是大跨径桥梁、抗爆结构（军事工程、银行金库等）和薄壁结构等；UHPC一般由水泥、硅灰、细砂、高效减水剂和钢纤维等材料组成，组分细度小、流动性好、自密性好；UHPC在制备和使用时，各原材料使用效率高，有利于减少材料用量和降低CO2的排放，具有节材、节能和减排的效果，符合现在社会可持续发展的主题，是新一代高价值、高潜力的结构和功能材料。
箱型钢管混凝土叠合柱是一种可在高墩桥梁中使用的钢管混凝土叠合柱，具有较好的承载力、刚度、整体性和抗震性能；箱型钢管混凝土叠合柱的外包钢筋混凝土层克服了钢结构本身防火、防锈及防腐性能差的缺点。箱型钢管混凝土叠合柱是在箱型钢管混凝土劲性骨架柱受其柱肢间连接的钢筋混凝土板内部骨架柔度较大产生结构整体性较差的背景下，结合钢管混凝土叠合式格构柱的柱肢间连接的缀管混凝土板能精准固定柱肢位置的优点，而发展起来的结构。
随着现在科学和技术的快速发展，越来越多大跨径桥梁拔地而起，其对箱型钢管混凝土叠合柱的承载力、刚度和耐久性要求也越来越高。如果不改变箱型钢管混凝土叠合柱中的钢管混凝土截面面积而通过增大其外包钢筋混凝土层截面面积来提升箱型钢管混凝土叠合柱的承载力、刚度和耐久性，就会增大墩柱的占用空间，不利于桥下通行，也增加了施工难度。但是为了满足箱型钢管混凝土叠合柱的优越性能，外包钢筋混凝土层往往设计成较厚形式，从而产生结构体量过大的问题。目前箱型钢管混凝土叠合柱中所填的混凝土大部分自重大、强度低、刚度弱、易碎、耐腐蚀一般的普通混凝土，这些缺点影响和限制了箱型钢管混凝土叠合柱在大型桥梁中的应用；在风沙环境影响较严重的西部地区，外包钢筋混凝土层受损程度也较为严重，不利于箱型钢管混凝土叠合柱的正常使用。又由于箱型钢管混凝土叠合柱中外包钢筋混凝土层的自密实性差，结构在受荷过大时，进一步增加外包钢筋混凝土层的局部压溃破坏，降低了箱型钢管混凝土叠合柱的优越性能。
发明内容
本发明提出一种UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，包括四根相互平行且等长的柱肢，四根柱肢分成两组，两组柱肢左右对称设置，每组的两个柱肢上下对称设置，各组的两个柱肢经通长设置的缀管UHPC板相连接，两组柱肢中位于同侧的两个柱肢均通过通长设置的钢筋UHPC板相连接；
所述的柱肢由钢管混凝土柱和外包UHPC层构成，所述钢管混凝土柱包括钢管、填充在钢管内的现浇混凝土；
所述钢筋UHPC板包括钢筋UHPC板，钢筋UHPC板内设置有钢筋网，钢筋UHPC板内与柱肢的连接侧设置有矩形块A，钢筋网两端与矩形块A相连接；
所述钢筋UHPC板包括缀管UHPC板，缀管UHPC板内设置有缀管，缀管UHPC板内与柱肢的连接侧设置有矩形块B，缀管沿柱肢的轴向等距间隔设置，缀管两端均连接有矩形块B；
矩形块A、矩形块B与钢管相连，矩形块A、矩形块B沿与其相连的钢管的轴向间距布置。
进一步的，外包UHPC层、钢管、现浇混凝土的横截面均为圆形。
进一步的，矩形块A、矩形块B为梯形块、矩形块或者半圆形块。
进一步的，矩形块A、矩形块B与其相连的钢管焊接定位。
进一步的，钢筋网与矩形块A焊接定位或经螺栓相连接，缀管的每一端圆心轴的管内壁分别矩形块B焊接定位或经螺栓相连接。
进一步的，所述的外包UHPC层、钢筋UHPC板、缀管UHPC板内部添加有钢纤维。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，具有延性好、承载力高、刚度大、整体性好、自重轻、耐久性好、优良的耐磨性和抗爆性的性能，可减少墩柱的占用空间，有利于大型桥梁的建设与发展。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本结构的横截面示意图。
图中：1-柱肢；2-钢筋UHPC板；3-经缀管UHPC板；11-钢管混凝土柱；12-外包UHPC层；21-矩形块A；22-钢筋网；23-钢筋UHPC板；21-矩形块B；32-缀管；23-缀管UHPC板；111-现浇混凝土；112-钢管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，包括四根相互平行且等长的柱肢，四根柱肢分成两组，两组柱肢左右对称设置，每组的两个柱肢上下对称设置，其特征在于：各组的两个柱肢经通长设置的缀管UHPC板相连接，两组柱肢中位于同侧的两个柱肢均通过通长设置的钢筋UHPC板相连接；
所述的柱肢由钢管混凝土柱和外包UHPC层构成，所述钢管混凝土柱包括钢管、填充在钢管内的现浇混凝土；
所述钢筋UHPC板包括钢筋UHPC板，钢筋UHPC板内设置有钢筋网，钢筋UHPC板内与柱肢的连接侧设置有矩形块A，钢筋网两端与矩形块A相连接；
所述钢筋UHPC板包括缀管UHPC板，缀管UHPC板内设置有缀管，缀管UHPC板内与柱肢的连接侧设置有矩形块B，缀管沿柱肢的轴向等距间隔设置，缀管两端均连接有矩形块B；
矩形块A、矩形块B与钢管相连，矩形块A、矩形块B沿与其相连的钢管的轴向间距布置。
在本实施例中，现浇混凝土使用商品混凝土，并将其灌入空钢管内，待钢管内混凝土初凝后，在管外进行定位支模作业，柱肢的UHPC层与柱肢间连接层相互贯通。
在本实施例中，外包UHPC层、钢管、现浇混凝土的横截面均为圆形。
在本实施例中，矩形块A、矩形块B为梯形块、矩形块或者半圆形块。
在本实施例中，矩形块A、矩形块B与其相连的钢管焊接定位。
在本实施例中，钢筋网与矩形块A焊接定位或经螺栓相连接，缀管的每一端圆心轴的管内壁分别矩形块B焊接定位或经螺栓相连接。
在本实施例中，所述的外包UHPC层、钢筋UHPC板、缀管UHPC板内部添加有钢纤维。
在本实施例中，外包UHPC层、钢筋UHPC板、缀管UHPC板采用贯通现浇，外包UHPC层、钢筋UHPC板、缀管UHPC板取代现有的外包层钢筋混凝土的混凝土来增强UHPC箱型钢管混凝土叠合柱的承载力、刚度和耐久性，进而可显著地减小结构截面及减轻结构自重，可适用于大型桥梁的所需要的承载力、刚度、整体性、耐久性和桥下通行的使用空间。
施工时：
步骤1：在钢管上焊接矩形块A、矩形块B，将相邻钢管上矩形块A经钢筋网相连接，将相邻钢管上的矩形块B经缀管相连接，制成框架；
步骤2：向钢管内浇筑混凝土，待钢管内混凝土初凝后，在管外进行定位支模作业；
步骤3：向搭建好的浇筑模具内浇筑UHPC，使其将钢管、矩形块A、矩形块B、钢筋网、缀管包裹；
步骤4：成型后，拆卸浇筑模具。
本UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，采用UHPC取代外包钢筋混凝土层的混凝土，不仅提高了截面的强度，而且在不改变截面情况下，显著增强截面的刚度，还具有耐久性、耐腐蚀性、自密性等一系列优越性能。
本UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，采用箱型钢管混凝土叠合柱与UHPC的组合不仅为钢-混组合结构技术的发展增添了新的活力与研究思路，同时也是促进UHPC新兴材料发展的又一个分支方向。
本UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构与以往箱型钢管混凝土叠合柱相比，不仅承载力和刚度得到明显提高，进而可显著地减小结构截面及减轻结构自重，而且将UHPC的优越性能用于UHPC箱型钢管混凝土叠合柱的外包层，显著提升结构的抗风沙能力，延长结构的使用寿命；并有效地适应先进的泵送混凝土工艺，具有良好的应用前景和推广潜力。
相对于现有的箱型钢管混凝土叠合柱本UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构既能满足大刚度、高承载力和强整体性，又能充分利用UHPC箱型钢管混凝土叠合柱的耐久性、耐磨性、抗爆性等其他优点。本UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构有效解决以往箱型钢管混凝土叠合柱的局限问题，在结构截面和用钢量不变条件下，本UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构的承载力和刚度明显提高，而且可显著地减小结构截面及减轻结构自重，而且将UHPC的优越性能用于UHPC箱型钢管混凝土叠合柱的外包层，显著提升结构的抗风沙能力，延长结构的使用寿命；有利于大型桥梁的建设与发展。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述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 (6)
1.一种UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，包括四根相互平行且等长的柱肢，四根柱肢分成两组，两组柱肢左右对称设置，每组的两个柱肢上下对称设置，其特征在于：各组的两个柱肢经通长设置的缀管UHPC板相连接，两组柱肢中位于同侧的两个柱肢均通过通长设置的钢筋UHPC板相连接；
所述的柱肢由钢管混凝土柱和外包UHPC层构成，所述钢管混凝土柱包括钢管、填充在钢管内的现浇混凝土；
所述钢筋UHPC板包括钢筋UHPC板，钢筋UHPC板内设置有钢筋网，钢筋UHPC板内与柱肢的连接侧设置有矩形块A，钢筋网两端与矩形块A相连接；
所述钢筋UHPC板包括缀管UHPC板，缀管UHPC板内设置有缀管，缀管UHPC板内与柱肢的连接侧设置有矩形块B，缀管沿柱肢的轴向等距间隔设置，缀管两端均连接有矩形块B；
矩形块A、矩形块B与钢管相连，矩形块A、矩形块B沿与其相连的钢管的轴向间距布置。
2.根据权利要求1所述的UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，其特征在于：外包UHPC层、钢管、现浇混凝土的横截面均为圆形。
3.根据权利要求1所述的UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，其特征在于：矩形块A、矩形块B为梯形块、矩形块或者半圆形块。
4.根据权利要求3所述的UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，其特征在于：矩形块A、矩形块B与其相连的钢管焊接定位。
5.根据权利要求4所述的UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，其特征在于：钢筋网与矩形块A焊接定位或经螺栓相连接，缀管的每一端圆心轴的管内壁分别矩形块B焊接定位或经螺栓相连接。
6.根据权利要求1所述的UHPC箱型钢管混凝土叠合柱结构，其特征在于：所述的外包UHPC层、钢筋UHPC板、缀管UHPC板内部添加有钢纤维。
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