專利名稱:一種鋼構(gòu)與混凝土組合的高墩結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋼構(gòu)與混凝土組合的高墩結(jié)構(gòu)，包括混凝土高墩；混凝土高墩內(nèi)設(shè)置有自下而上貫通的鋼構(gòu)，鋼構(gòu)與混凝土高墩之間設(shè)有連接件；鋼構(gòu)為由若干豎向弦桿、橫向聯(lián)系桿以及斜向聯(lián)系桿相互連接組成的格構(gòu)式鋼構(gòu)；豎向弦桿的腹板上設(shè)置開(kāi)孔。本實(shí)用新型高墩結(jié)構(gòu)在成橋狀態(tài)下，混凝土墩主要承擔(dān)高墩內(nèi)豎向分力，鋼構(gòu)協(xié)助混凝土承擔(dān)截面內(nèi)彎矩，混凝土包裹在鋼構(gòu)外側(cè)能夠增大鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；在鋼構(gòu)與混凝土間設(shè)置的連接件，能確保兩者間能夠傳遞剪力，保證協(xié)同工作；截面內(nèi)僅需配置構(gòu)造鋼筋和連接輔助鋼筋，起到防止混凝土開(kāi)裂，限制混凝土裂縫寬度，并保證鋼構(gòu)與混凝土之間的共同作用。
【專利說(shuō)明】
一種鋼構(gòu)與混凝土組合的高墩結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋼構(gòu)與混凝土組合的高墩結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]近20年的地震災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)表明，隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)城市生命線抗震防災(zāi)系統(tǒng)中越來(lái)越重要。而橋梁作為交通網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，在震后救援或者災(zāi)后重建工作中都扮演者極其重要的角色。歷次的地震災(zāi)害都表明，橋梁一旦遭到破壞，會(huì)嚴(yán)重阻礙整個(gè)災(zāi)后救援工作的進(jìn)行，同時(shí)也會(huì)衍生出更大的次生災(zāi)害，造成更大的生命財(cái)產(chǎn)損失，因此橋墩應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及抗震性能，才能保證橋梁的安全性、耐久性和正常使用。
[0003]高墩是橋梁將上部結(jié)構(gòu)作用力順暢地傳遞到下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)。隨著橋梁的跨徑日益增大，高墩的受力趨于復(fù)雜，這就要求高墩有更加合理的構(gòu)造形式。高墩結(jié)構(gòu)按材料分主要有混凝土高墩、鋼高墩。混凝土高墩自重較大，施工期間還需架設(shè)臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)支撐；鋼高墩加工拼裝方便，同時(shí)加快施工進(jìn)度，但造價(jià)較高。
[0004]傳統(tǒng)的鋼筋混凝土橋墩由于自重大，延性差，材質(zhì)不均勻等缺點(diǎn)導(dǎo)致其抗震性能較差，在地震中極易發(fā)生破壞，且其震后損傷檢測(cè)鑒定及加固處理較為困難。為了提高橋墩的抗震性能，已開(kāi)始采用普通鋼材制作的鋼橋墩作為橋梁的下部支撐結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土橋墩相比，鋼橋墩不僅具有良好的抗震性能和強(qiáng)度，還具有自重輕、占地面積小、現(xiàn)場(chǎng)施工快捷、震后可快速修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)達(dá)國(guó)家城市高架橋、高速公路橋梁以及人行天橋等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用；同時(shí)，在探索新的橋墩結(jié)構(gòu)形式過(guò)程中，箱形鋼橋墩在兩個(gè)主軸方向均有較好的抗彎性能，且比圓鋼管橋墩加工制作簡(jiǎn)便，在實(shí)際工程中應(yīng)用更為普遍。但是，因箱形鋼橋墩的壁厚較薄，在地震中箱形鋼橋墩的根部壁板易發(fā)生局部屈曲變形，且箱形鋼橋墩的應(yīng)力易集中在各角部焊縫處，造成箱形鋼橋墩各角部易撕裂，致使箱形鋼橋墩的抗震性能急劇惡化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種鋼構(gòu)與混凝土組合的高墩結(jié)構(gòu)，通過(guò)適當(dāng)增加混凝土高墩截面內(nèi)用以支撐模板和固定鋼筋的鋼構(gòu)用量，并加以合理布置，從而更好地發(fā)揮鋼構(gòu)與混凝土的組合作用，提高高墩的承載性能和施工便利性。
[0006]一種鋼構(gòu)與混凝土組合的高墩結(jié)構(gòu)，包括混凝土高墩，所述的混凝土高墩內(nèi)設(shè)置有自下而上貫通的鋼構(gòu)，所述的鋼構(gòu)與混凝土高墩之間設(shè)有連接件；
[0007]所述的鋼構(gòu)為由若干豎向弦桿、橫向聯(lián)系桿以及斜向聯(lián)系桿相互連接組成的格構(gòu)式鋼構(gòu)；相鄰平行的豎向弦桿和橫向聯(lián)系桿所圍成的矩形框架對(duì)角線方向上設(shè)置所述的斜向聯(lián)系桿，所述的豎向弦桿的腹板上設(shè)置開(kāi)孔。
[0008]所述的混凝土高墩的截面為中空箱型。
[0009]所述的豎向弦桿有兩種形式，位于中間的豎向弦桿采用H型鋼，位于拐角處的豎向弦桿采用角鋼；所述的橫向聯(lián)系桿和斜向聯(lián)系桿采用角鋼或條形鋼。
[0010]所述的連接件布置于豎向弦桿上，其可以為焊釘、焊接的開(kāi)孔板、豎向弦桿的開(kāi)孔或型鋼外包裹螺旋筋。在豎向弦桿上設(shè)置連接件能夠保證鋼構(gòu)與鋼筋混凝土墩柱間協(xié)同工作。
[0011]所述的鋼構(gòu)上設(shè)有三道箍筋，每一道包括沿豎直方向間隔設(shè)置的多排箍筋，其中:第一道箍筋設(shè)于鋼構(gòu)的外圍；第二道箍筋設(shè)于鋼構(gòu)中間，其穿過(guò)豎向弦桿腹板上的開(kāi)孔并作為連接件的一部分；第三道箍筋設(shè)于鋼構(gòu)的內(nèi)邊緣。
[0012]所述的箍筋在鋼構(gòu)拐角處設(shè)計(jì)為圓弧光滑過(guò)渡。
[0013]所述的鋼構(gòu)外圍沿周長(zhǎng)方向分隔設(shè)置有多根縱筋，但作受力的縱筋配筋率顯著低于同等受力條件下普通混凝土墩柱。
[0014]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0015](I)本實(shí)用新型鋼構(gòu)-混凝土組合高墩結(jié)構(gòu)在成橋狀態(tài)下，混凝土墩主要承擔(dān)高墩內(nèi)豎向分力，鋼構(gòu)協(xié)助混凝土承擔(dān)截面內(nèi)彎矩，混凝土包裹在鋼構(gòu)外側(cè)能夠增大鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0016](2)本實(shí)用新型在鋼構(gòu)與混凝土間設(shè)置的連接件，能確保兩者間能夠傳遞剪力，保證協(xié)同工作。
[0017](3)本實(shí)用新型鋼構(gòu)在混凝土墩柱內(nèi)布置時(shí)，承擔(dān)了大部分的截面抗彎作用，減小鋼筋混凝土高墩截面中的主筋配筋量。截面內(nèi)僅需配置構(gòu)造鋼筋和連接輔助鋼筋，起到防止混凝土開(kāi)裂，限制混凝土裂縫寬度，并保證鋼構(gòu)與混凝土之間的共同作用。
[0018](4)本實(shí)用新型鋼構(gòu)-混凝土組合高墩，原本作為施工臨時(shí)勁性骨架的部分可以通過(guò)合理構(gòu)造加以利用，無(wú)需拆除，減少了施工工序，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。
[0019](5)采用本實(shí)用新型可以減少高墩施工時(shí)臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的用量，增大模板的周轉(zhuǎn)量，達(dá)到加快施工進(jìn)度，提供施工便利，節(jié)省施工費(fèi)用。

【附圖說(shuō)明】

[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為鋼構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為鋼構(gòu)上箍筋的布置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為了更為具體地描述本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型鋼構(gòu)-混凝土組合高墩結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)主要包括混凝土墩柱I及其內(nèi)設(shè)置的鋼構(gòu)2。在混凝土高墩I內(nèi)部設(shè)置自下而上貫通的鋼構(gòu)2，在鋼構(gòu)2、混凝土高墩I之間設(shè)置有連接件，其中混凝土墩柱I與普通的鋼筋混凝土墩柱截面類似，主要以中空箱型截面為主。
[0025]為防止鋼構(gòu)銹蝕，鋼構(gòu)2完全容納于混凝土墩柱中，且鋼構(gòu)2與混凝土邊緣離開(kāi)一定距離，此距離大小應(yīng)至少能夠容納1-2排鋼筋的位置及控制保護(hù)層厚度要求，以便布置外側(cè)箍筋，但此距離也不宜過(guò)大，以充分提高鋼構(gòu)本身的慣性矩。
[0026]圖2為鋼構(gòu)-混凝土組合高墩結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)部分構(gòu)造圖，為了表示清楚鋼構(gòu)的具體形成方式和最終結(jié)構(gòu)布置，僅取了鋼構(gòu)2中具有代表型的一個(gè)基本單元，其余部分可以按此類推進(jìn)行擴(kuò)展。
[0027]該基本單元由豎向弦桿5?6、橫向聯(lián)系桿7和斜向聯(lián)系桿8組成，豎向弦桿5?6位于豎直平面內(nèi)，為鋼構(gòu)的主要受力構(gòu)件；橫向聯(lián)系桿7平行于地面、垂直于豎向弦桿5?6，兩端與豎向弦桿焊接；斜向聯(lián)系桿8位于兩個(gè)相鄰橫向聯(lián)系桿7間并焊接在兩個(gè)相鄰豎向弦桿5?6上，形成一個(gè)基本鋼構(gòu)單元，鋼構(gòu)2的其余部分均可通過(guò)此形式進(jìn)行擴(kuò)展而成。
[0028]鋼構(gòu)2中豎向弦桿有兩種形式，位于中間的豎向中弦桿5采用H型鋼，位于交點(diǎn)處的豎向邊弦桿6采用角鋼，焊接在豎向弦桿上的橫向聯(lián)系桿7和斜向聯(lián)系桿8均采用角鋼。鋼構(gòu)上設(shè)置開(kāi)孔51，可穿過(guò)鋼筋再澆筑上混凝土形成開(kāi)孔板連接件；連接件形式多樣，可以為焊釘、焊接開(kāi)孔板、構(gòu)件開(kāi)孔、螺旋鋼筋等。
[0029]如圖3所示，本實(shí)施方式的鋼構(gòu)-混凝土組合高墩結(jié)構(gòu)的內(nèi)外均配置有鋼筋，協(xié)助混凝土墩柱受力，包括縱向受力鋼筋3和箍筋41?43，分別沿著高墩結(jié)構(gòu)的豎直方向、環(huán)繞高墩結(jié)構(gòu)橫截面的周長(zhǎng)上均勻間隔布置。
[0030]鋼構(gòu)2與混凝土外邊緣布置一道箍筋41 ;穿越鋼構(gòu)H型鋼豎向弦桿腹板開(kāi)孔51也布置一道箍筋42，此箍筋42同時(shí)作為連接件的一部分；在鋼構(gòu)2與混凝土內(nèi)邊緣間的也設(shè)置一道箍筋43。箍筋41?43間距與鋼構(gòu)豎向弦桿連接件間距基本相同，箍筋41?42在轉(zhuǎn)角處應(yīng)圓弧光滑過(guò)渡。
[0031]上述的對(duì)構(gòu)造的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些構(gòu)造做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，對(duì)于本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼構(gòu)與混凝土組合的高墩結(jié)構(gòu)，包括混凝土高墩；其特征在于:所述的混凝土高墩內(nèi)設(shè)置有自下而上貫通的鋼構(gòu)，所述的鋼構(gòu)與混凝土高墩之間設(shè)有連接件； 所述的鋼構(gòu)為由若干豎向弦桿、橫向聯(lián)系桿以及斜向聯(lián)系桿相互連接組成的格構(gòu)式鋼構(gòu)；相鄰平行的豎向弦桿和橫向聯(lián)系桿所圍成的矩形框架對(duì)角線方向上設(shè)置所述的斜向聯(lián)系桿，所述的豎向弦桿的腹板上設(shè)置開(kāi)孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高墩結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的混凝土高墩的截面為中空箱型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高墩結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的豎向弦桿有兩種形式，位于中間的豎向弦桿采用H型鋼，位于拐角處的豎向弦桿采用角鋼；所述的橫向聯(lián)系桿和斜向聯(lián)系桿采用角鋼或條形鋼。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高墩結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的連接件布置于豎向弦桿上，其為焊釘、焊接的開(kāi)孔板、豎向弦桿的開(kāi)孔或型鋼外包裹螺旋筋。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高墩結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的鋼構(gòu)上設(shè)有三道箍筋，每一道包括沿豎直方向間隔設(shè)置的多排箍筋，其中:第一道箍筋設(shè)于鋼構(gòu)的外圍；第二道箍筋設(shè)于鋼構(gòu)中間，其穿過(guò)豎向弦桿腹板上的開(kāi)孔并作為連接件的一部分；第三道箍筋設(shè)于鋼構(gòu)的內(nèi)邊緣。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高墩結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的箍筋在鋼構(gòu)拐角處設(shè)計(jì)為圓弧光滑過(guò)渡。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高墩結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的鋼構(gòu)外圍沿周長(zhǎng)方向分隔設(shè)置有多根縱筋。
【文檔編號(hào)】E01D101-26GK204266114SQ201420673170
【發(fā)明者】雷波, 王昌將, 劉玉擎, 張仁根 [申請(qǐng)人]浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院