圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)用新型涉及一種新型鋼管混凝土橋墩，特別是指一種圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會(huì)，高速鐵路、高速公路快速發(fā)展，鐵路、公路橋梁工程日益增多。在高烈度地震區(qū)，對(duì)橋墩延性有著更高的要求。目前工程中，多采用圓形或圓端形鋼筋混凝土橋墩，但其抗震性能較差，容易產(chǎn)生脆性破壞。
[0003]為提高橋墩的抗震性能，承載力高、延性好、工序少、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)的圓鋼管混凝土橋墩或圓端形鋼管混凝土橋墩開始廣泛應(yīng)用于橋梁工程中。但目前工程中通常采用的圓鋼管混凝土橋墩或圓端形鋼管混凝土橋墩有如下缺點(diǎn)和不足:1.圓鋼管混凝土橋墩由于圓形截面的特點(diǎn)，其抗彎剛度和抗彎承載力較低，同時(shí)圓鋼管混凝土橋墩節(jié)點(diǎn)施工復(fù)雜，限制了其應(yīng)用；2.圓端形混凝土橋墩增加了橋面外剛度，彌補(bǔ)了橋梁結(jié)構(gòu)的橫橋向剛度遠(yuǎn)低于其順橋向剛度的問題，但當(dāng)鋼管寬厚比比較大(如寬厚比=5)時(shí)，圓端形鋼管混凝土的性能近似于鋼筋混凝土，鋼管不能對(duì)混凝土產(chǎn)生有效地約束。
[0004]在鋼管混凝土中部埋置型鋼，形成鋼管約束型鋼混凝土橋墩也將明顯改善鋼管混凝土的延性性能，但鋼管約束型鋼混凝土橋墩有如下缺點(diǎn)和不足:1.鋼管不能發(fā)揮抗彎的作用，沒有充分發(fā)揮鋼材的性能，因此該類柱用鋼量較大，經(jīng)濟(jì)性較差；2.節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。
[0005]因此，研宄一種新型的圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩已為急需。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種承載力高，延性好，施工方便，成本低，抗彎承載力和抗彎剛度大的圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩，既彌補(bǔ)了圓端形鋼管約束效果不足的缺陷，又可大大減少鋼管壁厚、避免厚鋼板焊接時(shí)的困難，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和安全性能。
[0007]本實(shí)用新型圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩，鋼管混凝土橋墩包括雙向均勻?qū)拷?、圓端形鋼管和混凝土，其特征在于栓釘和型鋼垂直布置于圓端形鋼管內(nèi)壁，并焊接在圓端形鋼管內(nèi)壁上，雙向均勻?qū)拷钔ㄟ^焊接連接在圓端形鋼管內(nèi)壁上，圓端形鋼管內(nèi)澆注有混凝土。
[0008]本實(shí)用新型還在于栓釘之間等間距或者不等間距排列、型鋼之間等間距或者不等間距排列或者栓釘與型鋼之間等間距或者不等間距排列，栓釘和型鋼起著傳遞剪力作用，栓釘布置于非節(jié)點(diǎn)a處的圓端形鋼管內(nèi)壁，型鋼布置于節(jié)點(diǎn)b處的圓端形鋼管內(nèi)壁。
[0009]本實(shí)用新型還在于雙向均勻?qū)拷钆c圓端形鋼管內(nèi)表面采用焊接固定，對(duì)拉箍筋等間距排列，雙向均勻?qū)拷顚?duì)混凝土起約束作用。
[0010]本實(shí)用新型還在于圓端形鋼管在節(jié)點(diǎn)b處不間斷。
[0011]本實(shí)用新型還在于所述的對(duì)拉箍筋為雙向相交直線箍筋，沿截面長(zhǎng)度方向?qū)拷钪g的間距為80?150mm，沿試件高度方向?qū)拷钪g的間距為50?100mm，所述箍筋直徑為4 mm ~8mm。
[0012]本實(shí)用新型還在于所述圓端形鋼管由兩塊相同大小的矩形鋼板彎折成等半徑的半圓筒鋼板，然后將兩塊半圓筒鋼板與兩塊相同大小的矩形鋼板在角部對(duì)焊成型。
[0013]本實(shí)用新型還在于兩塊半圓筒鋼板在對(duì)扣拼合的轉(zhuǎn)角部位均設(shè)置有栓釘，兩塊矩形鋼板在對(duì)扣拼合的轉(zhuǎn)角部位均設(shè)置有栓釘，兩塊半圓筒鋼板和兩塊矩形鋼板上的栓釘相互搭接或者對(duì)接，兩塊半圓筒鋼板和兩塊矩形鋼板對(duì)扣對(duì)焊成型的同時(shí)也將搭接或者對(duì)接在一起的栓釘焊接在一起。
[0014]本實(shí)用新型還在于兩塊半圓筒鋼板和兩塊矩形鋼板在對(duì)扣拼合的轉(zhuǎn)角部位只有一塊鋼板設(shè)置有栓釘，并且栓釘緊靠在相鄰的鋼板上，兩塊半圓筒鋼板和兩塊矩形鋼板對(duì)扣對(duì)焊成型的同時(shí)也將緊靠相鄰鋼板上的栓釘焊接在鋼板上。
[0015]本實(shí)用新型還在于所述的圓端形鋼管由二塊相同大小的矩形鋼板彎折成半圓端形鋼板，然后將兩個(gè)半截面彎折鋼板對(duì)扣對(duì)焊成型。
[0016]本實(shí)用新型還在于兩塊半圓端形鋼板在對(duì)扣拼合的部位均設(shè)置有栓釘，兩塊半圓端形鋼板上的栓釘相互搭接或者對(duì)接，兩個(gè)半圓端形鋼板對(duì)扣對(duì)焊成型的同時(shí)也將搭接或者對(duì)接在一起的栓釘焊接在一起。
[0017]本實(shí)用新型還在于兩塊半圓端形鋼板在對(duì)扣拼合的部位只有一塊半圓端形鋼板設(shè)置有栓釘，并且栓釘緊靠在相鄰的半圓端形鋼板上，兩個(gè)半圓端形鋼板對(duì)扣對(duì)焊成型的同時(shí)也將緊靠相鄰半圓端形鋼板上的栓釘焊接在鋼板上。
[0018]本實(shí)用新型還在于設(shè)置在圓端形鋼管內(nèi)的栓釘長(zhǎng)度不同。
[0019]本實(shí)用新型還在于長(zhǎng)的栓釘與短的栓釘交替設(shè)置在圓端形鋼管內(nèi)。
[0020]本實(shí)用新型還在于一圈長(zhǎng)的栓釘、一圈短的栓釘、再一圈長(zhǎng)的栓釘交替設(shè)置在圓端形鋼管內(nèi)。
[0021]本實(shí)用新型的圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩，其圓端形鋼管主要承受彎矩、其次是軸力，鋼管內(nèi)部雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土主要承擔(dān)軸力，雙向均勻?qū)拷钪粚?duì)核心混凝土提供橫向的約束作用，栓釘和型鋼起著傳遞剪力作用。
[0022]本實(shí)用新型的圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩所帶來的效果是:
[0023]1.承載力高、延性好。圓端形鋼管對(duì)圓弧的混凝土起著約束作用，雙向均勻?qū)拷顚?duì)中部的混凝土起著約束作用，圓端形鋼管在承載力軸力的同時(shí)，也可承擔(dān)外彎矩，圓端形鋼管和內(nèi)約束混凝土兩者分工明確。2.施工方便。圓端形鋼管、栓釘和型鋼可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接，雙向均勻?qū)拷羁刹扇∨c鋼管內(nèi)壁點(diǎn)焊的方式進(jìn)行固定，橋墩本身和節(jié)點(diǎn)的施工相對(duì)簡(jiǎn)單。3.經(jīng)濟(jì)效果好。相同截面含鋼率下，圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩承載力、延性性能與圓鋼管混凝土橋墩較接近，且可減小鋼管壁厚，經(jīng)濟(jì)效益高，施工簡(jiǎn)便，提高施工速度。
[0024]圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩與圓端形鋼管混凝土橋墩、圓鋼管混凝土橋墩及型鋼混凝土橋墩相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]1.與圓端形鋼管混凝土橋墩相比，圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩提高了鋼管混凝土橋墩的承載力和延性，圓端形鋼管對(duì)圓弧的混凝土起著約束作用，內(nèi)雙向均勻?qū)拷顚?duì)中部的混凝土起著約束作用。圖8所示為圓端形鋼管混凝土軸壓橋墩和圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土軸壓橋墩荷載-應(yīng)變曲線的比較，可見由于雙向均勾對(duì)拉箍筋和圓端形鋼管對(duì)核心混凝土的雙重約束，圓端形鋼管雙向均勾對(duì)拉箍筋約束混凝土軸壓橋墩的極限承載力比圓端形鋼管混凝土軸壓橋墩的極限承載力提高了 17%，破壞階段極限承載力下降緩慢，剩余承載力達(dá)到相應(yīng)的極限承載力的80%以上，延性大大改善。2.與圓鋼管混凝土橋墩相比，圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土柱承載力和延性基本相當(dāng)，但增加了橋面外剛度、抗彎承載力和抗彎剛度增大。3.與型鋼混凝土橋墩相比，圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩解決了箍筋設(shè)置太多導(dǎo)致的施工量大、混凝土震搗困難和模板用量大等問題。4.與圓鋼管混凝土橋墩相比，圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土柱解決了圓鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)施工復(fù)雜的困難。
[0026]圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩與現(xiàn)有鋼管約束型混凝土橋墩相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1.本實(shí)用新型由于采用鋼管在節(jié)點(diǎn)處連續(xù)，使得本實(shí)用新型中的鋼管具有了對(duì)鋼管約束型鋼混凝土柱中型鋼和鋼管的作用，因而取消了型鋼，一般而言，現(xiàn)有鋼管約束型鋼高強(qiáng)混凝土柱中型鋼的體積含鋼率所占所有鋼材體積含鋼率的比例為50%以上，因此本實(shí)用新型將降低了鋼材用量。2.本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單:當(dāng)本實(shí)用新型的橋墩與鋼筋混凝土墩帽或者承臺(tái)連接時(shí)，墩帽或承臺(tái)中的鋼筋需穿過鋼管，此時(shí)鋼管需打孔，由于鋼管的壁厚一般較薄，打孔比較容易；當(dāng)對(duì)比本實(shí)用新型的橋墩與鋼墩帽連接時(shí)，鋼墩帽需與鋼管焊接，因鋼管截面較大，此時(shí)型焊接的操作面較大，焊接質(zhì)量容易保證。由于鋼管在節(jié)點(diǎn)處連續(xù)，節(jié)點(diǎn)外圍不需要支模，且沒有了型鋼，節(jié)點(diǎn)處混凝土澆筑的空間較大，密實(shí)性容易保證。
[0028]綜上所述，本實(shí)用新型圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土橋墩承載力高、延性好、施工方便、成本低、抗彎承載力和橋面外抗彎剛度大，可替代現(xiàn)有圓鋼管混凝土橋墩、型鋼混凝土橋墩、圓端形鋼管混凝土橋墩和鋼管約束型鋼混凝土橋墩等陳舊的結(jié)構(gòu)，能夠有效地縮短施工周期、提高建筑物的安全性能。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0030]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中部區(qū)段平面示意圖。
[0031]圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)區(qū)段平面示意圖。
[0032]圖4是【具體實(shí)施方式】箍筋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖5是【具體實(shí)施方式】圓端形鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖6是【具體實(shí)施方式】圓端形鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7是圓端形鋼管雙向均勾對(duì)拉箍筋約束混凝土結(jié)構(gòu)與圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)荷載-應(yīng)變曲線的比較。
[0036]圖8是圖7的簡(jiǎn)化圖，是圓端形鋼管雙向均勻?qū)拷罴s束混凝土結(jié)構(gòu)(C)與圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(d)荷載-應(yīng)變曲線的比較。