本實用新型涉及一種變截面立柱，屬于建筑施工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著城市的快速發(fā)展，建筑物越來越密集，交通更加擁擠，于是許多大城市大力發(fā)展高架橋。高架橋包括橋面、橋墩、承臺及地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中，橋墩往往采取細長的立柱，其截面有矩形、圓形、橢圓形或具有棱角的多邊形，立柱下方連接承臺，上方直接與橋面連接或通過蓋梁與橋面連接。

目前，立柱與橋面的連接存在如下問題：立柱與橋面直接連接時，接觸面積較小，存在截面突變、應(yīng)力突變的問題，不利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；立柱上方通過蓋梁與橋面連接時，在立柱與蓋梁的連接處，同樣存在截面突變、應(yīng)力突變、不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中立柱與上部結(jié)構(gòu)存在應(yīng)力突變不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題，本實用新型提供一種變截面立柱，下部為圓柱體上方為截面擴大的端頭，端頭為正方體，端頭與圓柱體之間為過渡段，過渡段具有表面平順、結(jié)構(gòu)美觀的特點，并很好地傳導(dǎo)應(yīng)力，實現(xiàn)應(yīng)力的平穩(wěn)過度，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

為解決以上技術(shù)問題，本實用新型包括如下技術(shù)方案：

一種變截面立柱，所述變截面立柱由下而上依次包括圓柱體段、過渡段、長方體段，其中所述過渡段由底面、頂面、雙曲面及曲面圍合而成，所述過渡段的頂面為正方形、底面為圓形，所述曲面為所述長方體段的側(cè)面向圓柱體段的過渡面，所述雙曲面為所述長方體段的側(cè)邊向圓柱體段的過渡面。

進一步，以所述底面圓心為原點、以所述底面上垂直x軸的方向為y軸、以垂直所述底面的方向為z軸建立三維坐標系，所述雙曲面滿足如下公式1：

其中

其中，m為所述正方形邊長的1/2，r為所述圓形半徑，h為過渡段高度。

優(yōu)選為，m∈[1.2r,2.5r]、h∈[2r,5r]。

進一步，所述曲面為雙曲線一、雙曲線二切割所述公式1中的雙曲面所形成的切割面，所述雙曲線一滿足公式2：

其中

所述雙曲線二滿足公式3：

其中

本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點或積極效果：

(1)本發(fā)明提供的變截面立柱，具有較大截面面積的長方體段，可以與上部結(jié)構(gòu)有較大的接觸面積，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工方便；本立柱可直接與橋面連接，作為一柱到頂?shù)臉蚨帐褂茫部勺鳛樯辖由w梁的橋墩使用。

(2)本發(fā)明提供的變截面立柱具有截面面積漸變的過渡段，平順地傳導(dǎo)應(yīng)力，消除了應(yīng)力突變等不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，同時外表平滑、結(jié)構(gòu)美觀。

(3)本發(fā)明提供的變截面立柱不僅適用于現(xiàn)澆施工，同時，因具有截面擴大的過渡段及長方體段，使其更適用于預(yù)制拼裝式橋梁施工，加快了施工進程、縮短了工期，為綠色施工創(chuàng)造了有利的條件。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例提供的一種變截面立柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為過渡段結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為雙曲面示意圖；

圖4為過渡段沿xz面的剖視圖；

圖5為過渡段沿yz面的剖視圖；

圖6為雙曲線一、雙曲線二切割雙曲面的示意圖；

圖7為本實用新型另一實施例提供的一種變截面立柱的施工方法流程框圖。

圖中標號如下：

立柱100；圓柱體段110；過渡段120；底面121；頂面122；雙曲面123、123’；曲面124；雙曲線一125；雙曲線二126；長方體段130。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提供的一種變截面立柱作進一步詳細說明。結(jié)合下面說明和權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。

請參閱圖1，圖1為一種變截面立柱100的結(jié)構(gòu)示意圖，變截面立柱100由下而上依次為：圓柱體段110、過渡段120、長方體段130。

請參閱圖2，圖2為過渡段120的結(jié)構(gòu)示意圖。過渡段120包括底面121、頂面122、4個雙曲面123及4個曲面124圍合而成。過渡段120的底面121為圓形，頂面122為正方形，4個曲面124分別為頂面122正方形的四條邊向底面121的過渡面，4個雙曲面123為頂面122正方形的四個角向底面121的過渡面。

如圖2所示，以過渡段120的底面121的圓心為原點、以與頂面122一邊平行的方向為x軸、以底面121上垂直x軸的方向為y軸、以垂直底面121的方向為z軸建立三維坐標系。假定，底面121的半徑為r、頂面122的邊長為2m、過渡段120高為h，其中，構(gòu)成雙曲面123的雙曲線的公式為：

其中

如圖3所示，構(gòu)成雙曲面123的雙曲線圍繞z軸旋轉(zhuǎn)一周，形成雙曲面123’，雙曲面123’滿足如下公式：

其中

為了使頂面121具有較大的面積，同時考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和美觀，優(yōu)選為m∈[1.2r,2.5r]、h∈[2r,5r]，此時過渡段120既美觀又利于上部壓力的平穩(wěn)傳遞。作為舉例，取值：r＝700mm、h＝2850mm、m＝950mm，經(jīng)計算，a＝1739.723，雙曲面123’的公式為：

如圖4所示，圖4為圖2中過渡段120沿xz面的剖視圖。其中，雙曲線一125滿足以下公式：

其中

作為舉例，取值：r＝700mm、h＝2850mm、m＝950mm，經(jīng)計算，b＝3106.211，雙曲線一125的公式為：

如圖5所示，圖5為圖2中過渡段120沿yz面的剖視圖，剖切面形的為雙曲線二126，雙曲線二126滿足如下公式：

其中

請參閱圖6，并結(jié)合圖4和圖5，圖6為雙曲線一125、雙曲線二126切割雙曲面123’的示意圖。雙曲線一125、雙曲線二126切割雙曲面123’后形成的切割面為曲面124，雙曲面123’被切割后剩余的部分為雙曲面123，雙曲面123’頂部的圓形被切割為正方形。

請參閱圖7，圖7為本實用新型提供的一種變截面立柱100的施工方法流程框圖。結(jié)合圖1-6，對圖7中所示的施工方法作進一步說明。

S1：綁扎圓柱體段110的縱向鋼筋及箍筋，圓柱體段110的縱向鋼筋延伸至長方體段130。圓柱體段110下方為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上設(shè)置有預(yù)留鋼筋，圓柱體段110的縱向鋼筋綁扎在基礎(chǔ)的預(yù)留鋼筋上。為了使立柱100更加牢固，圓柱體鍛110的縱向鋼筋一直延伸至長方體段130，與長方體段130內(nèi)的鋼筋固定為一整體。

S2：綁扎長方體段130的縱向鋼筋及箍筋，所述長方體段130的縱向鋼筋通過橫向定位鋼筋固定在圓柱體段130的縱向鋼筋上。首先將長方體段130的縱向鋼筋和箍筋綁扎在一起，然后再通過橫向定位鋼筋固定在圓柱體段110的縱向鋼筋的延長段。

S3：綁扎過渡段120的縱向鋼筋及箍筋，過渡段120的縱向鋼筋的兩端分別搭接并固定在圓柱體段110的縱向鋼筋、長方體段130的縱向鋼筋上。過渡段120的縱向鋼筋偏離過渡段120的中心軸線向外傾斜一定角度，與曲面124或雙曲面123的距離保持在一定的范圍內(nèi)，并將兩端分別焊接在圓柱體段110的縱向鋼筋、長方體段130的縱向鋼筋上。

S4：依次拼接圓柱體段110、過渡段120及長方體段130的模板，并澆筑混凝土。

S5：待混凝土達到規(guī)定強度后，由上而下依次拆除模板。

綜上所述，本實用新型提供的變截面立柱100，具有較大截面面積的長方體130段，可以與上部結(jié)構(gòu)有較大的接觸面積，方便上部結(jié)構(gòu)的施工；同時，變截面立柱100具有截面面積漸變的漸變段120，平順地傳導(dǎo)應(yīng)力，消除了應(yīng)力突變等不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，同時外表平滑、結(jié)構(gòu)美觀。

上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限定，本實用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。