專利名稱：一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋墩結(jié)構(gòu)，尤其是一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩。
背景技術(shù)：
鋼筋混凝土空心橋墩是指內(nèi)部空心的鋼筋混凝土橋墩，其是下部結(jié)構(gòu)輕型化、經(jīng)濟(jì)化的一種橋墩截面優(yōu)化形式。其具有截面積小、截面抵抗矩大、自重輕、結(jié)構(gòu)剛度和承載力好的特點(diǎn)，在公路與鐵路領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，多用于高橋墩情況?？招臉蚨蘸椭亓κ綄?shí)體橋墩比較，一般可減少混凝土用量40^-60 ^在我國山區(qū)的公路與鐵路建設(shè)中，由于地形的變化較大，高橋墩占了很大的比例， 墩高達(dá)到50m以上的高橋較為普遍，有的甚至超過100m。對于此類橋墩，出于經(jīng)濟(jì)、美觀和實(shí)用、輕巧的考慮，空心橋墩是使用最廣泛的橋墩形式，它具有較好的經(jīng)濟(jì)性，以較少的材料獲取較大的截面抵抗矩，截面剛度大，整體性好。普通的鋼筋混凝土空心橋墩在應(yīng)用上存在以下問題1)由于截面內(nèi)部的空心，橋墩側(cè)壁混凝土失去內(nèi)部約束，處于內(nèi)部無約束狀態(tài)，力學(xué)性能差；2)橋墩側(cè)壁混凝土的內(nèi)側(cè)沒有支撐，其在船舶撞擊及地震荷載下容易損傷，易發(fā)生混凝土內(nèi)凹的破壞；幻橋墩空心段側(cè)壁混凝土在荷載作用下易發(fā)生局部屈曲破壞，其壁厚取值受到徑厚比的嚴(yán)重限制； 4)空心橋墩內(nèi)部空間狹小，施工時內(nèi)部模板搭設(shè)與拆除極其困難。簡單的將鋼管澆筑于鋼筋混凝土空心橋墩內(nèi)，形成普通的空心鋼管-鋼筋混凝土疊合構(gòu)件，如中國專利200920220225. 2，其承載性能僅是內(nèi)部鋼管與外部鋼筋混凝土的簡單疊加，內(nèi)部鋼管難以對外部混凝土提供有效的內(nèi)部支撐，不能為外側(cè)混凝土的力學(xué)性能帶來本質(zhì)的變化，不能為混凝土內(nèi)凹破壞提供有效保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，解決鋼筋混凝土空心橋墩側(cè)壁混凝土無約束、易損壞的難題，該結(jié)構(gòu)用料省，側(cè)壁混凝土處于三向受力狀態(tài)，不易損壞，承載力高、延性好，耐久性好，特別適合大荷載、大截面的高橋墩、橋塔構(gòu)件。本發(fā)明所采用的解決方案是一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，由縱筋、箍筋、內(nèi)鋼管、橫隔板及澆筑于內(nèi)鋼管之外的混凝土共同構(gòu)成，縱筋、箍筋組成鋼筋骨架，混凝土包裹鋼筋骨架，箍筋外側(cè)設(shè)有混凝土保護(hù)層，其特征在于內(nèi)鋼管內(nèi)部設(shè)有橫隔板，橫隔板沿橋墩豎向水平間隔布置，其布置間距不大于橋墩截面外形的最小尺寸，內(nèi)鋼管內(nèi)部空心， 其與箍筋分別構(gòu)成其間混凝土的內(nèi)、外約束。所述的橫隔板為鋼材制作，中部空心，截面外形與內(nèi)鋼管相同，其四周緊貼內(nèi)鋼管內(nèi)壁焊接連接。所述的橋墩截面和內(nèi)鋼管均為圓形截面、矩形截面、橢圓形截面、圓端形截面或六邊形截面中的一種；或橋墩截面為矩形截面、內(nèi)鋼管為圓形截面；或橋墩截面為圓形截面、 內(nèi)鋼管為矩形截面；或橋墩截面為六邊形截面、內(nèi)鋼管為圓形截面。
所述橋墩截面外形的最小尺寸為圓形截面的直徑或矩形截面的短邊或橢圓形截面的短軸長或圓端形截面的圓端直徑或六邊形截面的內(nèi)切圓直徑。在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，內(nèi)鋼管經(jīng)橫隔板加強(qiáng)，在承受荷載過程中，不易屈曲、變形，經(jīng)橫隔板加強(qiáng)的內(nèi)鋼管為空心橋墩的側(cè)壁提供強(qiáng)有力的內(nèi)部支撐，側(cè)壁混凝土同時受到內(nèi)鋼管的內(nèi)部約束和箍筋的外部約束，處于三向受力狀態(tài)，其承載力和延性得到大大提高，橫隔板的分散布置，為外側(cè)混凝土提供沿縱向均勻的內(nèi)部約束，同時，避免了橫隔板集中少量布置引起截面剛度的突變，防止橋墩空心段與橫隔板相交區(qū)域在地震災(zāi)害下的集中破壞。本發(fā)明克服了公知的鋼筋混凝土空心橋墩及普通中空鋼管-鋼筋混凝土構(gòu)件所存在的缺陷，具有如下有益的效果(1)經(jīng)橫隔板分散布置加強(qiáng)的內(nèi)鋼管與箍筋共同構(gòu)成了橋墩側(cè)壁混凝土的側(cè)向約束，即內(nèi)鋼管提供由內(nèi)向外的約束，箍筋提供由外向內(nèi)的約束，其建立了側(cè)壁混凝土三向受壓的有效邊界條件。(2)經(jīng)橫隔板分散布置加強(qiáng)的內(nèi)鋼管為鋼筋混凝土空心橋墩的側(cè)壁提供強(qiáng)有力的內(nèi)部支撐，減小了側(cè)壁混凝土在船舶撞擊及地震荷載下的可能損傷，避免了截面的空心給橋墩側(cè)壁混凝土帶來的不利影響。(3)內(nèi)鋼管與之外的鋼筋混凝土共同工作，形成組合結(jié)構(gòu)，承載力高，減小了鋼筋混凝土空心橋墩的截面尺寸。(4)內(nèi)鋼管為鋼筋混凝土空心橋墩提供空心的內(nèi)部模板，消除了普通內(nèi)模板的搭設(shè)與拆除工序，降低了截面空心構(gòu)造的施工難度，節(jié)省了模板用料。


圖1是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為圓形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖；圖2是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為圓形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的工作原理分析圖；圖3是沿圖1中A-A線的剖面圖。圖4 圖11為橋墩截面和內(nèi)鋼管不同截面形式的實(shí)施例，分別如下圖4是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為圓形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖；圖5是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為矩形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖；圖6是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為橢圓形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖；圖7是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為圓端形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖；圖8是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為六邊形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖；圖9是橋墩截面為矩形截面、內(nèi)鋼管為圓形截面的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖10是橋墩截面為圓形截面、內(nèi)鋼管為矩形截面的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖；圖11是橋墩截面為六邊形截面、內(nèi)鋼管為圓形截面的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖。在附圖1 附圖11中，1為縱筋；2為箍筋；3為混凝土 ；4為內(nèi)鋼管；5為橫隔板。
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。圖1是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為圓形的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面示意圖，圖2是其工作原理分析圖，圖3是沿圖1中A-A線的剖面圖。本發(fā)明提供一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，由縱筋1、箍筋2、內(nèi)鋼管4、橫隔板5及澆筑于內(nèi)鋼管4之外的混凝土 3共同構(gòu)成，縱筋1、箍筋2組成鋼筋骨架，混凝土 3包裹鋼筋骨架，箍筋2外側(cè)設(shè)有混凝土保護(hù)層，其特征在于內(nèi)鋼管4內(nèi)部設(shè)有橫隔板5，橫隔板5沿橋墩豎向水平間隔布置，其布置間距不大于橋墩截面外形的最小尺寸，內(nèi)鋼管4內(nèi)部空心，其與箍筋2分別構(gòu)成其間混凝土的內(nèi)、外約束。如圖2所示，鋼筋混凝土空心橋墩側(cè)壁混凝土的外側(cè)受到箍筋2由外向內(nèi)的約束力ori，內(nèi)側(cè)受到內(nèi)鋼管4由內(nèi)向外的約束力Qr2，處于三向受力狀態(tài)，側(cè)壁混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生了本質(zhì)的變化，強(qiáng)度和延性得到了極大提高，內(nèi)鋼管4經(jīng)橫隔板5加強(qiáng)，為空心橋墩的側(cè)壁提供強(qiáng)有力的有效內(nèi)部支撐，減小了側(cè)壁混凝土在船舶撞擊及地震荷載下的可能損傷。所述的橫隔板5為鋼材制作，中部空心，截面外形與內(nèi)鋼管4相同，其四周緊貼內(nèi)鋼管4內(nèi)壁焊接連接。實(shí)施例圖4 圖11分別是橋墩截面和內(nèi)鋼管均為圓形截面、矩形截面、橢圓形截面、圓端形截面或六邊形截面中的一種；橋墩截面為矩形截面、內(nèi)鋼管為圓形截面；橋墩截面為圓形截面、內(nèi)鋼管為矩形截面；橋墩截面為六邊形截面、內(nèi)鋼管為圓形截面的內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的截面構(gòu)造示意圖。具體實(shí)施中，先加工內(nèi)鋼管4及橫隔板5，橫隔板5中部空心，呈環(huán)狀，截面外形與內(nèi)鋼管4相同，將橫隔板5四周緊貼于內(nèi)鋼管4內(nèi)壁焊接，橫隔板5的鋼板厚度不宜小于5mm，其寬度不宜小于50mm，橫隔板5沿橋墩豎向水平間隔布置，其布置間距不大于橋墩截面外形的最小尺寸，橋墩截面外形的最小尺寸為圓形截面的直徑或矩形截面的短邊或橢圓形截面的短軸長或圓端形截面的圓端直徑或六邊形截面的內(nèi)切圓直徑，內(nèi)鋼管4和橫隔板5焊接連接完成后，吊運(yùn)至施工現(xiàn)場安裝，隨后在內(nèi)鋼管4外側(cè)綁扎或焊接鋼筋骨架，支護(hù)模板，澆筑混凝土，內(nèi)鋼管4內(nèi)部空置，即完成一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩的制作。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，由縱筋⑴、箍筋⑵、內(nèi)鋼管⑷、橫隔板(5) 及澆筑于內(nèi)鋼管(4)之外的混凝土(3)共同構(gòu)成，縱筋(1)、箍筋(2)組成鋼筋骨架，混凝土(3)包裹鋼筋骨架，箍筋(2)外側(cè)設(shè)有混凝土保護(hù)層，其特征在于內(nèi)鋼管(4)內(nèi)部設(shè)有橫隔板(5)，橫隔板( 沿橋墩豎向水平間隔布置，其布置間距不大于橋墩截面外形的最小尺寸，內(nèi)鋼管內(nèi)部空心，其與箍筋O)分別構(gòu)成其間混凝土的內(nèi)、外約束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，其特征在于，橫隔板 (5)為鋼材制作，中部空心，截面外形與內(nèi)鋼管⑷相同，其四周緊貼內(nèi)鋼管⑷內(nèi)壁焊接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，其特征在于，橋墩截面和內(nèi)鋼管C3)均為圓形截面、矩形截面、橢圓形截面、圓端形截面或六邊形截面中的一種；或橋墩截面為矩形截面、內(nèi)鋼管C3)為圓形截面；或橋墩截面為圓形截面、內(nèi)鋼管(3) 為矩形截面；或橋墩截面為六邊形截面、內(nèi)鋼管C3)為圓形截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，其特征在于，橋墩截面外形的最小尺寸為圓形截面的直徑或矩形截面的短邊或橢圓形截面的短軸長或圓端形截面的圓端直徑或六邊形截面的內(nèi)切圓直徑。
全文摘要
一種內(nèi)鋼管約束鋼筋混凝土空心橋墩，由縱筋(1)、箍筋(2)、內(nèi)鋼管(4)、橫隔板(5)及澆筑于內(nèi)鋼管(4)之外的混凝土(3)共同構(gòu)成，縱筋(1)、箍筋(2)組成鋼筋骨架，混凝土(3)包裹鋼筋骨架，箍筋(2)外側(cè)設(shè)有混凝土保護(hù)層，內(nèi)鋼管(4)內(nèi)部設(shè)有橫隔板(5)，橫隔板(5)沿橋墩豎向水平間隔布置，其布置間距不大于橋墩截面外形的最小尺寸，內(nèi)鋼管(4)內(nèi)部空心，其與箍筋(2)分別構(gòu)成其間混凝土的內(nèi)、外約束。本發(fā)明結(jié)構(gòu)用料省，側(cè)壁混凝土處于三向受力狀態(tài)，不易損壞，承載力高、延性好，耐久性好，特別適合大荷載、大截面的高橋墩、橋塔構(gòu)件。
文檔編號E01D19/02GK102433833SQ20111028998
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者魏洋 申請人:南京林業(yè)大學(xué)