CN222362364U - 一种格构式钢骨加劲的预制uhpc空心桥墩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及装配式桥梁结构技术领域，公开了一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，包括：UHPC壳和格构式型钢骨架；所述格构式型钢骨架中心区域为一个空腔；同时，所述UHPC壳包覆在格构式型钢骨架四周并与所述格构式型钢骨架固定连接；所述格构式型钢骨架包括若干三角形单元；本实用新型采用UHPC壳替实心桥墩，减小混凝土与钢筋用量，减轻重量，便于运输吊装，充分发挥UHPC高强度特性。结合格构式钢骨，增强UHPC壳结构承载力与抗震性，钢材与UHPC优势互补，提升整体性能。模块化设计促进预制与快速现场装配，缩短施工时间，简化作业流程，减少环境影响，标准化接口确保高效对接安装。
Description
技术领域
本实用新型涉及装配式桥梁结构技术领域，具体涉及一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩。
背景技术
结构装配化可利用构件工厂预制的高质量，发挥现场机械化装配的高效率，实现提高质量、提升效率，减少对用工的依赖、节能减排以及绿色环保的建筑行业产业化目标。
当前，桥梁结构的装配化也成为行业研究热点，相关研发工作主要集中在预制桥墩及其与承台之间的连接方面。房屋建筑领域成熟的钢筋套筒灌浆连接技术、金属波纹管钢筋浆锚钢筋连接技术也被引入预制桥墩的节点连接构造中，形成了面向市场应用、可落地的装配式桥墩技术。
然而，当前技术由于直接复制房屋建筑领域的相关技术，直接将房屋建筑技术移植至桥梁工程时，需谨慎考虑桥梁构件尺寸大、重量重等现实问题。当前技术面临的主要挑战在于，预制构件划分过细导致节段数量多、连接节点繁多，这不仅推高了工程成本，相应的连接节点较多，既增加了工程造价，也影响了整体结构安全。鉴于此，迫切需要探索一种创新的桥梁装配化技术路线，该技术应具备以下特点：优化的受力性能，以减少单个构件的重量和尺寸；高效利用材料，减少资源浪费；并且，能够显著减少现场装配的复杂性，确保节点连接的可靠性和经济性，突破当前技术体系，对桥梁结构装配化技术的发展与完善具有重要意义。
实用新型内容
针对上述存在的技术不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩旨在解决目前装配式桥墩受力性能差、构件重量大以及材料不够节约的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型提供一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，包括：UHPC壳和格构式型钢骨架；所述格构式型钢骨架中心区域为一个空腔；同时，所述UHPC壳包覆在格构式型钢骨架四周并与所述格构式型钢骨架固定连接。
进一步地，所述格构式型钢骨架包括若干三角形单元；其中，所述三角形单元为直角三角形。
进一步地，所述三角形单元的两个直角边分别为立柱和水平杆；所述三角形单元的斜边为斜杆。
进一步地，所述斜杆在位于上层和下层的水平杆(22)之间设置，且相邻斜杆在空间上相互交错。
进一步地，所述立柱、水平杆和斜杆固定连接。
进一步地，所述UHPC壳至少包覆住所述立柱。
进一步地，所述立柱沿UHPC壳一周等间距布置，所述立柱的数量根据受力要求确定。
进一步地，所述立柱为工字型钢立柱。
进一步地，还包括所述斜杆内置的螺纹连接件，所述螺纹连接件用于调节斜杆的长度。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型通过UHPC壳取代传统钢筋混凝土桥墩的实心截面，充分利用UHPC的超高强性能，可减少混凝土体积和钢筋用量，同时，进一步降低预制桥墩构件的重量，方便运输及吊装；
2、本实用新型利用格构式型钢骨架对UHPC壳进行增强，利用钢材的高强度性能，与超高强的UHPC相互匹配、共同工作，提高预制桥墩构件承载性能和抗震性能。
3、本实用新型具备模块化特性使得桥墩可以预制生产，现场快速装配，大大缩短了施工周期，减少了现场作业的复杂度和对环境的影响，特别是工字型钢立柱与水平和斜杆的标准化接口设计，便于精确对位和快速连接，提高了施工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩的结构示意图。
图2为格构式型钢骨架示意图。
图3为图1的截面图。
附图标记说明：1、UHPC壳，2、格构式型钢骨架，21、立柱，22水平杆，23斜杆。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1至图3所示，本实用新型提供了一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，包括：
UHPC壳1和格构式型钢骨架2；格构式型钢骨架2中心区域为一个空腔；同时，UHPC壳1包覆在格构式型钢骨架2四周并与格构式型钢骨架2固定连接。应说明的是：UHPC即超高性能混凝土作为一种先进的建筑材料，其强度是普通混凝土的4-8倍，耐久性极佳。UHPC壳1包覆在格构式型钢骨周围，不仅增强了桥墩的抗压、抗冲击能力，还通过与格构式钢骨的紧密结合，形成了一个整体性更强的复合结构体系，有效阻止了腐蚀介质进入钢骨，延长了结构使用寿命；针对UHPC壳1与格构式型钢骨架2的连接节点，可采用预埋金属锚固件或专为UHPC设计的化学锚栓，确保两者的连接强度和可靠性，防止在极端荷载下发生脱开现象，该节点设计还包括防剪切加强措施，如增设角钢或钢板加固片，以提高节点区的剪切承载力。此外，由于UHPC与钢材的线膨胀系数不同，设计中采取措施以减轻温差引起的内部应力；比如，在UHPC壳1与格构式型钢骨架2的接触面设置柔性垫片或预留足够宽的伸缩缝，允许材料因温度变化而自由微动，减少温度应力对结构的不利影响。
此外，格构式型钢骨架2的空腔设计大幅减轻了结构自重，不仅节约了材料成本还便于内部管线的布置，为桥墩的维护和未来可能的功能扩展预留了空间，若未来需要对结构进行检测或维修，空腔提供了直接的通道，简化了维护程序。
格构式型钢骨架2包括若干三角形单元；其中，三角形单元为直角三角形。三角形单元的两个直角边分别为立柱21和水平杆22；三角形单元的斜边为斜杆23；斜杆23在位于上层和下层的水平杆22之间设置，且相邻斜杆23在空间上相互交错；且该上层和下层的水平杆22之间的间距也可根据受力确定。应说明的是：采用直角三角形单元构成的格构式型钢骨架2，其设计布局不仅能够有效分散垂直荷载，而且斜杆23的交错布置极大增强了结构对水平荷载如风载、地震力等的抵抗力，实现了荷载的三维分散，提升了整体桥墩的稳定性与抗震性能。
立柱21、水平杆22和斜杆23固定连接。UHPC壳1至少包覆住立柱21；立柱21沿UHPC壳1一周等间距布置，立柱21的数量根据受力要求确定；立柱21为工字型钢立柱。应说明的是：鉴于桥梁结构长期承受动载如车辆行驶产生的反复荷载，对斜杆23与水平杆22的连接处还可设计疲劳强度增强措施，如采用圆滑过渡的连接细节减少应力集中，或采用高疲劳强度的钢材及特殊焊接工艺，确保在长期服役中结构的耐疲劳性能；此外工字型钢立柱21的使用，相比实心钢柱，能在保持同样承载力的前提下，显著减少钢材用量，降低了工程造价。
实施例2
基于实施例1，为了使本实用新型的结构更加灵活本实施例还对格构式型钢骨架2进行了模块化设计，每个模块包含多个三角形单元，单元间通过快速连接件如高强螺栓组装，不仅便于运输和现场安装，还能根据实际需求灵活调整桥墩的高度和直径，提高设计的通用性和适应性。此外斜杆23设计为可调节长度的构件，通过内置的螺纹连接件即一根带有内外螺纹的调节杆或套筒结构，当需要调节长度时，通过旋转螺纹连接件，可以实现两部分沿螺纹方向的相对移动，使斜杆的两端沿着螺纹路径伸长或缩短，从而改变其整体长度，这种方法简单可靠，调节精度较高。可以根据现场安装条件和实际荷载情况微调斜杆的倾斜角度和长度，优化结构受力分布，增强整体稳定性。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，包括：UHPC壳（1）和格构式型钢骨架（2）；
所述格构式型钢骨架（2）中心区域为一个空腔；同时，所述UHPC壳（1）包覆在格构式型钢骨架（2）四周并与所述格构式型钢骨架（2）固定连接。
2.如权利要求1所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，所述格构式型钢骨架（2）包括若干三角形单元；其中，所述三角形单元为直角三角形。
3.如权利要求2所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，所述三角形单元的两个直角边分别为立柱（21）和水平杆（22）；所述三角形单元的斜边为斜杆（23）。
4.如权利要求3所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，所述斜杆（23）在位于上层和下层的水平杆（22）之间设置，且相邻斜杆（23）在空间上相互交错。
5.如权利要求3所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，所述立柱（21）、水平杆（22）和斜杆（23）固定连接。
6.如权利要求3所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，所述UHPC壳（1）至少包覆住所述立柱（21）。
7.如权利要求3所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，所述立柱（21）沿UHPC壳（1）一周等间距布置，所述立柱（21）的数量根据受力要求确定。
8.如权利要求3所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，所述立柱（21）为工字型钢立柱。
9.如权利要求3所述的一种格构式钢骨加劲的预制UHPC空心桥墩，其特征在于，还包括所述斜杆（23）内置的螺纹连接件，所述螺纹连接件用于调节斜杆（23）的长度。
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