[实用新型]一种抗爆炸冲击作用的桥梁墩柱截面

说明书

技术领域

一种抗爆炸冲击作用的桥梁墩柱截面，属于桥梁工程结构技术领域。

背景技术

桥梁墩柱结构作为桥梁结构的支撑体系，将上部结构恒载、汽车荷载、人群荷载等荷载传递至基础，一旦发生破坏，将改变桥梁整体结构的受力模式，破坏严重时甚至带来桥梁结构的连续性倒塌。恐怖分子蓄意袭击、敌方鱼雷袭击、工业危险品生产及运输等风险均会导致桥梁墩柱结构发生破坏，目前我国桥梁工程墩柱结构进行抗爆设计时缺少国家及行业性规范指导。重点城市复杂立体交通桥梁结构及跨海大桥的建设项目投资巨大兼备国防战略需求，需要在外观上设计不异于普通桥梁墩柱外表，但桥梁墩柱仍具备一定抗爆性能的桥梁结构。

申请号CN201320388426.X公布了一种桥墩的抗爆炸冲击装置，防护思路为不改变原有桥墩截面设计，在既有普通桥墩结构外部设置橡胶覆盖层及弹性束圈缓减爆炸冲击作用，该方法尚未涉及桥墩截面优化设计层面，改变了桥梁墩柱外观形象，丧失了桥梁结构墩柱抗爆性能隐蔽性需求。申请号CN201510699296.5提出了一种抗爆耗能轻钢结构柱，针对普通民用建筑技术领域，在桥梁墩柱应用方面，受桥梁结构墩柱耐久性设计控制，该钢结构设计方法不适用于桥梁墩柱，尤其是跨海大桥等面临腐蚀性海水环境，使用条件将更为苛刻。

因此，在设计理念上，应克服现有技术的缺点，转变外部增设防护层的思路，研究一种外观上无异于普通桥墩，同时又能有效提高桥梁墩柱结构抗爆炸冲击作用的截面形式。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新的桥梁墩柱截面设计来有效应对抗爆炸冲击作用，旨在减轻爆炸作用下桥梁墩柱承载力下降过快，避免由于桥墩破坏导致桥梁结构连续性倒塌。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案：一种抗爆炸冲击作用的桥梁墩柱截面，包括由外向内依次设置的第一抗爆构件和第二抗爆构件；

所述第一抗爆构件包括由外向内依次设置的封闭性外钢板、第一凯夫拉层、泡沫铝层、第二凯夫拉层和封闭性内钢板；

所述第二抗爆构件包括一根桁架中心支撑钢管、多根桁架外围支撑钢管、类正弦钢桁架、类余弦钢桁架、箍筋、纵筋、第一连接件和第二连接件；

所述多根桁架外围支撑钢管平行均布于竖直桁架中心支撑钢管的周向，并且桁架外围支撑钢管布设根数为不低于六根的偶数，所述多根桁架外围支撑钢管每相邻两根之间通过一根水平的第一连接件连接，所述类正弦钢桁架与类余弦钢桁架以交替排列的方式在桁架中心支撑钢管和桁架外围支撑钢管上焊接；

沿所述桁架外围支撑钢管长度方向平行均布有多根纵筋，沿所述多根纵筋长度方向设有缠绕纵筋的箍筋，并且所述箍筋为一根螺旋箍筋；

所述第二抗爆构件的桁架外围支撑钢管通过多根第二连接件与第一抗爆构件的封闭性内钢板连接实现了第一抗爆构件与第二抗爆构件的固定连接，并且被封闭性内钢板围住的第二抗爆构件整体均匀填充有内混凝土层。

在所述第一抗爆构件封闭性外钢板的外壁还设置有混凝土保护层。

所述第一凯夫拉层和第二凯夫拉层结构均为经纱和纬纱每隔一根纱线就交织一次的平纹组织结构，并且平纹组织结构不低于十层；

所述泡沫铝层结构为通孔蜂窝状结构；

所述类正弦钢桁架、类余弦钢桁架与桥墩水平方向的夹角为45°~60°。

所述第一凯夫拉层和第二凯夫拉层为经环氧树脂浸渍后加温加压形成不超过5.5mm厚的整体面层；

所述封闭性外钢板与第一凯夫拉层之间通过环氧树脂粘接、所述封闭性内钢板与第二凯夫拉层之间通过环氧树脂粘接，所述泡沫铝层填充于第一凯夫拉层和第二凯夫拉层之间。

所述封闭性外钢板为壁厚大于16mm的Q345qD钢材；

所述的封闭性内钢板为壁厚大于18mm的Q345qD或Q370qD钢材；

所述第一凯夫拉层和第二凯夫拉层纱线材料密度为1420~1450kg/m³，纺织线径0.4~0.5mm、断裂伸长率大于2.3%，弹性模型大于60Gpa；

所述泡沫铝层采用屈服强度50~52MPa的纯铝制成、泡孔大小为1~2mm、相对密度为0.5~0.6、孔隙率为65%~75%；

所述泡沫铝层厚度不低于八倍的封闭性外钢板厚度。

所述桁架中心支撑钢管为外径大于60mm、壁厚大于6mm的管材；

所述桁架外围支撑钢管为外径大于38mm、壁厚大于4mm的管材；所述桁架外围支撑钢管布设根数为六根或八根；

所述类正弦钢桁架直径、类余弦钢桁架直径均不低于纵筋直径数值，同时也不应低于25mm；