再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，由圓形鋼管和四個(gè)U形鋼槽焊接組成，圓形鋼管作為十字型截面墩身的中心，四個(gè)U形鋼槽對(duì)稱分布在圓形鋼管四周作為十字型截面墩身的四肢；圓形鋼管內(nèi)澆筑再生骨料混凝土，U形鋼槽內(nèi)澆筑普通骨料混凝土。本發(fā)明克服了再生混凝土耐久性相對(duì)較差的缺陷，改善了其受力性能，減少了人們對(duì)再生混凝土性能的懷疑。而且，再生混凝土的利用也是一種垃圾資源化的過程，就地取材，減少了材料的運(yùn)輸成本。同時(shí)，由于外包鋼板和圓形鋼管可作為模板使用，不必在施工過程中進(jìn)行模板工程。本發(fā)明具備以上突出優(yōu)點(diǎn)，適用于地震烈度較大地區(qū)、建筑材料難以運(yùn)輸區(qū)域，也適用于對(duì)施工時(shí)間、施工造成影響、彎曲路線有要求的城市橋梁工程。
【專利說明】再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及橋梁墩柱，尤其是一種再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)間的推移，老舊橋梁的數(shù)量逐漸上升，其中不少橋梁因?yàn)殡y以修復(fù)、難以滿足通行能力要求等原因需要就地拆除重建。傳統(tǒng)的施工方法是將舊橋拆除所產(chǎn)生的廢料運(yùn)出，清空?qǐng)龅?，再將建造新橋所需的設(shè)備和材料運(yùn)至現(xiàn)場展開新橋建設(shè)。如此對(duì)建筑廢料和新建材料的運(yùn)輸要求極大，造成成本上升，施工周期延長，對(duì)周邊環(huán)境影響增加。同時(shí)，工程還需面對(duì)建筑廢料的處理問題，并且新材料的開采也會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。因此，若能有效將建筑廢料垃圾資源化，作為新建工程的建筑材料，將可在很大程度上減輕上述不良影響。
[0003]廢棄混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗與分級(jí)后形成的骨料稱再生骨料；再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的混凝土稱為再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土。再生混凝土的推廣應(yīng)用有利于建筑垃圾資源化，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求?？沙掷m(xù)發(fā)展的重要特征是環(huán)境保護(hù)和對(duì)自然資源的保護(hù)，充分利用再生混凝土，不但能有效降低建筑垃圾的數(shù)量，減少建筑垃圾對(duì)自然環(huán)境的污染，起到保護(hù)環(huán)境的作用；而且利用再生骨料配置而成的再生骨料混凝土還能減少橋梁工程中對(duì)天然骨料的開采，達(dá)到節(jié)約天然沙石資源的目的。然而，由于再生骨料的內(nèi)在損傷和其表面吸附了一層老砂漿而導(dǎo)致吸水率大，致使其所配成的再生混凝土強(qiáng)度、收縮性能及耐久性能等較普通混凝土差，這種不確定性極大地限制了其使用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種承載力較高，抗扭、抗震性能良好的、施工快速的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，包括十字型截面墩身，十字型截面墩身由圓形鋼管和四個(gè)U形鋼槽焊接組成，圓形鋼管作為十字型截面墩身的中心，四個(gè)U形鋼槽對(duì)稱分布在圓形鋼管四周作為十字型截面墩身的四肢；圓形鋼管內(nèi)澆筑再生骨料混凝土，U形鋼槽內(nèi)澆筑普通骨料混凝土。
[0006]U形鋼槽由外包鋼板焊接而成，端部采用半圓設(shè)計(jì)，直線段部分與圓形鋼管焊接相連。
[0007]圓形鋼管直徑D與U形鋼槽端部半圓半徑d的比值宜取0.3附近。
[0008]位于橋梁縱向方向的U形鋼槽直線段部分長度M與橋梁橫向方向的U形鋼槽直線段部分長度N的比值宜在0.72?1.35之間。
[0009]普通骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C50，再生骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C35，且普通骨料混凝土的強(qiáng)度等級(jí)大于再生骨料混凝土。
[0010]再生骨料混凝土由新砂漿和再生骨料組成，再生骨料由原始天然骨料和附著老砂漿組成；普通骨料混凝土由新砂漿和普通天然骨料組成。
[0011]針對(duì)再生骨料混凝土應(yīng)用存在的問題，發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，由圓形鋼管和四個(gè)U形鋼槽焊接組成，圓形鋼管作為十字型截面墩身的中心，四個(gè)U形鋼槽對(duì)稱分布在圓形鋼管四周作為十字型截面墩身的四肢；圓形鋼管內(nèi)澆筑再生骨料混凝土，U形鋼槽內(nèi)澆筑普通骨料混凝土。由于在十字型截面墩身的中心采用大直徑的圓形鋼管約束再生混凝土，鋼管對(duì)再生混凝土有包裹和約束作用，使再生混凝土與大氣環(huán)境隔絕，并處于三軸受壓狀態(tài)，克服了再生混凝土耐久性相對(duì)較差的缺陷，改善了其受力性能，減少了人們對(duì)再生混凝土性能的懷疑。而且，再生混凝土的利用也是一種垃圾資源化的過程，就地取材，減少了材料的運(yùn)輸成本。同時(shí)，由于外包鋼板和圓形鋼管可作為模板使用，從而不必在施工過程中進(jìn)行模板工程。本發(fā)明具備以上突出優(yōu)點(diǎn)，適用于地震烈度較大地區(qū)、建筑材料難以運(yùn)輸區(qū)域，也適用于對(duì)施工時(shí)間、施工造成影響、彎曲路線有要求的城市橋梁工程。此外，本發(fā)明獨(dú)特的外形也能為提升城市景觀水平提供多一種選擇。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1圓形鋼管，2再生骨料混凝土，3U形鋼槽，4普通骨料混凝土。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩包括十字型截面墩身，十字型截面墩身由圓形鋼管I和四個(gè)U形鋼槽3焊接組成，圓形鋼管作為十字型截面墩身的中心，四個(gè)U形鋼槽對(duì)稱分布在圓形鋼管四周作為十字型截面墩身的四肢；圓形鋼管內(nèi)澆筑再生骨料混凝土 2，U形鋼槽內(nèi)澆筑普通骨料混凝土 4。
[0015]制作過程
[0016]U形鋼槽由外包鋼板焊接而成，包括兩塊直鋼板(直線段部分)和一塊半圓弧形鋼板(半圓端部)；四個(gè)U形鋼槽再與圓形鋼管焊接組成十字型。在圓形鋼管內(nèi)部澆筑再生骨料混凝土，再生骨料混凝土由新砂漿和再生骨料組成，再生骨料由原始天然骨料和附著老砂漿組成；在U形鋼槽內(nèi)部澆筑普通骨料混凝土，普通骨料混凝土由新砂漿和普通天然骨料組成。其中，普通骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C50，再生骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C35，且普通骨料混凝土的強(qiáng)度等級(jí)大于再生骨料混凝土。
[0017]其中，圓形鋼管和再生混凝土部分設(shè)計(jì)尺寸由軸心受壓及受扭狀態(tài)控制；U形鋼槽的設(shè)計(jì)尺寸主要由偏心受壓所帶來的彎矩控制，且該部分設(shè)計(jì)需要將已經(jīng)由軸力設(shè)計(jì)所確定的中心鋼管混凝土部分考慮在內(nèi)。圓形鋼管直徑D與U形鋼槽端部半圓半徑d的比值宜取0.3附近。位于橋梁縱向方向的U形鋼槽直線段部分長度M與橋梁橫向方向的U形鋼槽直線段部分長度N的比值宜在0.72?1.35之間，應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)所傳遞下來的力具體設(shè)計(jì)確定，根據(jù)偏心方向和大小的區(qū)別靈活調(diào)整。
[0018]設(shè)計(jì)原理
[0019]本發(fā)明的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩既可以滿足承載力要求，又具有良好的抗震性能，并能顯著提高再生混凝土耐久性，實(shí)現(xiàn)垃圾資源化，此外，該橋墩施工方便，造價(jià)低廉。
[0020]承載能力提高是因?yàn)殇摴軆?nèi)的混凝土處于三軸受壓的狀態(tài)，當(dāng)豎直方向的軸力增加時(shí)，混凝土?xí)l(fā)生橫向變形外擴(kuò)，而鋼管具有很好的抗拉特性，很好的組織了混凝土橫向的變形外擴(kuò)，使混凝土在各方向都處于受壓狀態(tài)，微裂縫的發(fā)展就會(huì)受到制約，這種制約在地震作用下同樣有效，從而提升抗震性能。三軸受壓狀態(tài)下，再生混凝土的力學(xué)性能也能達(dá)到與普通混凝土的水平。
[0021]施工方便、造價(jià)低廉是因?yàn)橥獍匿摴芎蚒形鋼槽在施工過程中可以直接當(dāng)做模板使用，省去了專門進(jìn)行模板工程的時(shí)間和花費(fèi)。同時(shí)，對(duì)建筑廢料的垃圾資源化利用大大降低了購買和運(yùn)輸材料的投入，實(shí)現(xiàn)真正的就地就近取材。
【權(quán)利要求】
1.一種再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，包括十字型截面墩身，其特征在于:所述十字型截面墩身由圓形鋼管和四個(gè)U形鋼槽焊接組成，圓形鋼管作為十字型截面墩身的中心，四個(gè)U形鋼槽對(duì)稱分布在圓形鋼管四周作為十字型截面墩身的四肢；所述圓形鋼管內(nèi)澆筑再生骨料混凝土，所述U形鋼槽內(nèi)澆筑普通骨料混凝土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，其特征在于:所述U形鋼槽由外包鋼板焊接而成，端部采用半圓設(shè)計(jì)，直線段部分與圓形鋼管焊接相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，其特征在于:所述圓形鋼管直徑D與U形鋼槽端部半圓半徑d的比值為0.3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，其特征在于:位于橋梁縱向方向的U形鋼槽直線段部分長度M與橋梁橫向方向的U形鋼槽直線段部分長度N的比值在0.72?1.35之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，其特征在于:所述普通骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C50，再生骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C35，且普通骨料混凝土的強(qiáng)度等級(jí)大于再生骨料混凝土。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的再生混凝土十型鋼管異形柱橋墩，其特征在于:所述再生骨料混凝土由新砂漿和再生骨料組成，再生骨料由原始天然骨料和附著老砂漿組成；所述普通骨料混凝土由新砂漿和普通天然骨料組成。
【文檔編號(hào)】E01D101/24GK104278622SQ201410558228
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】黎力韜, 郝天之, 王龍林, 楊雨厚, 彭蓉, 李淑芬, 李保軍, 余舟 申請(qǐng)人:廣西交通科學(xué)研究院