[发明专利]一种环保型钢桥墩减震结构形式

说明书

技术领域

本发明涉及的是桥梁工程中的钢桥墩减震结构形式，具体指箱形截面和圆形截面2种截面形式的钢桥墩结构，属于桥梁工程中钢桥墩技术领域。

背景技术

钢材具有强度大、材质均匀、塑性及韧性良好和可焊性好等诸多优点。与传统的钢筋混凝土桥墩相比，钢桥墩更具有轻质美观、施工便捷、施工工期短、占地面积小以及易于进行灾后性能恢复和维修加固等特点。在钢桥墩根部填充混凝土，提高了钢桥墩的刚度，可以有效控制钢桥墩截面产生局部屈曲。钢桥墩结构的以上特性，使其被广泛应用于桥梁工程中。目前关于钢桥墩结构的研究报道中所述的技术，存在以下不足。

(1)针对未填充混凝土的钢桥墩，其延性变形能力良好，强度和刚度不足。钢材具有良好的延性性能，故钢桥墩具有很强的延性变形能力。桥墩的受力特性决定其根部承受较大弯矩，而钢桥墩截面壁厚较薄，易产生局部屈曲。

(2)针对填充普通混凝土的钢桥墩，其强度和刚度大，变形能力不足。混凝土具有很强的抗压强度，填充混凝土后，钢桥墩整体刚度显著提高，根部不易产生局部屈曲，但是由于刚度过大，延性变形能力不足，易产生脆性破坏。

(3)经济性和减震性能不能兼备。单一的提高钢桥墩的刚度和强度，比如加大钢桥墩的壁厚、增加加劲肋的数量、增大加劲肋的尺寸，减震性能提高有限，而用钢量却明显提升，经济成本显著提高。

(4)加劲肋制作施工繁琐。在钢桥墩截面设置加劲肋可以有效的避免其产生局部屈曲，但是由于对加劲肋设置没有形成程序化的操作流程，导致其制作施工过程比较复杂，费时费工。

发明内容

本发明就所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提出了一种环保型钢桥墩减震结构形式，由根部隔室、横隔板、纵向加劲肋、横向加劲肋、低弹模混凝土五个部分组成，钢桥墩截面形状分箱形截面和圆形截面2种。其特征在于：纵向加劲肋、横向加劲肋交错焊接在钢桥墩根部隔室内，增大纵向加劲肋的刚度比可以提高钢桥墩的塑性变形能力，横向加劲肋则可以有效减小纵向加劲肋的长细比。对于箱形截面钢桥墩，同一边横向加劲肋之间采用螺栓连接，两边交界处横向加劲肋采用焊接连接，使其具有良好的整体性；对于圆形截面钢桥墩，横向加劲肋之间采用焊接连接，纵向加劲肋和横向加劲肋之间采用螺栓连接，保证纵向加劲肋的连续性。施工过程中，向钢桥墩根部隔室内填充低弹模混凝土至1/8～1/4桥墩高度，使用横隔板对低弹模混凝土表面进行焊接密封，低弹模混凝土采用橡胶混凝土等材料，橡胶混凝土的橡胶粒径采用80目、60目两种，橡胶掺量为5％～7％。在钢桥墩根部设置纵向加劲肋和横向加劲肋以及填充低弹模混凝土可以有效的控制钢桥墩根部产生局部屈曲，又可使钢桥墩发挥良好的位移延性，使钢桥墩具有良好的减震性能。该技术现场安装便利，施工快速、全程可使用流程化工艺操作，方便实际施工中使用。

为了研究本环保型钢桥墩减震结构形式的减震性能，针对填充低弹模混凝土并设置纵向加劲肋和横向加劲肋的钢桥墩试件进行数值计算研究。研究显示：橡胶混凝土的橡胶粒径采用80目、60目两种，橡胶掺量为5％～7％时，其强度始终可保持75％以上，弹性模量下降25％左右；截面设置纵向加劲肋和横向加劲肋的钢桥墩在模拟地震力的反复荷载作用下的滞回曲线饱满、延性变形能力大、具有很强的耗能能力。研究结果表明，本环保型钢桥墩减震结构形式完全能够满足设计要求，显示出良好的减震效果。

本发明优点：

(1)结构构造简单。环保型钢桥墩减震结构形式由根部隔室、横隔板、横向加劲肋、纵向加劲肋、低弹模混凝土五个部分组成。结构形式明确简洁，连接设置合理，具有较好的整体性。

(3)塑性变形能力强。采用橡胶混凝土作为填充材料对钢桥墩进行混凝土填充，完全可以满足钢桥墩的强度和刚度要求，又可以使钢桥墩获得更大的塑性变形能力，在地震荷载作用下，体现出较好的位移延性。

(4)环保性能突出，可以解决废橡胶处理的难题。使用橡胶混凝土作为填充物与使用普通混凝土作为填充物相比，可节省大量的水泥，因而能降低工程造价。同时还可以就地取材，利用起当地的废橡胶，起到很好的环保作用。

(2)现场施工便利，流程化操作，施工快速。钢桥墩减震结构的各部件，包括加劲肋和横隔板均采用模块化生产，在工厂内制作完成后运至现场安装，所需橡胶混凝土，按照给定的橡胶混凝土的配合比，现场配制后填充至钢桥墩根部。

附图说明

图1、环保型钢桥墩减震结构形式立面图

图2、环保型钢桥墩减震结构形式截面图