外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩的制作方法
【專利摘要】外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，包括外管、加勁板、豎隔板、混凝土保護(hù)層，外管的外表面分布用于增加與混凝土保護(hù)層之間粘附力的剪力釘，混凝土保護(hù)層包覆在外管的外壁；外管內(nèi)腔沿橋墩豎向設(shè)有多塊帶有中心孔的加勁板，并且加勁板的外邊緣與外管內(nèi)壁連接，形成用于容納橡膠混凝土的層狀空腔；空腔內(nèi)設(shè)有多塊豎隔板，并且每塊豎隔板的兩條側(cè)邊均與外管內(nèi)壁固定。本實(shí)用新型的有益效果是：（1）建立了包裹橡膠混凝土三向受壓的有效邊界條件；（2）有效保護(hù)橡膠混凝土在地震荷載下的破壞；（3）承載力提高，減震效果明顯，有效減小橋墩的截面尺寸，填料橡膠混凝土使廢舊橡膠得以再利用，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型，環(huán)保友好型橋梁建設(shè)持續(xù)健康發(fā)展。
【專利說明】外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土薄壁橋墩是指橫橋向長度和其他形式橋墩相同而縱橋向長度很小的鋼筋混凝土橋墩，其是在公路與鐵路領(lǐng)域均應(yīng)用比較廣泛的橋墩截面形式。其具有截面積小、自重輕、結(jié)構(gòu)剛度好的特點(diǎn)。外管約束橡膠混凝土橋墩，其是橋墩混凝土均勻內(nèi)摻橡膠顆粒形成橡膠混凝土，橡膠混凝土外套鋼管形成的橋墩截面形式。除了具有一般鋼筋混凝土薄壁橋墩優(yōu)點(diǎn)外，還具有自重更輕和減震效果好的特點(diǎn)，多用于墩高25?50m橋墩情況。
[0003]在我國的公路與鐵路建設(shè)中，在全國大部分區(qū)域內(nèi)，墩高在25?50m間的橋墩比較常見。在地震多發(fā)區(qū)域，對于此類橋墩，普通鋼筋混凝土薄壁橋墩偏于剛性，易發(fā)生地震破壞，減震效果差。而外管約束橡膠混凝土薄壁橋墩，由于混凝土與橡膠顆粒的有機(jī)結(jié)合，能有效吸收地震能量，不易發(fā)生地震破壞，減震效果好。
[0004]普通的鋼筋混凝土薄壁橋墩在應(yīng)用上存在以下問題:1)由于橋墩混凝土的外側(cè)沒有支撐，橋墩混凝土外側(cè)失去約束，處于內(nèi)部無約束狀態(tài)，力學(xué)性能差；2)在地震荷載作用下，鋼筋混凝土薄壁橋墩偏于剛性，易發(fā)生剪切破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對目前的鋼筋混凝土薄壁橋墩混凝土外側(cè)無約束、易發(fā)生地震破壞的問題，提出了一種不易損壞，承載力高、延性好，耐久性好，減震性能好，特別適合地震多發(fā)區(qū)域的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩。
[0006]本實(shí)用新型所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:包括外管、力口勁板、豎隔板、混凝土保護(hù)層，所述的外管的外表面分布用于增加與混凝土保護(hù)層之間粘附力的剪力釘，所述的混凝土保護(hù)層包覆在所述的外管的外壁；所述的外管內(nèi)腔沿橋墩豎向設(shè)有多塊帶有中心孔的加勁板，并且加勁板的外邊緣與外管內(nèi)壁連接，形成用于容納橡膠混凝土的層狀空腔；所述的空腔內(nèi)設(shè)有多塊豎隔板，并且每塊豎隔板的兩條側(cè)邊均與外管內(nèi)壁固定。
[0007]所述的加勁板沿橋墩豎直方向等距排列，所述的加勁板均處于水平方向。
[0008]所述的加勁板的外輪廓與外管相同，并且加勁板的外邊緣緊貼外管內(nèi)壁焊接。
[0009]所述的豎隔板的截面外形為矩形，其四周緊貼外管內(nèi)壁焊接在所述的外管上。
[0010]所述的橋墩的橫截面和外管的橫截面均為圓端形、矩形或尖端形中的任意一種。
[0011]所述的尖端形為一端為三角形和矩形拼成的封閉圖形。
[0012]所述的橋墩的橫截面為圓端形、外管為圓端形；
[0013]或者，所述的橋墩的橫截面為矩形、外管為矩形；
[0014]或者，所述的橋墩的橫截面為尖端形、外管為尖端形。
[0015]相鄰兩塊加勁板之間的距離小于等于橋墩橫截面外形的最小尺寸，其中，所述的橋墩橫截面外形的最小尺寸為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尖端形截面的短邊。
[0016]所述的加勁板的厚度大于等于5mm、寬度大于等于50mm。
[0017]所述的豎隔板的厚度與外管的管壁厚度相等。
[0018]所述的外管、加勁板和豎隔板均為鋼材制成。
[0019]在本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)中，外管經(jīng)加勁板加強(qiáng)，并經(jīng)均勻分布的豎隔板分隔成小塊，在承受荷載過程中，不易屈曲、變形；經(jīng)加勁板加強(qiáng)的外管與均勻分布的豎隔板共同作用為薄壁橋墩的側(cè)壁提供強(qiáng)有力的外部支撐，側(cè)壁橡膠混凝土受到外管和豎隔板的外部約束，處于三向受力狀態(tài)，其承載力和延性得到大大提高。加勁板的分散布置，避免了集中少量布置引起截面剛度的突變，防止橋墩與加勁板相交區(qū)域在地震災(zāi)害下的集中破壞。同時(shí)，通過橡膠混凝土對地震能量的有效吸收，能給地震作用下的橋墩提供切實(shí)有效的保護(hù)，從而很大程度上保證了橋梁結(jié)構(gòu)的整體安全。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:(I)經(jīng)加勁板分散布置的外管與均勻分布的豎隔板構(gòu)成了橋墩側(cè)壁混凝土的側(cè)向約束，即外管和豎隔板提供由外向內(nèi)的約束，其建立了被包裹橡膠混凝土三向受壓的有效邊界條件；(2)經(jīng)加勁板分散布置的外管與均勻分布的豎隔板為橡膠混凝土薄壁橋墩的側(cè)壁混凝土提供強(qiáng)有力的外部支撐，同時(shí)利用橡膠混凝土的吸能作用，能有效保護(hù)橡膠混凝土在地震荷載下的可能破壞；(3)外管與豎隔板形成的鋼管骨架與被包裹橡膠混凝土共同工作，形成組合結(jié)構(gòu)，承載力得以提高，減震效果明顯，有效減小了橡膠混凝土薄壁橋墩的截面尺寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是橋墩截面和外鋼管均為圓端形的外鋼管約束橡膠混凝土薄壁橋墩的截面示意圖。
[0022]圖2是沿圖1中A-A線的剖面圖。
[0023]圖3是橋墩截面和外鋼管均為圓端形的外鋼管約束橡膠混凝土薄壁橋墩的工作原理分析圖(σ r:鋼筒壁對包裹混凝土的壓應(yīng)力；σ。:剖面處與鋼筒外力flyAs及橫隔板外力&/3相平衡的混凝土壓應(yīng)力；f2yAs:剖面處包裹混凝土受到擠壓時(shí)對鋼筒壁產(chǎn)生的反作用拉力；flyAs:剖面處包裹混凝土受到擠壓時(shí)對橫隔板產(chǎn)生的反作用拉力)。
[0024]圖4?圖6為橋墩截面和外鋼管為不同截面形式的實(shí)施例，分別如下:
[0025]圖4是橋墩截面和外鋼管均為圓端形的外鋼管約束橡膠混凝土薄壁橋墩的截面示意圖；
[0026]圖5是橋墩截面和外鋼管均為矩形的外鋼管約束橡膠混凝土薄壁橋墩的截面示意圖；
[0027]圖6是橋墩截面和外鋼管均為尖端形的外鋼管約束橡膠混凝土薄壁橋墩的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型
[0029]參照附圖:[0030] 實(shí)施例1本實(shí)用新型所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:包括外管1、加勁板2、豎隔板3、混凝土保護(hù)層4，所述的外管I的外表面分布用于增加與混凝土保護(hù)層4之間粘附力的剪力釘5，所述的混凝土保護(hù)層4包覆在所述的外管I的外壁；所述的外管I內(nèi)腔沿橋墩豎向設(shè)有多塊帶有中心孔的加勁板2，并且加勁板2的外邊緣與外管I內(nèi)壁連接，形成用于容納橡膠混凝土6的層狀空腔；所述的空腔內(nèi)設(shè)有多塊豎隔板3，并且每塊豎隔板3的兩條側(cè)邊均與外管I內(nèi)壁固定。
[0031 ] 所述的加勁板2沿橋墩豎直方向等距排列，所述的加勁板2均處于水平方向。
[0032]所述的加勁板2的外輪廓與外管I相同，并且加勁板2的外邊緣緊貼外管I內(nèi)壁焊接。
[0033]所述的豎隔板3的截面外形為矩形，其四周緊貼外管I內(nèi)壁焊接在所述的外管I上。
[0034]所述的橋墩的橫截面和外管I的橫截面均為圓端形、矩形或尖端形中的任意一種。
[0035]所述的尖端形為一端為三角形和矩形拼成的封閉圖形。
[0036]所述的橋墩的橫截面為圓端形、外管I為圓端形；
[0037]或者，所述的橋墩的橫截面為矩形、外管I為矩形；
[0038]或者，所述的橋墩的橫截面為尖端形、外管I為尖端形。
[0039]相鄰兩塊加勁板之間的距離小于等于橋墩橫截面外形的最小尺寸，其中，所述的橋墩橫截面外形的最小尺寸為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尖端形截面的短邊。
[0040]所述的加勁板2的厚度大于等于5mm、寬度大于等于50mm。
[0041]所述的豎隔板3的厚度與外管I的管壁厚度相等。
[0042]所述的外管1、加勁板2和豎隔板3均為鋼材制成。
[0043]實(shí)施例2針對實(shí)施例1中的橋墩,先加工外管I及加勁板2，加勁板2中部空心，呈環(huán)狀，截面外形與外管I相同，加勁板I四周緊貼于外管I內(nèi)壁焊接，加勁板2的鋼板厚度不宜小于5mm，其寬度不宜小于50mm，加勁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，橋墩截面外形的最小尺寸為矩形截面的短邊或圓端形截面的圓端直徑或尖端形截面的短邊；后加工外管及豎隔板，豎隔板截面為矩形，沿橋墩橫向均勻布置，其四周緊貼外管I內(nèi)壁焊接，豎隔板3的鋼板厚度與外管壁厚相同，外管I與加勁板2及豎隔板3焊接連接完成后，吊運(yùn)至施工現(xiàn)場安裝，安裝完成后在外管I外壁焊接剪力釘5，隨后支護(hù)模板，澆筑混凝土，即完成一種外管約束橡膠混凝土薄壁橋墩的制作。
[0044]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:包括外管、加勁板、豎隔板、混凝土保護(hù)層，所述的外管的外表面分布用于增加與混凝土保護(hù)層之間粘附力的剪力釘，所述的混凝土保護(hù)層包覆在所述的外管的外壁；所述的外管內(nèi)腔沿橋墩豎向設(shè)有多塊帶有中心孔的加勁板，并且加勁板的外邊緣與外管內(nèi)壁連接，形成用于容納橡膠混凝土的層狀空腔；所述的空腔內(nèi)設(shè)有多塊豎隔板，并且每塊豎隔板的兩條側(cè)邊均與外管內(nèi)壁固定。
2.如權(quán)利要求1所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:加勁板沿橋墩豎直方向等距排列，所述的加勁板均處于水平方向。
3.如權(quán)利要求2所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:所述的加勁板的外輪廓與外管相同，并且加勁板的外邊緣緊貼外管內(nèi)壁焊接。
4.如權(quán)利要求2所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:所述的豎隔板的截面外形為矩形，其四周緊貼外管內(nèi)壁焊接在所述的外管上。
5.如權(quán)利要求2所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:所述的橋墩的橫截面和外管的橫截面均為圓端形、矩形或尖端形中的任意一種。
6.如權(quán)利要求5所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:所述的尖端形為一端為三角形和矩形拼成的封閉圖形。
7.如權(quán)利要求6所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:所述的橋墩的橫截面為圓端形、外管為圓端形； 或者，所述的橋墩的橫截面為矩形、外管為矩形； 或者，所述的橋墩的橫截面為尖端形、外管為尖端形。
8.如權(quán)利要求7所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:相鄰兩塊加勁板之間的距離小于等于橋墩橫截面外形的最小尺寸，其中，所述的橋墩橫截面外形的最小尺寸為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尖端形截面的短邊。
9.如權(quán)利要求8所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:所述的加勁板的厚度大于等于5mm、寬度大于等于50mm。
10.如權(quán)利要求9所述的外管約束橡膠混凝土減震薄壁橋墩，其特征在于:所述的豎隔板的厚度與外管的管壁厚度相等。
【文檔編號】E01D19/02GK203684071SQ201320888898
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】盧彭真, 唐峰, 盧彭龍 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)