CN216238097U - 一种pbl加劲型双壁钢管uhpc空心墩柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，它由UHPC、PBL、钢筋笼以及同轴的内层钢管和外层钢管构成。所述的外层钢管套设于内层钢管外侧，外层钢管与内层钢管之间形成夹层区；所述的PBL加劲肋板固定连接在内层钢管的外侧壁或外层钢管的内侧壁上；所述的钢筋笼骨架包括多个水平设置的环形骨架和多个纵向设置的连接骨架，所述的多个环形骨架沿纵向排列依次固定在所述连接骨架上并形成筒状结构，筒状结构套设于夹层区内；所述的夹层区通过UHPC进行封装。本实用新型相比现有技术具有较大的抗弯强度和刚度，提高了界面抗剪能力，减小了自重，有效地提高了桥墩的延性和刚度。

Description

一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱

技术领域

本实用新型涉及一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，属建筑工程构件技术领域。

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。

随着技术的发展，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，如申请号为CN201220734200.6的专利文件提供了一种内部通长布设PBL加劲肋板的SCS钢管混凝土结构，该结构包括外钢管、内钢管、布设于外钢管与内钢管之间的多道PBL加劲肋板和由填充于外钢管与内钢管之间空腔内的混凝土浇筑成型的混凝土结构，利用双层钢管提高混凝土墩柱的刚度，并且内设PBL加劲肋板来进一步提高结构的抗剪切能力。但是该专利的仍然存在受力稳定性不足和自重较大的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提供了一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心桥墩结构。

为了实现本实用新型的目的，具体地，本实用新型采用的技术方案如下。

一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，包括内层钢管、UHPC、钢筋笼骨架、外层钢管、和若干个PBL加劲肋板构成；所述的外层钢管套设于内层钢管外侧，外层钢管与内层钢管之间形成夹层区；所述的PBL加劲肋板固定连接在内层钢管的外侧壁或外层钢管的内侧壁上；所述的钢筋笼骨架包括多个水平设置的环形骨架和多个纵向设置的连接骨架，所述的多个环形骨架沿纵向排列依次固定在所述连接骨架上并形成筒状结构，筒状结构套设于夹层区内；所述的夹层区通过UHPC进行封装。

在现有技术中， PBL加劲肋板两侧分别焊接在内层钢管的外侧壁与外层钢管的内侧壁上，使得两层钢管之间的夹层区域之间被分隔为多个相对独立的小区域，不同小区域内灌注的混凝土相互之间无法直接形成受力转移，虽然专利中在加劲肋板上开设有孔洞，但孔洞所提供的连接关系依然难以形成受力转移，使得整体结构的稳定性下降。本实用新型则仅将PBL加劲肋板与内层钢管或外层钢管其中之一相连，不对混凝土形成分隔，使各区域之间的混凝土可以进行受力分担，并且通过套设在夹层区的金属笼骨架来进一步加强混凝土的整体性，提高受力稳定性和抗震强度。在本实用新型中，PBL加劲肋板可以全部固定在内层钢管上，也可以全部固定在外层钢管上，或者部分固定在内层钢管，部分固定在外层钢管上，在进行PBL加劲肋板布置时，优选地使其均匀分散布置。本实用新型使用的UHPC指的是超高性能混凝土，相较于普通的混凝土，UHPC中含粗骨料，且UHPC相较普通混凝土结构强度大大提高，可一定程度上减少钢筋使用量，因此使用UHPC制作桥墩时可以降低自重、提高结构强度。需要说明的是UHPC的配料和生产方法为现有技术，其配料并非本实用新型的发明点，本实用新型为直接使用。

进一步地，所述的外层钢管与内层钢管同轴布置。

进一步地，所述的外层钢管为方形管，所述的内层钢管为圆形管或正多边形管。当外层钢管为方形管时，内层钢管可采用多种构型，包括但不限于方形、圆形、正六边形等，满足内层钢管的截面为规则多边形即可，当内层钢管为规则构型时，钢管的在各方向上的受力能力相对较为一致，不容易受力屈服。

进一步地，所述的PBL加劲肋板包括两个相对的板平面和两个相对的板侧面，PBL加劲肋板通过一个板侧面沿内层钢管长度方向垂直焊接于所述内层钢管的外侧壁上。

进一步地，所述的PBL加劲肋板上开有孔洞。

进一步地，所述的钢筋笼骨架套设于PBL加劲肋板与外层钢管之间，且环形骨架的形状与外层钢管的截面形状一致，尺径小于外层钢管的内径。作为优选，本实用新型将PBL加劲肋板均设置在内层钢管上，此时因为PBL加劲肋板的存在，钢筋笼骨架相对贴近外层钢管设置。由于墩柱的形变屈服通常由外层钢管最先产生，因此钢筋笼骨架贴近外层钢管可以起到更好的加强效果。此外，由于钢筋笼骨架是多层环形骨架纵向排列形成，上下相邻环形骨架之间留有空置区，当进行混凝土浇筑时，被PBL加劲肋板相对隔开的混凝土可以通过环形骨架形成的空置区进行连接，从而提高混凝土结构的整体性。

进一步地，所述的PBL加劲肋板的另一板侧面与环形骨架相抵接。PBL加劲肋板与环形骨架抵接可以时钢筋笼骨架设置更方便，防止其位置产生偏差导致内部结构不对称。

进一步地，所述的外层钢管或内层钢管由多个钢管区段组装形成。将内层钢管与外层钢管设计成多个区段后，可通过增加区段或减少区段数量来延长或缩减墩柱长度，以适应不同需求。

综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

1、本实用新型的内层钢管和PBL通过焊接连接，焊接在内钢管的外壁上，便于施工。PBL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、本实用新型的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；同时，还能够获得一种承载力高、刚度大、耐久性好、施工快捷、抗震性能好、结构稳定的带PBL的双壁钢管UHPC空心墩柱。

4、本实用新型的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；同时，还能够获得一种承载力高(因为本实用新型属于一种钢管约束混凝土构件，因此承载力高)、刚度大(空心的截面形式)、耐久性好(UHPC的抗腐蚀能力远高于普通混凝土)、施工快捷(省去了模板的工序、PBL焊接在内层钢管外壁操作简单)、抗震性能好（UHPC的高耗能、钢筋笼的存在，空心截面的形式等都会提高其抗震性能）、结构稳定（PBL加劲型构件抗剪能力和承载力大幅提高）的带PBL的双壁钢管UHPC空心桥墩。

5、本实用新型外层钢管内侧配置纵筋箍筋形成钢筋笼，可以弥补UHPC抗拉强度的不足，并提高UHPC的整体性，提高桥墩的承载力。

6、PBL加劲肋板可以有效提高界面抗剪承载力，避免钢管和混凝土之间产生错动、滑移或者脱落。PBL提供了较大的界面抗剪作用, 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可直接参与受力。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型的整体结构示意图；

图2为实施例1中钢筋笼骨架的结构示意图；

图3为实施例1中加劲肋板的结构示意图；

图4为实施例2中内层钢管与PBL加劲肋板的结构示意图；

图中，1-内层钢管，2-钢筋笼骨架，3-外层钢管，4-PBL加劲肋板，21-环形骨架，22-连接骨架，41-孔洞，42-板平面，43-板侧面。

具体实施方式

下面通过实施例与说明书附图来对本实用新型进行进一步地说明，实施例仅为优选实施方式，本实用新型并不限定于以下列出的实施例。

实施例1

如图1~3所示，一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，包括内层钢管1与外层钢管3形成的双层结构，外层钢管套设在内层钢管的外周，且内层钢管与外层钢管之间形成一个可置入其他物品的夹层区。在夹层区内设有一个钢筋笼骨架2，钢筋笼骨架包括矩形环状的环形骨架21和长条状的连接骨架21，多个环状骨架在空间上纵向排列，且每个环形骨架水平设置，环形骨架的四个内顶角处分别与四根连接骨架的侧边进行焊接，四根连接骨架将与所有的环形骨架连为一体，从而形成一个外形大致为长方体的筒状结构，该筒状结构套设于内层钢管与外层钢管形成的夹层区内，且环形骨架的形状与外层钢管截面形状一致，但尺径略小于外层钢管的内径，使得环形骨架能贴近外层钢管的内壁设置。内层钢管为方管，方管的每一个外侧壁上均焊接有一个PBL加劲肋板4。PBL加劲肋板沿内层钢管的长度方向设置，且通过板侧面43与内层钢管的外侧壁进行连接，使得PBL加劲肋板的板平面42垂直于焊接部位的内层钢管侧壁，并且PBL加劲肋板的焊接位置为内层钢管侧壁的中间部位。内层钢管的宽度与相对两侧的两个PBL加劲肋板的宽度（PBL加劲肋板一侧到另一侧的距离）之和等于对应的钢筋笼骨架宽度之和，使得PBL加劲肋板能够与钢筋笼骨架形成抵接，当钢筋笼骨架置入时，恰好被四个PBL加劲肋板所卡主，从而使得钢筋笼骨架与内层钢管同轴设置，避免歪斜。当上述结构设置完成后，从上方向夹层区内浇筑UHPC，使UHPC将钢筋笼骨架与PBL加劲肋板封装，待固化程序完成后，即可获得PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱。需要说明的是，虽然图1与图2未示出，本实施例中PBL加劲肋板上设有与图3相同的孔洞41，当UHPC浇筑后，被PBL加劲肋板进行一定程度上分隔的UHPC通过孔洞进行连接，从而使UHPC与内层钢管之间形成更强的锁定作用。在具体使用时，可根据需要将多个图1中的结构进行堆叠，将多个外层钢管或内层钢管片段连接形成更长的钢管，使得墩柱的高度提升。

实施例2

外层钢管和钢筋笼骨架与实施例1中相同，区别在于内层钢管为圆管，此时四个PBL加劲肋板以四等分的方式垂直焊接在内层钢管的圆弧外壁上，此时的“垂直”指的是PBL加劲肋板与焊接处的内层钢管侧壁的切线垂直。

本实用新型还可采用其他实施方式，例如将外层钢管替换为圆管，并将钢筋笼骨架的环形骨架替换为圆环形，或者改变PBL加劲肋板的数量、肋板上孔洞的数量以及孔径大小等，在此不再赘述，以上实施例仅为本实用新型的优选实施方式，在不脱离本实用新型精神的范围下做出的简单修改及替换应当在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：包括内层钢管（1）、UHPC、钢筋笼骨架（2）、外层钢管（3）、和若干个PBL加劲肋板（4）构成；所述的外层钢管套设于内层钢管外侧，外层钢管与内层钢管之间形成夹层区；所述的PBL加劲肋板固定连接在内层钢管的外侧壁或外层钢管的内侧壁上；所述的钢筋笼骨架包括多个水平设置的环形骨架（21）和多个纵向设置的连接骨架（22），所述的多个环形骨架沿纵向排列依次固定在所述连接骨架上并形成筒状结构，筒状结构套设于夹层区内；所述的夹层区通过UHPC进行封装。

2.根据权利要求1所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：所述的外层钢管与内层钢管同轴布置。

3.根据权利要求2所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：所述的外层钢管为方形管，所述的内层钢管为圆形管或正多边形管。

4.根据权利要求3所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：每个所述的PBL加劲肋板包括两个相对的板平面和两个相对的板侧面，PBL加劲肋板通过一个板侧面沿内层钢管长度方向垂直焊接于所述内层钢管的外侧壁上。

5.根据权利要求1所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：所述的PBL加劲肋板上开有孔洞（41）。

6.根据权利要求4所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：所述的钢筋笼骨架套设于PBL加劲肋板与外层钢管之间，且环形骨架的形状与外层钢管的截面形状一致，尺径小于外层钢管的内径。

7.根据权利要求6所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：所述的PBL加劲肋板的另一板侧面与环形骨架相抵接。

8.根据权利要求1所述的一种PBL加劲型双壁钢管UHPC空心墩柱，其特征在于：所述的外层钢管或内层钢管由多个钢管区段组装形成。

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