CN217758314U - 一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，包括：UHPC模壳；普通混凝土，位于所述UHPC模壳内；连接机构，包括：工字钢，部分固定于所述UHPC模壳，部分固定于所述普通混凝土；栓钉，固定于所述工字钢并固定于所述普通混凝土内。该桥墩将具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗渗性的UHPC材料置于结构的外层，内部则采用现浇的普通混凝土，在提高防侵蚀能力的同时节约了造价，通过连接机构提高了结合力。

Description

一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩

技术领域

本实用新型涉及一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，属于土木工程领域。

背景技术

跨海大桥所处的海洋环境具有较强的腐蚀性，因此，桥墩通常全断面采用造价高昂的海工混凝土。然而，由于桥墩内部具有较好的密闭性，因此采用海工混凝土较为浪费，而海工混凝土的防侵蚀能力又不足以使得外层混凝土抵抗海水的腐蚀，导致一些跨海桥梁仍然出现了严重的腐蚀问题，影响桥梁的结构安全和使用寿命。

目前，跨海大桥的桥墩施工方法主要为采用钢模板的整体现浇施工方法和全截面预制拼装的施工方法。由于跨海大桥桥墩数量一般较多，采用现浇施工时，钢模板数量巨大，且处于海洋极端环境中，钢模板锈蚀速度较快，重复利用次数少，提高建造成本的同时造成了大量的浪费。而采用全截面预制拼装的施工方法，需要大型吊装设备、运输设备和预制场地，及构件之间的连接需要预应力等措施，施工难度大、且用工效率低。

UHPC作为一种新技术水泥基材料，具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗渗性，可以有效防止海水的侵蚀，满足海洋等恶劣极端环境条件下的耐久性要求，而普通混凝土完全能够满足桥墩内部结构的材性要求。

UHPC与普通混凝土结合会存在其连接界面为零剪力连接，容易由结合力不够导致相对滑动等问题。

发明内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩以解决UHPC与普通混凝土结合力不够的问题。

技术方案：本实用新型提供一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，包括：

UHPC模壳；

内核混凝土，位于所述UHPC模壳内；

连接机构，包括：

工字钢，部分固定于所述UHPC模壳，部分固定于所述内核混凝土；

栓钉，固定于所述工字钢并固定于所述内核混凝土内。

进一步的，所述工字钢包括两个平行的翼缘及连接所述翼缘的腹板。

进一步的，所述栓钉等间距沿着工字钢的长度方向固定在工字钢的翼缘上。

进一步的，多个工字钢沿桥墩的中心对称设置，多个工字钢直接通过弧形的钢板进行连接，钢板沿着工字钢的长度等间距焊接在工字钢的腹板中间的位置上，钢板间距为150cm的整倍数。

进一步的，钢板的厚度范围为15cm至25cm。

进一步的，工字钢的腹板的高度为UHPC模壳壁厚的1/4。

进一步的，多个钢板对称布置，钢板数量采用4片或者8片。

进一步的，钢板和工字钢未焊接栓钉的部分埋置在UHPC模壳的内部形成有效连接，使得连接机构与UHPC永久模壳成为一个刚性的整体。

进一步的，所述UHPC模壳掺有细微钢纤维。

有益效果：本实用新型对比已有技术具有以下优点：

1）UHPC作为一种新技术水泥基材料，具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗渗性，可以有效防止海水的侵蚀，满足海洋等恶劣极端环境条件下的耐久性要求，而普通混凝土完全能够满足桥墩内部结构的材性要求。UHPC强度高，截面厚度较小，吊装质量小，不需要大型的吊装和运输设备，连接相对简单，无需预应力措施。本申请将具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗渗性的UHPC材料置于结构的外层，内部则采用现浇的普通混凝土，在提高防侵蚀能力的同时节约了造价，使得该种组合桥墩的适用于建造于海洋或者咸水湖等氯离子浓度高的恶劣极端环境条件下的大跨径桥梁。

2）连接机构具有如下优点：a、将零剪力连接的界面干接缝变为完全剪力连接，显著提升结构的界面连接性能与整体性；b、省去了预制构件和现浇构件的连接施工工序，方便了施工，提高施工的效率；c、显著提升了桥墩的承载能力；d、在相同要求下，有连接体系的桥墩可以减小尺寸，降低造价，节约成本；e、通过在UHPC模壳内预埋连接体系，能够对UHPC模壳进行支撑，进一步提高UHPC模壳的强度，并且能够将现浇普通混凝土内核与UHPC模壳连成整体.

3）UHPC制成的永久模壳在施工过程中可作为现浇混凝土的模板，从而节省了大量的钢模板且免除了拆模的工序，减少资源浪费的同时节省了工程的附加支出。

4）在UHPC模壳和普通混凝土之间设置由工字钢和栓钉组成的连接体系有效地保证了UHPC外筒和普通混凝土之间形成有效的整体性连接，同时提高桥墩的整体刚度。工字钢和栓钉体系施工工艺简便，适用于大规模工业化流水生产，有效地降低了制造的难度，节省了大量的工期和成本。同时，该体系为轻质装置，没有增加UHPC永久模壳的重量，便于施工和吊装

5）连接体系中采用薄钢板将工字钢焊接在一起，形成横向连接，有效提高了整个连接体系的刚度。

6）UHPC浇筑的永久模壳强度高，截面厚度较小，吊装质量小，不需要大型的吊装和运输设备，连接相对简单，无需预应力措施。

7）采用预制装配式的建造方法不但有效地缩减了工期，提高了工程的质量，还有效地节省了人力和物力的支出，节省了造价。

附图说明：

图1是本实用新型实施例桥墩构造的示意图；

图2是本实用新型实施例中连接机构的示意图；

图3是本实用新型实施例桥墩的剖视图；

图4是本实用新型实施例桥墩构造俯视图。

图中标号说明：1-栓钉、2-工字钢、3-钢板、4-UHPC模壳、5-普通混凝土。

具体实施方式

请参见图1-图4，本实用新型是一种可在海洋等恶劣极端环境条件下桥梁建造中使用的具有栓钉和工字钢组合连接的新型UHPC-NC预制装配组合桥墩，该桥墩包括掺有细微钢纤维的UHPC（超高性能混凝土，Ultra High Performance Concrete）模壳4、钢板3、栓钉1、工字钢2和普通混凝土5。普通混凝土5为内核混凝土。

图1及图3中，为了展示出其他元件的位置及连接关系，UHPC模壳4高度略低于其他元件，在实际应用中，UHPC模壳4应包覆其他元件。

所述的栓钉1按照设计好的间隔沿着工字钢2的长度方向从上到下依次等间距焊接在工字钢2的翼缘上。栓钉1的直径和长度可以根据桥墩的实际高度和直径选择，直径优选不小于20cm。焊接的间距可以根据桥墩的实际的高度计算后选取，优选为100cm的整倍数。

所述工字钢2成工字形，其包括两个平行的翼缘及连接所述翼缘的腹板。

钢板3布置于桥墩外侧面，钢板对称布置，数量可以根据桥墩的实际需求的大小采用4片或者8片两种不同的布置形式。所述的工字钢2腹板的长度为UHPC永久模壳4壁厚的1/4。钢板3可以起到有效定位的作用，使得整个连接体系居中。

所述的工字钢2之间采用弧形的钢板3进行连接，弧形钢板3沿着工字钢2的长度从上到下依次等间距焊接在工字钢2的腹板中间的位置上，纵向间距可以根据桥墩的实际高度计算后选取，一般为150cm的整倍数。钢板3的厚度可根据工字钢2的实际尺寸选择15cm，20cm和25cm三种。

所述的永久模壳4的浇筑过程中，钢板3和工字钢2未焊接栓钉1的部分埋置在UHPC永久模壳4的内部形成有效连接，使得连接体系与UHPC永久模壳4成为一个刚性的整体。

所述的混凝土内核采用现浇普通混凝土最后在实际工程的施工过程中现场浇筑。

本实用新型具体实施的过程如下：

将栓钉1按照预设间隔沿着工字钢2的长度方向等间距焊接在工字钢2的翼缘上。

具体的，栓钉1按照设计好的间隔沿着工字钢2的长度方向从上到下依次等间距焊接在工字钢2的翼缘上。

将多个工字钢2沿桥墩中心对称布置，工字钢2之间采用弧形的钢板进行连接。

具体的，工字钢2对称布置，工字钢2之间采用弧形的钢板3进行连接，弧形钢板3沿着工字钢2的长度从上到下依次等间距焊接在工字钢2的腹板中间的位置上。

浇筑UHPC模壳4，将钢板和工字钢2未焊接栓钉1的部分埋置在UHPC模壳4的内部形成有效连接。

在模壳4的浇筑过程中，钢板3和工字钢2未焊接栓钉1的部分埋置在UHPC永久模壳4的内部形成有效连接。

在UHPC模壳4内浇筑混凝土。

最后在实际工程的施工过程中，在预制的带有连接体系的UHPC永久模壳4中现浇普通混凝土作为桥墩的内核。

在本实施例中，采用的栓钉1的直径和长度可以根据桥墩的实际高度和直径选择，直径一般不小于20cm。焊接的间距可以根据桥墩的实际的高度计算后选取，一般为100cm的整倍数。

在本实施例中，工字钢2的长度为桥墩的高度减去两倍的混凝土保护层的厚度，腹板的长度为UHPC永久模壳4壁厚的1/4。

在本实施例中，弧形的钢板3沿着工字钢2的长度从上到下依次等间距焊接在工字钢2的腹板中间的位置上，纵向间距可以根据桥墩的实际高度计算后选取，一般为150cm的整倍数。钢板3的厚度可根据工字钢2的实际尺寸选择15cm，20cm和25cm三种。

在本实施例中，永久模壳4采用掺有细微钢纤维的UHPC浇筑。

在本实施例中，钢板3和工字钢2未焊接栓钉1的部分在模壳4的浇筑过程中埋置在UHPC永久模壳4的内部，以期形成有效连接。

在本实施例中，桥墩中的永久模壳4和连接体系部分采用预制装配的方法进行制造。

在本实施例中，普通混凝土采用现浇的方式进行浇筑。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (9)

1.一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，包括：

UHPC模壳；

内核混凝土，位于所述UHPC模壳内；

其特征在于，还包括：

连接机构，包括：

工字钢，部分固定于所述UHPC模壳，部分固定于所述内核混凝土；

栓钉，固定于所述工字钢并固定于所述内核混凝土内。

2.根据权利要求1所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，所述工字钢包括两个平行的翼缘及连接所述翼缘的腹板。

3.根据权利要求2所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，所述栓钉等间距沿着工字钢的长度方向固定在工字钢的翼缘上。

4.根据权利要求3所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，多个工字钢沿桥墩的中心对称设置，多个工字钢直接通过弧形的钢板进行连接，钢板沿着工字钢的长度等间距焊接在工字钢的腹板中间的位置上，钢板间距为150cm的整倍数。

5.根据权利要求4所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，钢板的厚度范围为15cm至25cm。

6.根据权利要求4所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，工字钢的腹板的高度为UHPC模壳壁厚的1/4。

7.根据权利要求4所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，多个钢板对称布置，钢板数量采用4片或者8片。

8.根据权利要求4所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，钢板和工字钢未焊接栓钉的部分埋置在UHPC模壳的内部形成有效连接，使得连接机构与UHPC永久模壳成为一个刚性的整体。

9.根据权利要求1所述的一种栓钉及工字钢连接的混凝土组合桥墩，其特征在于，所述UHPC模壳掺有细微钢纤维。

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