外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩的制作方法
【專利摘要】外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，包括外管、加勁板、混凝土保護(hù)層、橡膠混凝土，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)層包覆在外管的外表面；加勁板邊緣與外管的內(nèi)壁固定，橡膠混凝土填充在所述的外管的內(nèi)部。本發(fā)明的有益效果是：（1）建立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為橡膠混凝土實(shí)體橋墩的側(cè)壁混凝土提供強(qiáng)力外部支撐，同時(shí)利用橡膠混凝土的吸能作用，有效保護(hù)地震荷載下可能的破壞；（3）外管與橡膠混凝土共同工作，承載力得以提高，減震效果明顯，減小實(shí)體橋墩的截面尺寸，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實(shí)體橋墩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土實(shí)體橋墩是指內(nèi)部實(shí)心的鋼筋混凝土橋墩，其是在公路與鐵路領(lǐng)域均應(yīng)用最廣泛的普通橋墩截面形式。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。其具有截面積小、自重輕和減震效果好的特點(diǎn)，多用于墩高小于30m橋墩情況。
[0003]在我國(guó)的公路與鐵路建設(shè)中，由于大部分區(qū)域地形的變化不是很大，普通高度橋墩占了很大的比例，墩高小于30m的橋墩比較普遍。在地震多發(fā)區(qū)域，對(duì)于此類橋墩，普通鋼筋混凝土實(shí)體橋墩偏于剛性，易發(fā)生地震破壞，減震效果差。而外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩，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]普通的鋼筋混凝土實(shí)體橋墩在應(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，鋼筋混凝土實(shí)體橋墩偏于剛性，易發(fā)生剪切破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)目前的橋墩鋼筋混凝土實(shí)體橋墩混凝土外側(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實(shí)體橋墩。
[0006]本發(fā)明所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，其特征在于:包括外管、加勁板、混凝土保護(hù)層、橡膠混凝土，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表面；所述的加勁板邊緣與所述的外管的內(nèi)壁固定，所述的橡膠混凝土填充在所述的外管的內(nèi)部。
[0007]進(jìn)一步，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]進(jìn)一步，所述的橋墩的橫截面和外管的橫截面均為圓形、矩形、六邊形、橢圓形或圓端形中的任意一種。
[0009]進(jìn)一步，所述的橋墩的橫截面為矩形、外管的橫截面為矩形；
[0010]或者，所述的橋墩的橫截面為圓形、外管的橫截面為圓形；
[0011]或者，所述的橋墩的橫截面為六邊形、外管的橫截面為六邊形；
[0012]或者，所述的橋墩的橫截面為圓端形、外管的橫截面為圓端形；
[0013]或者，所述的橋墩的橫截面為橢圓形、外管的橫截面為橢圓形。
[0014]進(jìn)一步，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(zhǎng)或圓端形截面的圓端直徑或六邊形截面的內(nèi)切圓直徑。[0015]進(jìn)一步，所述的加勁板的輪廓與外管相同，并且加勁板的邊緣緊貼外管內(nèi)壁焊接。
[0016]進(jìn)一步，所述的加勁板為空心結(jié)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步，所述的外管和所述的加勁板為鋼材制成。
[0018]在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，外管經(jīng)加勁板加強(qiáng)，在承受荷載過程中，不易屈曲、變形，經(jīng)加勁板加強(qiáng)的外管為實(shí)體橋墩的側(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(duì)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。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:(1)經(jīng)加勁板分散布置的外管構(gòu)成了橋墩側(cè)壁混凝土的側(cè)向約束，即外管提供由外向內(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為橡膠混凝土實(shí)體橋墩的側(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實(shí)體橋墩的截面尺寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的橋墩橫截面和外管橫截面均為圓形的外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩的截面示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的橋墩橫截面和外管橫截面均為圓形的外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩的工作原理分析圖(σ ^:鋼筒壁對(duì)包裹混凝土的壓應(yīng)力；σ。:剖面處與鋼筒外力fyAs相平衡的混凝土壓應(yīng)力；fyAs:剖面處包裹混凝土受到擠壓時(shí)對(duì)鋼筒壁產(chǎn)生的反作用拉力)。
[0022]圖3是沿圖1中A-A線的剖面圖。
`[0023]圖4~圖8為本發(fā)明的橋墩和外管不同橫截面形式的實(shí)施例，分別如下:
[0024]圖4是本發(fā)明的橋墩橫截面和外管橫截面均為圓形的外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩的截面示意圖；
[0025]圖5是本發(fā)明的橋墩橫截面和外管橫截面均為矩形的外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩的截面示意圖；
[0026]圖6是本發(fā)明的橋墩橫截面和外管橫截面均為六邊形的外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩的截面示意圖；
[0027]圖7是本發(fā)明的橋墩橫截面和外管橫截面均為圓端形的外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩的截面示意圖；
[0028]圖8是本發(fā)明的橋墩橫截面和外管橫截面均為橢圓形的外管約束橡膠混凝土實(shí)體橋墩的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明
[0030]參照附圖:
[0031]實(shí)施例1本發(fā)明所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，包括外管1、加勁板2、混凝土保護(hù)層3、橡膠混凝土 4，所述的外管1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11，所述的混凝土保護(hù)層3包覆在所述的外管1的外表面；所述的加勁板2邊緣與所述的外管1的內(nèi)壁固定，所述的橡膠混凝土 4填充在所述的外管1的內(nèi)部。
[0032]進(jìn)一步，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。
[0033]進(jìn)一步，所述的橋墩的橫截面和外管1的橫截面均為圓形、矩形、六邊形、橢圓形或圓端形中的任意一種。
[0034]進(jìn)一步，所述的橋墩的橫截面為矩形、外管1的橫截面為矩形；
[0035]或者，所述的橋墩的橫截面為圓形、外管1的橫截面為圓形；
[0036]或者，所述的橋墩的橫截面為六邊形、外管1的橫截面為六邊形；
[0037]或者，所述的橋墩的橫截面為圓端形、外管1的橫截面為圓端形；
[0038]或者，所述的橋墩的橫截面為橢圓形、外管1的橫截面為橢圓形。
[0039]進(jìn)一步，相鄰兩塊加勁板2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(zhǎng)或圓端形截面的圓端直徑或六邊形截面的內(nèi)切圓直徑。
[0040]進(jìn)一步，所述的加勁板2的輪廓與外管1相同，并且加勁板2的邊緣緊貼外管1內(nèi)
壁焊接。
[0041]進(jìn)一步，所述的加勁板2為空心結(jié)構(gòu)。
[0042]進(jìn)一步，所述的外管和所述的加勁板2為鋼材制成。
[0043]在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，外管1經(jīng)加勁板2加強(qiáng)，在承受荷載過程中，不易屈曲、變形，經(jīng)加勁板2加強(qiáng)的外管1為實(shí)體橋墩的側(cè)壁提供強(qiáng)有力的外部支撐，側(cè)壁橡膠混凝土 4受到外管1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2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2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 4對(duì)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。
[0044]實(shí)施例2圖4?圖8分別是橋墩截面和外管均為圓形截面、矩形截面、六邊形截面、圓端形截面或橢圓形截面中的一種；或橋墩截面為矩形截面、外管為矩形截面；或橋墩截面為圓形截面、外管為圓形截面；或橋墩截面為六邊形截面、外管為六邊形截面；或橋墩截面為圓端形截面、外管為圓端形截面；或橋墩截面為橢圓形截面、外管為橢圓形截面。
[0045]實(shí)施例3針對(duì)實(shí)施例1或2中的結(jié)構(gòu)，在具體實(shí)施中，先加工外管1及加勁板2，加勁板2中部空心，呈環(huán)狀，截面外形與外管1相同，加勁板2四周緊貼于外管1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2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(zhǎng)或圓端形截面的圓端直徑或六邊形截面的內(nèi)切圓直徑，外管1和加勁板2焊接連接完成后，吊運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)安裝，安裝完成后在外管1外壁焊接剪力釘11，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實(shí)體橋墩的制作。
[0046]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(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，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(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實(shí)體橋墩，其特征在于:包括外管、加勁板、混凝土保護(hù)層、橡膠混凝土，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表面；所述的加勁板邊緣與所述的外管的內(nèi)壁固定，所述的橡膠混凝土填充在所述的外管的內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，其特征在于: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。
3.如權(quán)利要求2所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，其特征在于:所述的橋墩的橫截面和外管的橫截面均為圓形、矩形、六邊形、橢圓形或圓端形中的任意一種。
4.如權(quán)利要求3所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，其特征在于:所述的橋墩的橫截面為矩形、外管的橫截面為矩形；或者，所述的橋墩的橫截面為圓形、外管的橫截面為圓形；或者，所述的橋墩的橫截面為六邊形、外管的橫截面為六邊形；或者，所述的橋墩的橫截面為圓端形、外管的橫截面為圓端形；或者，所述的橋墩的橫截面為橢圓形、外管的橫截面為橢圓形。
5.如權(quán)利要求2所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，其特征在于:所述的加勁板的輪廓與外管相同，并且加勁板的邊緣緊貼外管內(nèi)壁焊接。
6.如權(quán)利要求5所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，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(zhǎng)或圓端形截面的圓端直徑或六邊形截面的內(nèi)切圓直徑。
7.如權(quán)利要求6所述的外管約束橡膠混凝土減震實(shí)體橋墩，其特征在于:所述的加勁板為空心結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】E01D19/02GK103741592SQ201310751459
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)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 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)