CN210766358U - 一种混凝土墩柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种混凝土墩柱，该混凝土墩柱包括本体以及布置在所述本体内的钢筋笼，钢筋笼的两端延伸至混凝土墩柱的两端，所述混凝土墩柱还包括位于本体内的力筋，力筋的直径在本体长度方向上呈梯度变化。本实用新型的混凝土墩柱通过在本体中梯度配置力筋来形成抗震性能梯度，抗震性能的梯度变化保证在地震作用下墩柱性能梯度区能同时达到塑性状态。由于混凝土墩柱塑性变形区大幅增大，从而变形性能和耗能能力等大幅提高，可以抵抗的地震峰值加速度大幅提高，保证土木工程结构的地震安全性。不同于现有技术的墩柱损伤主要集中在底部很小的一个区域，本实用新型的混凝土墩柱塑性变形区显著增长，材料的性能得到充分的利用，建造材料的用量减少。

Description

一种混凝土墩柱

技术领域

本实用新型涉及墩柱技术领域，特别涉及一种混凝土墩柱。

背景技术

地震是一种破坏力巨大的自然灾害，全球范围内强烈地震频繁发生，给人民的生命财产安全造成严重威胁。桥梁结构中的桥墩和建筑结构中的配筋混凝土柱是承受地震侧向荷载的关键构件，容易发生震损破坏。地震造成的人员和财产损失主要是由于各类结构物的震损破坏造成的，急需大幅提高桥墩的抗震性能水平。

为了抵抗地震的作用，目前混凝土墩柱（包括桥墩、柱等）一般采用延性抗震设计，通过墩柱的损伤来提高抗震的能力，在强烈地震作用下会发生明显的塑性变形来耗散地震的能量，并保证不会发生倒塌。但是，现有混凝土墩柱在地震作用下一般在墩柱底部会产生一个塑性变形区。这主要是由于地震中桥墩受到的弯矩荷载呈梯度分布，底部大，而顶部自由端弯矩为零。此种情况下混凝土墩柱塑性区的范围较小，因此墩柱的极限变形能力有限，损伤程度严重，抗震等级较低，难以满足目前民众对结构抗震的要求。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种混凝土墩柱，以解决现有技术中的混凝土墩柱抗震等级低的技术问题。

本实用新型的一种混凝土墩柱的技术方案是：

一种混凝土墩柱包括本体以及布置在所述本体内的钢筋笼，所述钢筋笼的两端延伸至所述混凝土墩柱的两端，所述混凝土墩柱还包括位于本体内的力筋，所述力筋的直径在本体长度方向上呈梯度变化。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述力筋具有多段，各段力筋的截面面积不同，且各段力筋的截面面积在所述力筋长度方向上呈梯度布置。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述力筋为玻璃纤维筋或形状记忆合金筋。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述本体由普通硅酸盐水泥制成。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述本体呈柱状结构，所述钢筋笼也呈柱状结构，所述玻璃纤维筋具有多个，多个玻璃纤维筋布置在钢筋笼内侧，多个玻璃纤维筋呈圆周分布，且相邻两个玻璃纤维筋之间的夹角相同。

本实用新型的一种混凝土墩柱与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型的混凝土墩柱通过在本体中梯度配置力筋来形成抗震性能梯度，抗震性能的梯度变化保证在地震作用下墩柱性能梯度区能同时达到塑性状态。由于混凝土墩柱塑性变形区大幅增大，从而变形性能和耗能能力等大幅提高，可以抵抗的地震峰值加速度大幅提高，保证土木工程结构的地震安全性。

通过对抗震性能梯度区进行设计计算，墩柱各个截面的材料的力学性能利用的程度可以通过梯度的大小来调整，可以通过梯度配筋的配置数量和梯度区的高度控制墩柱的地震损伤程度。

不同于现有技术的墩柱损伤主要集中在底部很小的一个区域，本实用新型的混凝土墩柱塑性变形区显著增长，材料的性能得到充分的利用，建造材料的用量减少。

附图说明

图1是本实用新型的混凝土墩柱的结构示意图；

图2是本实用新型的混凝土墩柱的剖面示意图；

图3是本实用新型的混凝土墩柱的截面示意图；

图中：1-钢筋笼；2-玻璃纤维筋；3-本体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的混凝土墩柱的具体实施例，如图1至图3所示，包括本体3以及布置在混凝土墩柱内的钢筋笼1，钢筋笼1的两端延伸至本体3的两端。混凝土墩柱还包括梯度配置在本体3内的力筋。

其中，本体3由普通硅酸盐水泥制造而成，钢筋笼1由普通钢筋制成，力筋采用玻璃纤维筋2。其他实施例中，本体3还可以由高延性水泥、高性能水泥制成，玻璃纤维筋2也可以被形状记忆合金筋所代替。

本实施例中，玻璃纤维筋2具有多段，各段玻璃纤维筋2的截面面积不同，且各段玻璃纤维筋2的截面面积在玻璃纤维筋2长度方向上呈梯度布置。

本实施例中，本体3呈柱状结构，钢筋笼1也呈柱状结构，玻璃纤维筋2具有多个，多个玻璃纤维筋2布置在钢筋笼1内侧，多个玻璃纤维筋2呈圆周分布，且相邻两个玻璃纤维筋2之间的夹角相同。

本实用新型的混凝土墩柱建造时，确定地震作用下结构中墩柱的受力状态，确定的方法可以为反应谱法、地震响应时程分析方法等。墩柱底部的地震弯矩最大，本体3顶部的地震弯矩为零。

根据抗震目标和性能梯度的要求，经过计算，确定本体3的高度270厘米，截面尺寸为25厘米×25厘米，混凝土强度等级C45，普通钢筋为HRB425等级，玻璃纤维筋2强度500Mpa、极限应变0.02。如果采用连续变化梯度，本体3内具有位于本体3四个角的普通钢筋以及截面面积连续变化的玻璃纤维筋2。

本实施例中，玻璃纤维筋2具有较大的变形能力和线弹性的本构关系，在钢筋屈服后截面承载力可以持续增加，利于实现抗震性能梯度。为了对比，另外设计一个4根钢筋和4根玻璃纤维筋2混合配筋的混凝土墩柱，不同之处是此混凝土墩柱中的玻璃纤维筋2沿墩柱高度通长配置，不形成梯度，其它参数完全相同。

为了控制各等级梯度区截面的损伤程度，可以通过增加或减少梯度筋的配置数量来实现。最根据设计制作混凝土墩柱，混凝土墩柱的制作及养护为现有技术，在此不再赘述。

为了测试本实用新型的混凝土墩柱的抗震性能，本实施例对混凝土墩柱进行了抗震试验。试验结果显示抗震性能梯度混凝土墩柱在梯度的每个等级区均发生了较大的变形量，截面曲率也出现了两个峰值。非抗震性能梯度混凝土墩柱则只在墩底出现一个塑形变形区，截面曲率也只在墩底一个峰值。相较于非抗震性能梯度混凝土墩柱，抗震性能梯度混凝土墩柱的极限侧向力几乎不变，而极限位移大幅度增加，抗震性能增强。同时抗震性能梯度混凝土墩柱中的力筋的用量少，材料成本低。

本实用新型提供了一种混凝土墩柱，与现有技术相比具有以下优点。本实用新型的混凝土墩柱通过在本体3中梯度配置力筋来形成抗震性能梯度，抗震性能的梯度变化保证在地震作用下墩柱性能梯度区能同时达到塑性状态。由于混凝土墩柱塑性变形区大幅增大，从而变形性能和耗能能力等大幅提高，可以抵抗的地震峰值加速度大幅提高，保证土木工程结构的地震安全性。

通过对抗震性能梯度区进行设计计算，墩柱各个截面的材料的力学性能利用的程度可以通过梯度的大小来调整，可以通过梯度配筋的配置数量和梯度区的高度控制墩柱的地震损伤程度。

不同于现有技术的墩柱损伤主要集中在底部很小的一个区域，采用本实用新型的混凝土墩柱塑性变形区显著增长，材料的性能得到充分的利用，建造材料的用量减少。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种混凝土墩柱，其特征在于：包括本体以及布置在所述本体内的钢筋笼，所述钢筋笼的两端延伸至所述混凝土墩柱的两端，所述混凝土墩柱还包括位于本体内的力筋，所述力筋的直径在本体长度方向上呈梯度变化。

2.根据权利要求1所述的混凝土墩柱，其特征在于：所述力筋具有多段，各段力筋的截面面积不同，且各段力筋的截面面积在所述力筋长度方向上呈梯度布置。

3.根据权利要求1或2所述的混凝土墩柱，其特征在于：所述力筋为玻璃纤维筋或形状记忆合金筋。

4.根据权利要求1或2所述的混凝土墩柱，其特征在于：所述本体由普通硅酸盐水泥制成。

5.根据权利要求3所述的混凝土墩柱，其特征在于：所述本体呈柱状结构，所述钢筋笼也呈柱状结构，所述玻璃纤维筋具有多个，多个玻璃纤维筋布置在钢筋笼内侧，多个玻璃纤维筋呈圆周分布，且相邻两个玻璃纤维筋之间的夹角相同。

Images