一種根部設(shè)置防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的方法及圓鋼管橋墩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土木工程領(lǐng)域鋼橋墩耗能結(jié)構(gòu)，屬于橋梁工程中鋼橋墩技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種根部設(shè)置防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的方法及圓鋼管橋墩。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗(yàn)表明，橋梁在地震作用下是易損的。橋墩是橋梁結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)，其損壞與否對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)整體的損傷乃至破壞起著舉足輕重的作用。橋墩的嚴(yán)重破壞可能引起橋梁的倒塌，且在震后難以及時(shí)修復(fù)使用，給震后的搶險(xiǎn)救災(zāi)帶來(lái)麻煩，造成的損失往往十分巨大。
[0003]現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外的橋墩一般都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，這種形式的橋墩抗壓性能好，但延性差，在歷次地震中都遭受?chē)?yán)重破壞?；炷翗蚨盏钠茐闹饕从谠O(shè)計(jì)和構(gòu)造兩方面的缺陷:1)橋墩抗彎設(shè)計(jì)不足，主要是橫向約束箍筋配置不足等；2)橋墩設(shè)計(jì)抗剪強(qiáng)度不足，致使剪切破壞先于延性的彎曲破壞。為了彌補(bǔ)鋼筋混凝土橋墩的缺陷，提高橋梁的抗震性能，在一些地震多發(fā)地區(qū)，如美國(guó)、日本、以及我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)，已逐漸采用鋼橋墩作為下部支撐結(jié)構(gòu)。與鋼筋混凝土橋墩相比，鋼橋墩不僅具有良好的抗震性能，還具有自重輕、占地少、施工快捷方便、震后易修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。在探索新的橋墩結(jié)構(gòu)形式過(guò)程中，圓鋼管橋墩在各個(gè)方向均有較好的抗彎性能，具有抗壓能力強(qiáng)、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn)，已成為頗有發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)形式之一。但是在地震中圓鋼管橋墩根部殼板易發(fā)生局部屈曲變形，致使圓鋼管橋墩的延性和耗能能力急劇惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種根部設(shè)置防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的方法及圓鋼管橋墩，其克服了【背景技術(shù)】所存在的不足。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種根部設(shè)置防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的方法，在高強(qiáng)度鋼板圍成的圓筒狀結(jié)構(gòu)的外壁內(nèi)設(shè)置防屈曲耗能結(jié)構(gòu)，防屈曲耗能結(jié)構(gòu)由三層鋼板組成，中間層是低屈服點(diǎn)鋼板，內(nèi)外層是鋼殼板，內(nèi)外層鋼殼板與低屈服點(diǎn)鋼板通過(guò)螺栓連接，防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別利用高強(qiáng)螺栓與外壁連接。
[0006]一較佳實(shí)施例之中:低屈服點(diǎn)鋼板與所述鋼殼板之間通過(guò)穿透三塊板的螺栓連接；所述鋼殼板上設(shè)置的供螺栓穿過(guò)的孔是豎向設(shè)置的橢圓型孔從而為螺栓提供豎向的滑移空間。
[0007]一種根部設(shè)置防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的圓鋼管橋墩，包括上部橋墩、基座及連接上部橋墩與基座的下部橋墩，所述下部橋墩包括由高強(qiáng)度鋼板圍成的圓筒狀結(jié)構(gòu)的外壁，所述外壁內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)防屈曲耗能結(jié)構(gòu)，這些防屈曲耗能結(jié)構(gòu)呈環(huán)形陣列排布，所述防屈曲耗能結(jié)構(gòu)由三層鋼板組成，中間層是低屈服點(diǎn)鋼板，內(nèi)外層是鋼殼板，鋼殼板與低屈服點(diǎn)鋼板三者通過(guò)螺栓連接，所述防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別利用高強(qiáng)螺栓與外壁連接。
[0008]—較佳實(shí)施例之中:所述鋼殼板上設(shè)置的供螺栓穿過(guò)的孔是豎向設(shè)置的橢圓型孔從而為螺栓提供豎向的滑移空間。
[0009]—較佳實(shí)施例之中:所述低屈服點(diǎn)鋼板的兩側(cè)分別向外伸出鋼殼板10mm-20mm，所述高強(qiáng)螺栓與與外壁連接；或者，鋼殼板端面與低屈服點(diǎn)鋼板端面平齊，所述高強(qiáng)螺栓同時(shí)穿過(guò)內(nèi)外層鋼殼板及低屈服點(diǎn)鋼板與外壁連接。
[0010]—較佳實(shí)施例之中:所述外壁的高度是圓鋼管橋墩橫截面最大外形尺寸的
1.0-1.2倍；所述外壁的厚度=2ft/F，f為上部橋墩所用鋼板的屈服強(qiáng)度，t為上部橋墩所用鋼板的厚度，F(xiàn)為高強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度。
[0011]—較佳實(shí)施例之中:所述低屈服點(diǎn)鋼板的長(zhǎng)度為外壁橫截面直徑的1/2 ;所述下部橋墩還包括橫隔板及底板，所述橫隔板連接在外壁的頂部并與上部橋墩焊接在一起，所述底板連接在外壁的底部并與基座連接在一起；所述低屈服點(diǎn)鋼板與橫隔板和底板均留有20mm-30mm 的距離。
[0012]—較佳實(shí)施例之中:所述橫隔板中間設(shè)置圓形孔洞。
[0013]一較佳實(shí)施例之中:所述高強(qiáng)螺栓為高強(qiáng)摩擦型螺栓，由螺桿、螺母、鋼墊片組成，并采用雙螺帽連接形式。
[0014]—較佳實(shí)施例之中:所述高強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度為390MPa、或420MPa、或460MPa ;所述低屈服點(diǎn)鋼板的屈服強(qiáng)度為lOOMPa、或160MPa或225MPa。
[0015]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.所述防屈曲耗能結(jié)構(gòu)由三層鋼板組成，中間層是低屈服點(diǎn)鋼板，內(nèi)外層是鋼殼板，鋼殼板可防止低屈服點(diǎn)鋼板發(fā)生平面外彎曲屈曲，保證低屈服點(diǎn)鋼板剪壓屈服耗能，從而提高圓鋼管橋墩的延性、耗能能力、抗震性能。高強(qiáng)度鋼板具有較大的極限彈性應(yīng)變值，為低屈服點(diǎn)鋼板的屈服耗能提供保證，充分發(fā)揮低屈服點(diǎn)鋼板的剪壓屈服耗能能力；且高強(qiáng)度鋼板起到受力骨架作用，可提供足夠的承載能力和剛度。
[0017]2.通過(guò)檢測(cè)低屈服點(diǎn)鋼板的屈服狀況可迅速評(píng)定震后圓鋼管橋墩的抗震性能，更換防屈曲耗能結(jié)構(gòu)可快速修復(fù)橋墩的抗震能力，可避免或減小中震后的修復(fù)工作，確保作為生命線工程的橋梁保持暢通，對(duì)震后緊急救援和災(zāi)后重建具有至關(guān)重要作用。
[0018]3.圓鋼管橋墩的防屈曲耗能結(jié)構(gòu)、橫隔板均可在工廠內(nèi)加工制作，現(xiàn)場(chǎng)僅需吊裝，現(xiàn)場(chǎng)施工快捷，對(duì)于城市交通流量大的路段，采用此圓鋼管橋墩可大幅縮短交通管制時(shí)間，施工方便快捷，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0019]4.所述橫隔板可保證上部橋墩和下部橋墩耗能區(qū)傳力順暢，形成整體共同抵抗外部荷載作用。另外，所述橫隔板中間設(shè)置圓形孔洞，方便工人進(jìn)出進(jìn)行檢修維護(hù)為。
【附圖說(shuō)明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]圖1繪示了本發(fā)明一種根部設(shè)置防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的圓鋼管橋墩的示意圖。
[0022]圖2繪示了圖1所示圓鋼管橋墩的下部橋墩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3繪示了圖1所示圓鋼管橋墩的防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖4繪不了圖1所不圓鋼管橋域的下部橋域的俯視不意圖。
[0025]圖5繪不了圖1所不圓鋼管橋域的下部橋域的仰視不意圖。
[0026]圖6繪示了圓鋼管橋墩的另一種防屈曲耗能結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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