[发明专利]哑铃型钢管混凝土组合桥墩及与承台的连接结构和方法

说明书

本发明公开了一种哑铃型钢管混凝土组合桥墩，包括由两个圆形钢管及焊接于两个圆钢管之间的双层钢板构成的沿两个圆钢管的形心连线对称的哑铃型钢管，双层钢板与圆钢管之间采用角焊缝焊接。哑铃型钢管的底部焊接有端板，端板的外轮廓大于哑铃型钢管的横截面的外轮廓，端板上沿桥墩横桥向两侧各设有1个锚栓孔，哑铃型钢管内填充有混凝土。桥墩与承台采用灌浆波纹套筒埋入式连接，本发明中的哑铃型钢管与钢筋混凝土承台为预制构件，均可满足工厂预制，现场装配，实现快速施工。本发明具有轴向及抗弯承载力高，延性好，横向刚度大的特点，施工便捷，现场作业量及湿作业少，满足快速施工的需求，可应用于重大桥梁工程的桥墩尤其是高墩结构使用。

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其是涉及一种哑铃型钢管混凝土组合桥墩。

背景技术

随着我国交通事业的发展，大量的高速铁路、公路、跨海大桥等投入建设和使用。在抗震设防高烈度区，为保证桥梁结构的安全性，桥墩作为重要的承重构件，对其抗震性能有很高要求。传统桥墩多采用钢筋混凝土桥墩，其承载力及延性较差，在强震作用下易发生破坏。而对于跨海大桥等重要的生命线工程，桥墩发生破坏时修复极其困难。

近年来，钢管混凝土桥墩由于其良好的抗震性能及便捷的施工被应用于桥梁结构中。现有实际工程中多采用圆形、矩形钢管混凝土桥墩。其中圆形钢管混凝土桥墩中钢管对混凝土的约束效应最好，但其横桥向与顺桥向刚度相同，在满足横桥向刚度要求时顺桥向过于浪费。矩形钢管混凝土桥墩可满足横桥向与顺桥向刚度不同的需求，但宽厚比越大，钢管对混凝土的约束效应越差，桥墩的延性越差。

同时，在跨海大桥、山区桥梁、水库桥梁中，由于地形复杂或通航需求等因素，高桥墩的应用越来越广泛。在横桥向风荷载、地震荷载等作用下，高桥墩底部弯矩较高，需要抗弯更为高效的截面。因此，提出由两端圆形钢管及中间双层钢板构成的新型哑铃型桥墩截面，以有效增加高墩横桥向抗侧刚度及抗弯承载力，提高行车舒适性及抵抗自然灾害的能力。

目前，钢管混凝土桥墩与承台连接方式一般采用承压板连接和埋置式连接两种构造方法。其中承压板连接是指在钢管底端焊接端板，端板通过锚栓及锚固钢筋与承台连接，施工过程较为繁琐。埋置式连接是指钢管底端焊接端板，钢管下部与端板埋入承台内锚固，施工中多采用现浇式承台。为缩短桥梁施工工期，尽快开放交通，急需提出一种可实现预制拼装的桥墩-承台连接方法，满足桥梁快速施工的需求。

因此，设计一种具有较大横桥向抗侧刚度及强度的高桥墩形式，以及研究一种可实现快速施工的该桥墩与承台连接方法是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提出一种哑铃型钢管混凝土组合桥墩及与承台的连接结构和施工方法。所述哑铃型钢管混凝土组合桥墩其目的在于克服现有桥墩存在的自重大，抗震性能差的缺点，充分考虑到桥墩横桥向与顺桥向刚度差异大的特点，该桥墩承载力高，延性好，横向抗侧刚度大，适用于高桥墩。所述哑铃型钢管混凝土桥墩与承台连接快速施工方法为灌浆金属波纹套筒埋入式连接，可应用于预制桥墩、承台的连接锚固，所述连接构造抗震性能好，施工便捷，现场作业量小，有利于缩短工期，具有较好的经济效益和安全性能。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种哑铃型钢管混凝土组合桥墩，包括哑铃型钢管，所述哑铃型钢管的底部采用角焊缝焊接有端板，所述端板的外轮廓大于所述哑铃型钢管的横截面的外轮廓，所述端板上沿桥墩横桥向两侧各设有1个锚栓孔，所述哑铃型钢管内填充有混凝土。

进一步讲，所述哑铃型钢管由两个圆形钢管及焊接于所述两个圆形钢管之间的双层钢板构成，所述双层钢板沿所述两个圆形钢管的形心连线对称分布。

所述双层钢板与所述两个圆形钢管之间的焊接采用角焊缝焊接。