專利名稱：后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土木工程領(lǐng)域，涉及一種后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩。
背景技術(shù)：
作為橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件，橋墩抗震設(shè)計(jì)始終是橋梁領(lǐng)域重要研究課題。我國目前鐵路橋梁和公路橋梁主要采用鋼筋混凝土橋墩。應(yīng)該注意到，鋼筋混凝土橋墩在具有結(jié)構(gòu)剛度大、疲勞性能好、可模性好和造價(jià)合理等性能優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也普遍存在箍筋約束弱、延性偏低、剪切強(qiáng)度低和抗震性能差等缺點(diǎn)，容易因橋墩抗剪、抗壓承載力和變形能力偏低而發(fā)生剪切破壞、壓彎剪扭復(fù)合破壞和傾覆倒塌等破壞形態(tài)，在近年來國內(nèi)外多次地震中，均
有鋼筋混凝土橋墩破壞嚴(yán)重并且難以修復(fù)震害現(xiàn)象發(fā)生，對地震中救災(zāi)搶險(xiǎn)和災(zāi)后修復(fù)重建工作造成了很大困難。因此，在努力提高和改善傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋墩抗震性能的同時(shí)，創(chuàng)新開發(fā)高效新型的鋼-混凝土組合橋墩形式并發(fā)展組合橋墩抗震設(shè)計(jì)方法也日漸成為當(dāng)前橋梁工程界重點(diǎn)關(guān)注問題和研究熱點(diǎn)之在房屋建筑中鋼管混凝土柱和鋼管混凝土疊合柱大量研究和應(yīng)用背景下，鋼管混凝土橋墩和鋼管混凝土疊合柱式橋墩(簡稱鋼管混凝土疊合橋墩)在國內(nèi)外橋梁工程也得到了一些推廣應(yīng)用。鋼管混凝土疊合橋墩由于將鋼管內(nèi)置于鋼筋混凝土橋墩內(nèi)部，在具有鋼管混凝土橋墩中鋼管約束混凝土優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，使鋼管防腐和受壓局部屈曲問題也得到了很好解決?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，鋼管混凝土疊合橋墩(柱)強(qiáng)度高、延性大和耗能好，具有良好抗震性能。為有效減小橋梁結(jié)構(gòu)地震后殘余變形以方便橋梁震后修復(fù)加固，國內(nèi)外學(xué)者最近提出“豎向預(yù)應(yīng)力橋墩”(或自復(fù)位功能)設(shè)計(jì)理，即通過在鋼筋混凝土橋墩內(nèi)部布置豎向預(yù)應(yīng)力筋，使橋墩由于豎向預(yù)應(yīng)力筋緊拉作用在地震后的殘余變形得到有效減小?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，豎向預(yù)應(yīng)力不僅可以有效減小橋墩殘余變形實(shí)現(xiàn)在地震后自復(fù)位功能，而且對于提高橋墩抗側(cè)移剛度、抗沖擊、抗傾覆和抗連續(xù)倒塌能力均有良好貢獻(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種后張法預(yù)應(yīng)力鋼管聞強(qiáng)混凝土置合橋壤，有效改善了現(xiàn)有橋壤結(jié)構(gòu)抗震安全性和有效性，具有承載能力聞、抗震性能好、施工方便和自復(fù)位的特點(diǎn)，為橋梁建設(shè)提供了先進(jìn)的技術(shù)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，包括鋼管2，鋼管2中布置有多根無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3，鋼管2內(nèi)壁與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3之間澆灌有管內(nèi)混凝土 1，鋼管2、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3和管內(nèi)混凝土 I形成一個(gè)芯柱5,在芯柱5外部燒筑有管外混凝土 4形成疊合橋墩。所述疊合橋墩截面為圓形或者方形。所述預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3套有軟管或包裹無粘結(jié)材料。[0009]所述芯柱5有多個(gè)，相鄰的芯柱5之間均澆注管外混凝土 4，組成多芯柱疊合橋墩。所述管內(nèi)混凝土 I為高強(qiáng)混凝土，管外混凝土 4為普通混凝土或高強(qiáng)混凝土。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)承載能力高由于疊合橋墩芯柱采用高強(qiáng)混凝土并且位于橋墩內(nèi)部，芯柱內(nèi)高強(qiáng)混凝土受到鋼管和芯柱外混凝土約束，高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度可得到提高和充分發(fā)揮，相應(yīng)地疊合橋墩截面抗剪承載能力、豎向抗壓承載能力以及壓彎剪扭復(fù)合受カ承載能力均可得到顯著提高，可以有效橋墩小偏壓破壞、剪切破壞和端部壓彎剪復(fù)合破壞承載能力，在同樣設(shè)計(jì)荷載下，橋墩截面尺寸可以得到有效減小，從而能達(dá)到節(jié)省材料、増加美觀和增加橋下穿越空間等效果。
形能力得到極大改善，同時(shí)由于鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱承受絕大部分軸向壓力，芯柱外部鋼筋混凝土部分承受軸向壓カ較小(即外部鋼筋混凝土部分承受軸壓比值較小)，另外鋼管受到內(nèi)、外混凝土約束不易發(fā)生局部壓屈失穩(wěn)破壞，因此，疊合橋墩具有良好的延性和耗能性能。預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩的良好彈塑性變形能力、延性性能和耗能能力，可有效防止和避免橋墩在大震下發(fā)生嚴(yán)重破壞和倒塌，能切實(shí)有效提升混凝土橋墩抗震性能和抗震安全性。(3)弾性剛度大在疊合橋墩中設(shè)置預(yù)應(yīng)カ芯柱可以有效増加橋墩彈性側(cè)移剛度，從而有效減小橋墩在列車、重型車輛行駛時(shí)橋梁振動和在小震下彈性變形，可以提高車輛行駛安全性和舒適性。(4)自復(fù)位性好在疊合橋墩內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)カ芯柱相當(dāng)于形成豎向預(yù)應(yīng)カ橋墩，豎向預(yù)應(yīng)カ筋能有效減小地震后橋墩的殘余變形，使疊合橋墩在地震作用后具有良好的自復(fù)位功能(self-centering)，使橋墩在中小地震作用后基本恢復(fù)到橋墩初始位置，在強(qiáng)地震下也不會因出現(xiàn)較大殘余變形而無法修復(fù)甚至倒塌。(5)魯棒性好近年來，常發(fā)生車輛、船舶撞擊橋墩導(dǎo)致橋墩發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌現(xiàn)象(廣州九江大橋)，在疊合橋墩設(shè)置預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱，由于內(nèi)部預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱和外部鋼筋混凝土雙重作用，可以有效提高橋墩魯棒性，增強(qiáng)橋墩抗震、防撞擊、抗沖擊、抗傾覆和抗連續(xù)倒塌能力，提高橋墩安全性能。(6)耐久性好相對鋼管外露的傳統(tǒng)鋼管混凝土橋墩，由于預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土橋墩中鋼管位于混凝土橋墩中心，不用考慮疊合柱中鋼管的防腐問題，橋墩耐久性能得到有效提高，更適用于環(huán)境類別較高的橋墩結(jié)構(gòu)。(7)澆筑質(zhì)量好由于預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱可以エ廠預(yù)制生產(chǎn)，因此，鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱內(nèi)高強(qiáng)混凝土澆筑質(zhì)量可以得到很好保證，可避免現(xiàn)場澆筑造成芯柱內(nèi)高強(qiáng)混凝土澆筑不易密實(shí)以及現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)困難等問題。(8)經(jīng)濟(jì)性好疊合橋墩中高強(qiáng)混凝土受到鋼管和外部混凝土的良好約束，可以充分發(fā)揮超高強(qiáng)混凝土性能優(yōu)勢并大量使用超高強(qiáng)混凝土，橋墩截面尺寸和混凝土用量可大大減小，具有良好經(jīng)濟(jì)效益。已有使用經(jīng)驗(yàn)表明，與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，同樣性能的普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)成本造價(jià)基本與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)持平。而預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩由于采用薄壁鋼管，用鋼量很小，加之可免去鋼管防腐維護(hù)費(fèi)用，與傳統(tǒng)鋼管混凝土橋墩相比，更具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。[0020]總體而言，預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩是ー種具有良好受カ性能、抗震性能和耐久性能并且施工方便、造價(jià)合理和質(zhì)量易控的新型橋墩形式，符合我國當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)的“堅(jiān)固、安全、耐久”發(fā)展方向，具有良好應(yīng)用推廣前景。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的俯視圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施 例一制作エ序圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例ニ結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的俯視圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例三結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6的俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步詳細(xì)說明。實(shí)施例一圓形截面單芯柱預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩參見圖I和圖2，ー種后張法預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，包括鋼管2，鋼管2中布置有六根預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3，鋼管2內(nèi)壁與預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3之間澆灌有管內(nèi)混凝土 1，鋼管2、預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3和管內(nèi)混凝土 I形成一個(gè)芯柱5，在芯柱5外部澆筑有管外混凝土 4形成疊合橋墩，疊合橋墩截面為圓形。該疊合橋墩的制備過程參見圖3，首先按照設(shè)計(jì)要求確定鋼管2直徑和壁厚、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3直徑、數(shù)量及布置位置以及管內(nèi)混凝土 I的強(qiáng)度等級和管外混凝土 4強(qiáng)度等級。再將鋼管2固定好，按設(shè)計(jì)要求在鋼管內(nèi)部布置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ筋3，用泵送方法澆筑振搗管內(nèi)混凝土 I。待管內(nèi)混凝土 I達(dá)到一定強(qiáng)度形成預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱5后，將芯柱5運(yùn)至エ地，通過基礎(chǔ)預(yù)埋錨栓和芯柱柱腳底板連接，安裝固定至橋墩中心位置；進(jìn)行芯柱外鋼筋綁扎和外部混凝土澆筑施工，再對芯柱內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)カ筋3進(jìn)行張拉和錨具錨固，即形成單芯柱預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩。實(shí)施例ニ方形截面單芯柱預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩參見圖4和圖5，ー種后張法預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，包括鋼管2，鋼管2中布置有六根預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3，鋼管2內(nèi)壁與預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3之間澆灌有管內(nèi)混凝土 1，鋼管2、預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3和管內(nèi)混凝土 I形成一個(gè)芯柱5，在芯柱5外部澆筑有管外混凝土 4形成疊合橋墩，疊合橋墩截面為圓形。其制備過程與實(shí)施例——致。實(shí)施例三橢圓截面多芯柱預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩參見圖6和圖7，芯柱5有三個(gè)，芯柱5外以及相鄰的芯柱5之間均澆注管內(nèi)混凝土 4，組成多芯柱疊合橋墩，疊合橋墩的截面為橢圓形。本實(shí)用新型還可以包括雙芯柱、三芯柱和四芯柱預(yù)應(yīng)カ鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩等多種實(shí)施例，其中的預(yù)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3可套以軟管，便干與周圍混凝土隔離。
權(quán)利要求1.一種后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，包括鋼管(2)，其特征在于，鋼管(2)中布置有多根無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(3)，鋼管(2)內(nèi)壁與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(3)之間澆灌有管內(nèi)混凝土(1)，鋼管(2)、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(3)和管內(nèi)混凝土(I)形成一個(gè)芯柱(5)，在芯柱(5)外部燒筑有管外混凝土(4)形成疊合橋墩。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，其特征在于，所述無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(3)套有軟管或包裹無粘結(jié)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，其特征在于，所述疊合橋墩截面為方形、圓形或矩形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，其特征在于，所述芯柱(5)有多個(gè),相鄰的芯柱(5)之間均澆注管外混凝土(4)，組成多芯柱疊合橋墩。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，其特征在于，所述 管內(nèi)混凝土(I)為高強(qiáng)混凝土，管外混凝土(4)為普通混凝土或高強(qiáng)混凝土。
專利摘要一種后張法預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，包括鋼管，鋼管中布置有多根無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，鋼管內(nèi)壁與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋之間澆灌有管內(nèi)混凝土，鋼管、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋和管內(nèi)混凝土形成一個(gè)芯柱，在芯柱外部澆筑有管外混凝土形成疊合橋墩，在傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋墩內(nèi)部安裝布置若干帶有豎向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)制鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱，待內(nèi)部預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土芯柱安裝施工完畢后，再綁扎橋墩外部鋼筋混凝土骨架并澆筑外部混凝土，即形成鋼管內(nèi)外混凝土不同期澆筑的豎向預(yù)應(yīng)力鋼管高強(qiáng)混凝土疊合橋墩，其中，內(nèi)部預(yù)應(yīng)力芯柱采用后張法制作，本實(shí)用新型有效改善了現(xiàn)有橋墩結(jié)構(gòu)抗震安全性和有效性，具有承載能力高、抗震性能好、施工方便和自復(fù)位的特點(diǎn)。
文檔編號E01D19/02GK202644386SQ20122018692
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者楊勇, 薛建陽, 泮勇溥 申請人:西安建筑科技大學(xué)