CN210439124U - 一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种波纹钢管‑橡胶混凝土防撞抗震桥墩，包括波纹管总成，所述波纹管总成内部填充有混凝土结构，所述混凝土结构采用橡胶混凝土结构，所述混凝土结构中埋入钢筋骨架结构，本实用新型的桥墩，施工简单，具有较高的抗剪刚度和延性抗震能力。

Description

一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩

技术领域

本实用新型涉及桥梁桥墩技术领域，具体涉及一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩。

背景技术

桥墩作为梁式桥的主要承重结构，同时也是重要的抗侧力构件，一旦在地震中发生损坏，将导致严重的后果。发明人发现，传统钢筋混凝土实体桥墩自重大且需要支模、拆模等工序，施工困难，施工质量难以保证。仅依靠箍筋提供环向约束力，在地震作用下往往因抗剪刚度和延性不足而发生剪切脆性破坏。一般还需要采用造价较高的高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座来提高其抗震能力。而震后通过在塑性铰区域增设钢套筒和缠包纤维布的加固方法工序复杂，且造价较高。

在桥墩设计尺寸受限而又需要承担较大的上部荷载时，结构工程师常采用承载力高、刚度大、质量轻的平钢管混凝土桥墩。但在实际应用中，发明人发现，平钢管混凝土结构会出现诸如施工不稳定、脱空、脱粘、钢管锈蚀、管壁易于局部屈曲等问题。随着更高质量的钢材的逐步推广和高强、超高强度混凝土的出现，设计者们往往选择厚度更薄的钢材和强度更高的核心混凝土来提高桥墩的承载力，使桥墩的延性和主动耗能能力降低。为充分合理利用钢管与混凝土的组合效应，更加地有效地发挥两种材料的优点，十分有必要对一般平钢管混凝土结构在材料与结构层面进行改良设计。

此外，发明人还发现，大多的城市高架桥和立交桥桥墩因防撞设计不足面临较大的被撞风险，而通过外包混凝土、外包钢板、增设缓冲器、抗冲击垫层和新型缓冲吸能材料来增强桥墩的防撞、耗能特性的措施或构造大都采用新型耗能材料，需要根据具体对象专门制作，工艺造价昂贵，且部分防撞装置只针对特定桥梁，有一定的局限性，难以普遍应用到桥墩的防撞中。

综上所述，现有公路、城市市政桥梁钢筋混凝土桥墩施工时需要支模拆模等工序、施工困难且施工质量不宜保证，抗震方面仅依靠环形箍筋提供环向约束力，其抗剪刚度和延性抗震能力不足，且震后加固工序复杂，一般还需要配合使用高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶支座，造价较高。以及一般平钢管混凝土桥墩在实际应用中会出现的诸如施工不稳定、脱空、脱粘、钢管锈蚀、管壁易于局部屈曲等问题引起的延性和主动耗能能力降低。对于公路、城市市政桥梁的桥墩还存在防撞设计不足的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，抗剪能力、延性性能和主动耗能能力高。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，包括波纹管总成，所述波纹管总成内部填充有混凝土结构，所述混凝土结构采用橡胶混凝土结构，所述混凝土结构中埋入钢筋骨架结构。

进一步的，所述波纹管总成为整根波纹钢管。

进一步的，所述波纹管总成由多段波纹钢管拼接构成，每段波纹钢管两端设有法兰连接盘。

进一步的，所述波纹钢管为螺旋状波纹钢管或平纹波纹钢管。

进一步的，所述波纹管总成外表面覆盖有防腐层。

进一步的，所述防腐层为锌层。

进一步的，所述钢筋骨架结构包括多个环形钢筋及多个竖向钢筋，所述环形钢筋沿波纹管总成的轴线上下平行分布，且环形钢筋所在平面与波纹管总成的轴线垂直，所述竖向钢筋沿环形钢筋的圆周均匀分布，竖向钢筋与环形钢筋固定连接，竖向钢筋的轴线与波纹管总成的轴线平行。

进一步的，所述混凝土结构内设有型钢梁，用于提高桥墩的抗压承载力和结构稳定性。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的桥墩，内部的混凝土结构采用橡胶混凝土，橡胶混凝土内的相机颗粒可以由回收处理的废旧轮胎得到，用于等体积取代混凝土的部分细骨料，在保证足够强度和刚度的情况下，获得了更高的延性和主动耗能能力，为废旧轮胎的处理提供了一个绿色环保的途径。

2.本实用新型的桥墩，内部的混凝土结构采用橡胶混凝土，橡胶混凝土具有高阻尼比、高延性、质轻、干收缩小和热膨胀系数低等优点，受轴压作用时，橡胶混凝土侧向膨胀受限，处于三向受压状态，同时其纵向裂缝的发展和扩展也被限制，强度和塑性变形有很大的提高，将橡胶混凝土填充于波纹管总成内，可提高桥墩的抗震延性和主动耗能能力。

3.本实用新型的桥墩，波纹管总成施工时能够充当模板，免除了支模拆模的工序，施工更加便捷。波纹管总成内填充橡胶混凝土，可解决混凝土振捣困难、管内孔洞不密实的问题，可以保证桥墩的施工质量。

4.本实用新型的桥墩，混凝土结构填充入波纹管总成内部，使结构抗剪、抗屈曲能力增强，稳定性提高，受轴压作用时，波纹钢管总成对混凝土的环向约束力较平钢管或普通环向箍筋显著增强，可有效提高桥墩的抗剪刚度和抗震延性。

5.本实用新型的桥墩，橡胶混凝土通过波纹钢管的波纹形状与波纹钢管形成机械咬合，可有效解决现有的钢管与混凝土之间脱粘、脱空问题。

6.本实用新型的桥墩，在受到外力撞击时，波纹钢管的外凸部分首先受到冲击，波纹钢管管壁发生局部凹陷变形，波纹钢管的塑性伸展可消耗掉部分冲击能量，使桥墩承受的侧向冲击减弱，从而减小桥墩整体变形，同时橡胶混凝土可通过材料阻尼主动耗散输入于桥墩的能量，使桥墩的防撞减振能力得以增强。

7.本实用新型的桥墩，波纹钢管总成外侧面覆盖有锌层，使桥墩的耐腐蚀性能得到大幅提高，且锌层不像防腐涂料那样容易剥落，可减少定期监测和维护的费用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型实施例1整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1波纹钢管总成拆分后示意图；

图3为本实用新型实施例1橡胶混凝土结构与波纹钢管连接示意图；

图4为本实用新型实施例3整体结构示意图；

其中，1.波纹钢管，2.法兰连接盘，2-1.螺纹孔，3.螺栓，4.钢筋骨架结构，4-1.环形钢筋，4-2.竖向钢筋，5.橡胶混凝土结构，6.型钢梁。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

正如背景技术所介绍的，现有桥墩施工时施工困难，抗剪刚度及延性抗震能力不足，针对上述问题，本申请提出了一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-3所示，一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，包括波纹管总成、浇筑填充与波纹管总成内部的混凝土结构，所述混凝土结构采用橡胶混凝土结构，所述混凝土结构内部具有钢筋骨架结构。

所述波纹管总成由多个波纹钢管1拼接构成，当波纹管总成采用由多个波纹钢管拼接构成时，波纹钢管的两端设有法兰连接盘2，所述法兰连接盘上设有螺纹孔2-1，相邻的波纹钢管通过螺纹孔利用螺栓3进行固定连接，波纹钢管利用连接法兰盘和螺栓确保其同轴连接，多个波纹钢管依次连接达到所需的高度。

所述波纹钢管采用平纹波纹钢管或螺旋状波纹钢管，可根据管径大小和所需要提供的约束力大小选用合适的波纹，平波纹采用38mm×6.5mm、68mm×13mm、125mm×25mm、150mm×50mm、200mm×55mm或其他波形。螺旋波纹采用38mm×6.5mm、68mm×13mm、75mm×25mm或其他波形。

本实施例中，波纹管总成施工时能够充当模板，免除了支模拆模的工序，施工更加便捷。波纹管总成内填充橡胶混凝土，可解决混凝土振捣困难、管内孔洞不密实的问题，可以保证桥墩的施工质量，同时，橡胶混凝土通过波纹钢管的波纹形状与波纹钢管形成机械咬合，可有效解决现有的钢管与混凝土之间脱粘、脱空问题。

所述波纹钢管的外表面涂覆有防腐层，所述防腐层可采用锌层，锌的腐蚀产物和对钢材的阴极保护作用使其耐腐蚀性能得到大幅提高，使结构在非极端环境下其使用寿命可达50年以上，且镀锌层不像防腐涂料那样容易剥落，可减少定期监测和维护的费用。

本实施例的镀锌波纹钢管强度等级采用Q235、Q355、Q390、Q420或其他等级，采用金属薄板波峰波谷增强原理，通过冷弯成型、螺旋卷曲、咬口连接等技术形成的一种小功率、低污染、高效率的新型环保管材，省去了传统波纹钢管压制成型前后的焊接工艺。

所述混凝土结构采用橡胶混凝土结构5，橡胶混凝土结构由自密实橡胶混凝土浇注而成，自密实橡胶混凝土是在自密实普通混凝土基础上用橡胶颗粒等体积取代混凝土中的细骨料制备而成，强度等级为C40～C80及以上，橡胶颗粒体积掺量不宜超过20％。

橡胶混凝土内的相机颗粒可以由回收处理的废旧轮胎得到，用于等体积取代混凝土的部分细骨料，在保证足够强度和刚度的情况下，获得了更高的延性和主动耗能能力，为废旧轮胎的处理提供了一个绿色环保的途径。

橡胶混凝土具有高阻尼比、高延性、质轻、干收缩小和热膨胀系数低等优点，受轴压作用时，橡胶混凝土侧向膨胀受限，处于三向受压状态，同时其纵向裂缝的发展和扩展也被限制，强度和塑性变形有很大的提高，将橡胶混凝土填充于波纹管总成内，可提高桥墩的抗震延性和主动耗能能力。

在受到外力撞击时，波纹钢管的外凸部分首先受到冲击，波纹钢管管壁发生局部凹陷变形，波纹钢管的塑性伸展可消耗掉部分冲击能量，使桥墩承受的侧向冲击减弱，从而减小桥墩整体变形，同时橡胶混凝土可通过材料阻尼主动耗散输入于桥墩的能量，使桥墩的防撞减振能力得以增强。

所述钢筋骨架结构4包括多个环形钢筋4-1及多个竖向钢筋4-2，所述环形钢筋沿波纹管总成的轴线上下平行分布，且环形钢筋所在平面与波纹管总成的轴线垂直，所述竖向钢筋沿环形钢筋的圆周均匀分布，竖向钢筋与环形钢筋固定连接，竖向钢筋的轴线与波纹管总成的轴线平行。

环形钢筋及竖向钢筋采用HPB300、HRB335、HRB400或HRB500，其数量根据桥墩的设计直径及所需要承载能力来确定。

实施例2：

本实施例公开了一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，所述波纹钢管总成采用一整根波纹钢管，其他结构与实施例1相同。

实施例3：

本实施例公开了一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，如图4所示，在橡胶混凝土结构中加入型钢梁6，型钢梁沿桥墩的轴线方向设置，型钢梁位于环形钢筋内部的空间，能够增强其在复杂荷载作用下的抗弯承载力和结构的稳定性，同时可保持墩柱的高阻尼主动耗能能力和延性抗震优势。

实施例4：

本实施例公开了一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩的施工方法：波纹钢管在工厂制作成设定长度，运输至施工现场整管拼装或分片拼装，设置在绑扎好的钢筋骨架结构外部设计位置，安装波纹钢管至桥墩的顶部，然后浇注橡胶混凝土，洒水养护后完成桥墩的施工。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，其特征在于，包括波纹管总成，所述波纹管总成内部填充有混凝土结构，所述混凝土结构采用橡胶混凝土结构，所述混凝土结构中埋入钢筋骨架结构；

所述钢筋骨架结构包括多个环形钢筋及多个竖向钢筋，所述环形钢筋沿波纹管总成的轴线上下平行分布，且环形钢筋所在平面与波纹管总成的轴线垂直，所述竖向钢筋沿环形钢筋的圆周均匀分布，竖向钢筋与环形钢筋固定连接，竖向钢筋的轴线与波纹管总成的轴线平行；

所述混凝土结构内设有型钢梁，用于提高桥墩的抗压承载力和结构稳定性。

2.如权利要求1所述的一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，其特征在于，所述波纹管总成为整根波纹钢管。

3.如权利要求1所述的一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，其特征在于，所述波纹管总成由多段波纹钢管拼接构成，每段波纹钢管两端设有法兰连接盘。

4.如权利要求2或3所述的一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，其特征在于，所述波纹钢管为螺旋状波纹钢管或平纹波纹钢管。

5.如权利要求1所述的一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，其特征在于，所述波纹管总成外表面覆盖有防腐层。

6.如权利要求5所述的一种波纹钢管-橡胶混凝土防撞抗震桥墩，其特征在于，所述防腐层为锌层。

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