CN214939207U

CN214939207U - 一种pbl加劲型双壁钢管uhpc空心桥墩

Info

Publication number: CN214939207U
Application number: CN202023263891.XU
Authority: CN
Inventors: 陈誉; 叶梦雅; 蒋暑节
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2030-12-30

Abstract

本实用新型涉及一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，包括同轴设置的且从内往外依次分布的内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管，内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管的截面形状相适应，所述内层钢管的外周壁均匀分布有若干个PBL加劲肋，钢筋笼骨架位于PBL加劲肋与外层钢管之间，内层钢管与外层钢管之间浇筑有超高性能混凝土。本实用新型结构设计合理，无需对支模拆模，减少了多个施工工序、施工简单、效率高，同时具有承载能力高、刚度大、耐久性好、抗震性能好以及结构稳定的优点。

Description

一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩

技术领域：

本实用新型属于建筑工程构件技术领域，尤其涉及一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩。

背景技术：

桥梁工程是生命线工程，桥墩是桥梁的主要抗侧力构件和竖向承重构件，例如在地震中桥墩首先遭受地震力作用，并且桥梁的损坏大多是因为桥墩破坏引起的。因此桥墩设计与施工质量的好坏直接关系到桥梁的安全与否。传统桥墩多为普通钢筋混凝土结构或钢结构。钢筋混凝土桥墩存在需要支模拆模等工序、施工困难，且抗震性能不高，震后加固复杂；而钢结构桥墩一般造价较高，需要进行防腐处理，且需要定期保养维护。后期钢管混凝土组合桥墩应用逐渐广泛，钢管对核心混凝土的约束作用使其处于三向受力状态，可大幅提高桥墩的承载力、延性和刚度，但由于某些工程条件限制例如山区，深水等，由于墩身高度和截面的增大，混凝土用量大幅增加，不仅增加了设计、施工难度和墩身造价，且其自重变大，桥墩对于桥梁的惯性力也随之增大。

综上所述 , 随着社会的发展，科技的进步，人们对建筑的要求越来越高，对结构也提出更高的要求。传统的混凝土和结构形式显然已经无法满足这样的需求。现有普通钢筋混凝土桥墩、钢结构桥墩以及钢管混凝土组合桥墩都存在一些问题无法适应当今桥梁工程的迅速发展。繁杂的支模拆模等工序、施工困难，且抗震性能不高，震后加固复杂，高造价的钢结构桥墩，复杂的防腐处理和定期保养维护，较大自重等问题使得桥墩易局部屈曲、寿命较低。

实用新型内容：

本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，包括同轴设置的且从内往外依次分布的内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管，所述内层钢管的外周壁均匀分布有若干个PBL加劲肋，内层钢管与外层钢管之间浇筑有超高性能混凝土。

进一步的，所述PBL加劲肋沿竖向设置，PBL加劲肋上开设有若干个沿竖向间隔均布的通孔。

进一步的，所述PBL加劲肋与内层钢管的外周壁焊接固定。

进一步的，所述内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管的截面形状相适应。

进一步的，所述内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管的截面形状为圆形、矩形、方形、椭圆形或多边形。

进一步的，所述钢筋笼骨架位于PBL加劲肋与外层钢管之间。

进一步的，所述内层钢管与外层钢管为整管结构或者分片拼装结构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：本实用新型结构设计合理，无需对支模拆模，减少了多个施工工序、施工简单、效率高，同时具有承载能力高、刚度大、耐久性好、抗震性能好以及结构稳定的优点。

附图说明：

图1是本实用新型实施例的立体构造示意图；

图2是本实用新型实施例中未浇筑时的立体构造示意图；

图3是本实用新型实施例的俯视构造示意图；

图4是本实用新型实施例中PBL加劲肋的立体构造示意图；

图5是本实用新型实施例中内层钢管与外层钢管的立体构造示意图；

图6是本实用新型实施例中钢筋笼骨架的立体构造示意图；

图7是本实用新型实施例中PBL加劲肋与内层钢管焊接后的构造示意图；

图8是本实用新型实施例中的其它截面形式结构示意图。

图中：

1-超高性能混凝土；2-钢筋笼骨架；3-外层钢管；4-内层钢管；5-PBL加劲肋；6-通孔；7-箍筋；8-纵筋。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置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。

如图1～7所示，本实用新型一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，包括同轴设置的且从内往外依次分布的内层钢管4、钢筋笼骨架2以及外层钢管3，内层钢管4、钢筋笼骨架2以及外层钢管3的截面形状相适应，所述内层钢管4的外周壁均匀分布有若干个PBL加劲肋5，钢筋笼骨架2位于PBL加劲肋5与外层钢管3之间，内层钢管4与外层钢管3之间浇筑有超高性能混凝土1。

本实施例中，所述PBL加劲肋5沿竖向设置，PBL加劲肋5上开设有若干个沿竖向间隔均布的通孔6，PBL加劲肋可以明显提高钢管混凝土的界面抗剪承载力和刚度,其粘结强度受PBL加劲肋开孔参数的影响，根据工程需要对开孔参数设定。

本实施例中，所述PBL加劲肋5与内层钢管4的外周壁焊接固定。如此设置，用以保证超高性能混凝土与钢管之间有足够的粘结力，保证其足够的抗剪承载力和施工中的稳定。

本实施例中，PBL加劲肋5一般布置4～12道，具体布置数量根据构件实际尺寸确定。如此设置，在保证超高性能混凝土与钢管不产生脱落、滑移现象的条件下，不影响整个桥墩的使用。

本实施例中，所述内层钢管4、钢筋笼骨架2以及外层钢管3的截面形状为圆形、矩形、方形、椭圆形或多边形。如图1-3、5-7所示，本实施例中内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管采用的截面形状均为矩形。而如图8所示，内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管采用的截面形状均圆形。

本实施例中，所述钢筋笼骨架2包括多个沿竖向间隔均布的环状箍筋7，多个环状箍筋7之间经由若干根纵筋8连接固定，环状箍筋的形状与内层钢管、外层钢管的截面形状相适应，例如：本实施例中内层钢管、外层钢管的截面形状为矩形状，环状箍筋也呈矩形状。

本实施例中，所述内层钢管4与外层钢管3为整管结构或者分片拼装结构。内层钢管与外层钢管的截面形状若是圆形，则内层钢管与外层钢管直接冷弯成管，若是其他形状的话，则采用分片拼装形成，连接方便。

本实施例中，外层钢管3和内层钢管4的强度等级采用Q235、Q345、Q390、Q420或其他等级；钢筋笼骨架的钢筋等级采用HPB300、HRB335、HRB400或HRB500。

本实施例中，超高性能混凝土（UHPC）采用水泥、硅灰、6号石英砂、5号石英砂、2号石英砂、石英粉、粗集料、减水剂、钢纤维和水按照一定的配合比拌合而成，细集料UHPC配合比——水泥：硅灰：6号石英砂：5号石英砂：2号石英砂:石英粉:粗集料：减水剂：钢纤维：水=1.00：0.30：0.14：0.41：0.53：0.09：0.025：0.19：0.21。粗集料UHPC配合比——水泥：硅灰：6号石英砂：5号石英砂：2号石英砂：石英粉：粗集料：减水剂：钢纤维：水=1.00：0.30：0.11：0.32：0.41：0.07:0.26：0.025：0.19：0.21。不同的配合比具有不同的材料性能，可根据实际工程需要选择相对应的配合比。

本实施例中，钢筋笼骨架2的配筋量与普通混凝土结构相比可以根据工程情况适当降低，因为UHPC的抗拉和抗压性能都远大于普通混凝土。

本实用新型的工作原理：内层钢管和外层钢管在工厂制作成固定长度，并将设计好的PBL加劲肋焊接在内层钢管外壁上，运输至施工现场，在绑扎好的钢筋笼骨架内外设计位置，安装墩身的内层钢管和外层钢管，接着在内层钢管和外层钢管之间进行超高性能混凝土的浇筑，经振捣密实并养护形成本实用新型。

本实用新型的优点在于：

（1）内层钢管的外壁和PBL加劲肋通过焊接连接，便于施工；同时PBL加劲肋及其孔洞的存在可以保证UHPC和钢管之间的稳定性，防止UHPC与钢管产生相对滑移或者脱落；

（2）钢管能够规模化生产，制作完成后切割成规定长度，运输至现场吊装就位并浇筑混凝土，整个过程无需对支模拆模，减少了多个施工工序、施工简单、快捷；

（3）该桥墩属于钢管约束混凝土构件，因此承载力高，且采用空心的截面形式，具有刚度大的优点；

（4）内、外层钢管之间采用UHPC进行浇筑，UHPC的抗腐蚀能力远高于普通混凝土，故而整个桥墩的耐久性好，同时UHPC的高耗能、钢筋笼骨架的存在、空心截面的形式等都会提高其抗震性能，因此整个桥墩抗震性能好；

（5）内、外层钢管对UHPC起环向约束作用，使其处于三向应力状态，使核心混凝土的承载力提高，整个桥墩的承载力跟刚度也有所提高；

（6）采用UHPC代替普通混凝土，UHPC作为一种新型高性能水泥基复合材料，具有超高的耐久性和力学性能，其良好的变形性能和断裂韧性保证了桥梁具有良好的吸收能量的能力，使得桥梁结构具有良好的抗震性能。此外，UHPC材料还具有抵御氯离子腐蚀、冻融破坏、抗碳化等良好的耐久性，保证了桥梁结构抵御不良环境因素的腐蚀，使得桥梁结构具有更长的寿命周期；

（7）外层钢管内侧配置纵筋、箍筋形成钢筋笼骨架，可以弥补UHPC抗拉强度的不足，提高桥墩的承载力；

（8）PBL加劲肋可以有效提高截面抗剪承载力，避免钢管和超高性能混凝土之间产生错动、滑移或者脱落；PBL加劲肋提供了较大的截面抗剪作用, 有效限制了管内混凝土纵向膨胀, 其反作用力使局压区混凝土约束作用进一步提高，且使构件具有较大的轴压强度、轴压刚度、抗弯强度和抗弯刚度，同时作为钢管截面一部分, PBL加劲肋可直接参与受力；

（9）内、外层钢管和超高性能混凝土均集中化生产，不受环境影响，有利于控制质量、生产效率高且环保。

本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，其特征在于：包括同轴设置的且从内往外依次分布的内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管，所述内层钢管的外周壁均匀分布有若干个PBL加劲肋，内层钢管与外层钢管之间浇筑有超高性能混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，其特征在于：所述PBL加劲肋沿竖向设置，PBL加劲肋上开设有若干个沿竖向间隔均布的通孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，其特征在于：所述PBL加劲肋与内层钢管的外周壁焊接固定。

4.根据权利要求1所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，其特征在于：所述内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管的截面形状相适应。

5.根据权利要求4所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，其特征在于：所述内层钢管、钢筋笼骨架以及外层钢管的截面形状为圆形、矩形、方形、椭圆形或多边形。

6.根据权利要求1所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，其特征在于：所述钢筋笼骨架位于PBL加劲肋与外层钢管之间。

7.根据权利要求1所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩，其特征在于：所述内层钢管与外层钢管为整管结构或者分片拼装结构。