一種新型圓鋼管橋墩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及土木工程領(lǐng)域鋼橋墩耗能結(jié)構(gòu)形式，具體指一種根部設(shè)置防屈曲耗能殼體的圓鋼管橋墩，屬于橋梁工程中鋼橋墩技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗表明，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，且在震后難以及時修復(fù)使用，給震后搶險救災(zāi)帶來麻煩，造成的損失往往十分巨大。
[0003]現(xiàn)階段，國內(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嚴(yán)重破壞?；炷翗蚨盏钠茐闹饕从谠O(shè)計和構(gòu)造兩方面的缺陷:1)橋墩抗彎設(shè)計不足，主要是橫向約束箍筋配置不足等；2)橋墩設(shè)計抗剪強度不足，致使剪切破壞先于延性的彎曲破壞。為了彌補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、日本、以及我國的臺灣地區(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。在探索新的橋墩結(jié)構(gòu)形式過程中，圓鋼管橋墩在各個方向均有較好的抗彎性能，具有抗壓能力強、外觀美觀等優(yōu)點，已成為頗有發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)形式之一。但在實際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。
[0004]耗能減震技術(shù)是一種有效、安全、經(jīng)濟的工程減震技術(shù)，這項技術(shù)已日漸成熟，是一種極具發(fā)展前景的抗震措施。低屈服點鋼的力學(xué)特點是屈服強度低，屈服應(yīng)變小，強度穩(wěn)定，變形能力強。低屈服點鋼有非常強的耗能能力，并且有很長的低周循環(huán)疲勞壽命，可焊性好等優(yōu)點。用低屈服點鋼材制成的耗能裝置可減少中震后的修復(fù)工作，并能顯著降低大震下結(jié)構(gòu)的損傷。因此低屈服點鋼的應(yīng)用成為增強結(jié)構(gòu)變形耗能的一個重要途徑。我國用于建筑抗震領(lǐng)域的低屈服點鋼，現(xiàn)已開發(fā)出屈服強度為lOOMPa、160MPa、225MPa三種級別。這為我國開展低屈服點鋼在建筑耗能減震領(lǐng)域的應(yīng)用研究提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)條件。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種抗震性能好、便于震后損傷檢測及快速修復(fù)的新型圓鋼管橋墩。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種新型圓鋼管橋墩，包括從上到下依次焊固在一起的圓鋼管橋墩本體、橫隔板、防屈曲耗能殼體和底板；上述防屈曲耗能殼體的外形呈與上述圓鋼管橋墩本體的形狀相吻合的中空圓柱形，上述防屈曲耗能殼體包括若干塊高強鋼弧形板和若干塊低屈服點鋼弧形板，上述高強鋼弧形板與上述低屈服點鋼弧形板交替分布圍成上述防屈曲耗能殼體，上述低屈服點鋼弧形板與上述高強鋼弧形板之間可拆卸連接在一起，且上述低屈服點鋼弧形板的外表面與上述高強鋼弧形板的外表面相切；每一上述低屈服點鋼弧形板的內(nèi)外兩側(cè)還分別鎖固有內(nèi)約束弧形鋼板和外約束弧形鋼板，上述內(nèi)、外約束弧形鋼板的弧度與上述低屈服點鋼弧形板的弧度相同。
[0008]上述高強鋼弧形板的高度是上述圓鋼管橋墩本體橫截面直徑的1.0-1.2倍；上述高強鋼弧形板的橫截面弧長為上述圓鋼管橋墩本體橫截面周長的1/8 ;上述高強鋼弧形板的厚度ts= 2f# t# /fs，式中，為上述圓鋼管橋墩本體的壁板的屈服強度；1:#為上述圓鋼管橋墩本體的壁板的厚度為上述高強鋼弧形板的材料屈服強度。
[0009]上述低屈服點鋼弧形板的橫截面弧長為上述圓鋼管橋墩本體橫截面周長的1/8，上述低屈服點鋼弧形板與上述橫隔板和橋墩下部基礎(chǔ)頂面之間均留有20mm-30mm距離。
[0010]上述低屈服點鋼弧形板與上述高強鋼弧形板之間采用高強摩擦型螺栓連接在一起；或者，上述低屈服點鋼弧形板、上述內(nèi)約束弧形鋼板、上述外約束弧形鋼板和上述高強鋼弧形板四者之間采用高強摩擦型螺栓連接在一起。
[0011]上述低屈服點鋼弧形板與上述內(nèi)、外約束弧形鋼板之間通過穿透三者的螺栓或預(yù)應(yīng)力螺栓連接；上述內(nèi)、外約束弧形鋼板上開有橢圓型孔以便螺栓穿過且有足夠的滑移空間。
[0012]采用上述方案后，本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果:
[0013](I)充分發(fā)揮高強鋼的材料力學(xué)性能。高強鋼弧形板具有較大的極限彈性應(yīng)變值，為低屈服點鋼弧形板的屈服耗能提供保證；且高強鋼弧形板起到受力骨架作用，可提供足夠的承載能力和剛度。
[0014](2)充分發(fā)揮低屈服點鋼的剪壓屈服耗能能力。通過在低屈服點鋼弧形板的內(nèi)外兩側(cè)表面加設(shè)弧形約束鋼板的形式，可以有效防止薄壁低屈服點鋼弧形板發(fā)生彎曲屈曲，形成合理的受力區(qū)格，充分發(fā)揮低屈服點鋼弧形板剪壓屈服耗能能力。
[0015](3)震后可快速檢測評定圓鋼管橋墩的抗震性能，迅速修復(fù)補強圓鋼管橋墩的抗震能力，確保作為生命線工程的橋梁保持暢通，對震后緊急救援和災(zāi)后重建具有至關(guān)重要作用。
[0016](4)施工工期短，施工快捷。圓鋼管橋墩各部件，包括低屈服點鋼弧形板、橫隔板等均可在工廠內(nèi)加工制作，現(xiàn)場僅需吊裝。對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間，也可以大大加快地震與突發(fā)事故后的道路修復(fù)速度。
[0017](5)本實用新型提供的新型圓鋼管橋墩具有抗震性能好、延性高、耗能能力強等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型新型圓鋼管橋墩的立面示意圖。
[0019]圖2為本實用新型中防屈曲耗能殼體的第一種結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。
[0020]圖3為本實用新型中低屈服點鋼弧形板與內(nèi)、外約束弧形鋼板的連接示意圖。
[0021]圖4為本實用新型中橫隔板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為本實用新型中底板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為本實用新型中防屈曲耗能殼體第二種結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0025]本實用新型提供一種新型圓鋼管橋墩，如圖1所示，包括從上到下依次焊固在一起的圓鋼管橋墩本體100、橫隔板200、防屈曲耗能殼體300和底板400。
[0026]防屈曲耗能殼體300的外形呈與圓鋼管橋墩本體100的形狀相吻合的中空圓柱形，橫隔板200為與圓鋼管橋墩本體100外形相吻合的圓形板，圓鋼管橋墩本體100和防屈曲耗能殼體300通過橫隔板200焊固在一起，橫隔板200可保證圓鋼管橋墩本體100與防屈曲耗能殼體300傳力順暢，形成整體共同抵抗外部荷載作用；為減輕自重和方便使用階段檢修維護，如圖4所示，橫隔板200中間設(shè)置圓形孔洞21。
[0027]如圖2所示，防屈曲耗能殼體300包括若干塊高強鋼弧形板31和若干塊低屈服點鋼弧形板32，各高強鋼弧形板31與各低屈服點鋼弧形板32交替分布圍成中空圓柱形的防屈曲耗能殼體300。低屈服點鋼弧形板32與高強鋼弧形板31可拆卸連接在一起，且低屈服點鋼弧形板32的外表面與高強鋼弧形板31的外表面相切。具體地:高強鋼弧形板31外側(cè)壁的兩側(cè)端部上分別凹設(shè)有沿低屈服點鋼弧形板32的高度方向延伸的，并供低屈服點鋼弧形板32的側(cè)端部疊設(shè)于內(nèi)的安裝凹陷，低屈服點鋼弧形板32的側(cè)端部通過若干高強摩擦型連接螺栓500鎖固在此安裝凹陷內(nèi)。連接螺栓500由螺桿、螺母、鋼墊片組成，為防止長期使用過程中連接螺栓松動，采用雙螺帽連接形式。
[0028]高強鋼弧形板31的高度是圓鋼管橋墩本體100橫截面直徑的1.0-1.2倍；高強鋼弧形板31的橫截面弧長為圓鋼管橋墩本體100橫截面周長的1/8 ;高強鋼弧形板31的厚度ts= 2f# /fs，式中，f#為圓鋼管橋墩本體100的壁板的屈服強度；t#為圓鋼管橋墩本體100的壁板的厚度為高強鋼弧形板31的材料屈服強度(采用390MPa、4