钢筋混凝土薄壁实体桥墩的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种钢筋混凝土薄壁实体桥墩，包括桥墩本体，其特征在于，还包括设置在所述桥墩本体外侧以包裹所述桥墩本体的FRP层。本实用新型提供的钢筋混凝土薄壁实体桥墩适用于海水等特殊条件下的结构防腐需要，不需采用特制的混凝土配合比及添加剂，降低了海水等特殊条件下结构混凝土造价。无需模板，简化了支架构造，节省支架费用，降低了高空作业施工风险，固定支架系统结构自重轻，施工易控制，提高了施工效率。
【专利说明】钢筋混凝土薄壁实体桥墩
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土木工程桥梁【技术领域】，更具体地说，涉及一种钢筋混凝土薄壁实体桥墩。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土薄壁实体桥墩是目前广泛采用的桥墩形式，请参见图1至图4所示，其为一座连续刚构桥的双薄壁实体桥墩。图1为桥墩纵向布置的结构示意图，图2为桥墩横向布置的结构示意图，图3为图1的A-A剖视图(桥墩底部剖面)的结构示意图，图4为图2的B-B剖视图(桥墩中部标准剖面)的结构示意图。桥墩01纵向由两个薄壁实体桥墩组成，由图4可知，桥墩01的每一个薄壁为矩形实体截面。两个薄壁实体桥墩01底部支承在群桩基础承台02上，箱梁03和桥墩01的顶部相连，桥墩01承担着箱梁03及以上从施工到运营阶段所有荷载。所述连续刚构桥一般采用挂篮悬臂现浇施工，需承受施工中的不平衡力，如风力的作用。
[0003]请参见图5至图7所示，为所述连续刚构桥的一个薄壁实体桥墩的钢筋构造图的示意图。图5为桥墩横向布置的钢筋构造图的示意图(图7的A-A剖视图)，图6为桥墩纵向布置的钢筋构造图的示意图(图7的B-B剖视图)，图7为图5的C-C剖视图(桥墩钢筋构造图的标准剖面)。沿桥墩竖向布置的桥墩竖向受力钢筋04承担压弯应力，直径一般为25?32mm左右，沿水平面方向布置和竖向受力钢筋04垂直的为抗剪箍筋05，直径一般为8?12mm左右，所有抗剪箍筋05在水平面内的形状为矩形的闭合环，均紧贴在竖向受力钢筋04的外侧(即受力钢筋04和模板之间)通过。抗剪箍筋05沿竖直方向一般相距20厘米设置一道，桥墩顶部和底部200厘米范围内受力较大，一般加密为相距10厘米设置一道。在竖向受力钢筋04内侧布置钢筋骨架的加劲箍筋06，直径为25?32mm左右，沿竖直方向一般相距200厘米设置一道，在矩形实体薄壁桥墩01的四个直角处分别设置一个尺寸一般为LlOO X 100 X 10毫米左右的加劲角钢07，必要时在周边钢筋骨架的加劲箍筋06内侧每相距200厘米设置多个加劲角钢07，所述钢筋骨架的加劲箍筋06和所述加劲角钢07增强桥墩01钢筋骨架的稳定性和刚度，防止混凝土浇筑施工中钢筋骨架及模板变形。为防止混凝土养生中混凝土表面温度裂缝，在钢筋骨架和模板之间一般设置一层直径为6_左右，间距为10X10厘米左右的防裂钢筋焊网。所述受力钢筋04和钢筋骨架的加劲箍筋06接长时一般采用镦粗直螺纹接头技术。
[0004]所述桥梁的钢筋混凝土薄壁实体桥墩一般采用搭支架现浇施工。桥墩较高时采用无支架滑模或翻模施工。一般5米左右为一个现浇节段。
[0005]现有技术，这种结构主要缺陷表现在:
[0006]首先，普通钢筋混凝土结构受压时优势明显，但为带裂缝工作结构，在受弯和扭转时会出现裂缝，所述连续刚构桥一般采用挂篮悬臂现浇施工，所述钢筋混凝土薄壁实体桥墩需承受施工中的不平衡力，如风力，其受弯和扭转不可避免，易出现受力裂缝。而且，虽然在混凝土结构中设置了为防止混凝土养生中混凝土表面温度裂缝的防裂钢筋焊网，但由于高空混凝土养生的实际困难制约，脱模后混凝土不能完全避免温度裂缝。
[0007]其次，钢筋混凝土薄壁实体桥墩的受力和温度裂缝加剧了钢筋的锈蚀，降低了结构的耐久性；所述钢筋混凝土薄壁实体桥墩为分段浇筑施工，各段混凝土的龄期不同，很难保证混凝土外观颜色一致，部分结构需涂装修饰，增加费用。
[0008]再次，普通钢筋混凝土薄壁实体桥墩的混凝土不能满足海水等特殊条件下的结构防腐需要，常采用特制的混凝土配合比及添加剂，混凝土造价高；所述钢筋混凝土薄壁实体桥墩一般采用搭支架现浇施工，支架费用高，高空作业施工风险大；所述钢筋混凝土薄壁实体桥墩较高时采用滑模和翻模施工，整个滑模和翻模系统结构自重大，施工技术控制要求高，施工管理难度大。
实用新型内容
[0009]针对现有钢筋混凝土薄壁实体桥墩技术的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种抗裂性好的钢筋混凝土薄壁实体桥墩。
[0010]为了实现本实用新型的目的，技术方案如下:
[0011]一种钢筋混凝土薄壁实体桥墩，包括桥墩本体，其还包括设置在所述桥墩本体外侧以包裹所述桥墩本体的FRP层。
[0012]优选的，上述钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，所述FRP层为FRP结构箱体，所述FRP结构箱体包括:
[0013]平行设置的两层FRP板；
[0014]设置于两层所述FRP板之间的FRP箱形加劲肋。
[0015]优选的，上述钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，所述FRP结构箱体还包括:
[0016]设置在与所述桥墩本体贴合的内侧所述FRP板上，且沿所述桥墩本体竖直方向设置，且与所述桥墩本体的竖向受力钢筋平行的多个加劲钢板；
[0017]设置在与所述桥墩本体贴合的内侧所述FRP板上，且沿所述桥墩本体水平方向设置，且与所述桥墩本体的抗剪箍筋平行的多个加劲箍筋，所述加劲箍筋与所述加劲钢板相互焊接连接成整体网片结构；
[0018]连接多个在所述FRP结构箱体以使所述FRP结构箱体形成框状结构的多个加劲角钢。
[0019]优选的，上述钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，所述加劲箍筋与所述加劲钢板相互焊接连接成的网片伸入分别设置在其两端的承台和箱梁中。
[0020]优选的，上述钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，所述FRP结构箱体外侧设置有多个沿竖直方向设置的固定支架，且设置在所述FRP结构箱体的相互平行的两个侧面上的所述固定支架相互对称的成对设置。
[0021]优选的，上述钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，多组相互对称成对设置的两个所述固定支架之间均设置有穿过所述桥墩本体支撑在所述FRP结构箱体内壁上的支撑钢管，且每根所述支撑钢管内均设置有拉杆，所述拉杆锁定在所述FRP结构箱体外壁上。
[0022]优选的，上述钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，靠近所述FRP结构箱体顶部截面端和底部截面端的所述FRP箱形加劲肋内均设置有横隔板。
[0023]优选的，上述钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，两个所述FRP结构箱体接头处可通过契形接头与各自的所述横隔板接触以实现彼此连接。
[0024]本实用新型提供的钢筋混凝土薄壁实体桥墩中，在现有技术提供的桥墩本体的外侦牝还具有一层包裹住所述桥墩本体的FRP层，因为FRP层的抗裂性、防水性能和防腐蚀性能好，其能够较好的适用于海水等特殊条件，所以本实用新型提供的钢筋混凝土薄壁实体桥墩增加了桥墩的抗裂缝能力，提高了抗剪和扭转性能，避免出现受力和温度裂缝，避免了钢筋的锈蚀，确保了混凝土表面养生时不脱水，从而确保了混凝土表面强度，提高了结构的耐久性。克服了所述钢筋混凝土薄壁实体桥墩为分段浇筑施工，各段混凝土的龄期不同，结构外观颜色不一致问题。适用于海水等特殊条件下的结构防腐需要，不需采用特制的混凝土配合比及添加剂，降低了海水等特殊条件下结构混凝土造价。无需模板，简化了支架构造，节省支架费用，降低了高空作业施工风险，成对设置的固定支架系统结构自重轻，可采用一般吊机或塔吊设备提升上移，和搭支架现浇施工及采用无支架滑模或翻模施工方法相t匕，无需搭支架且施工易控制，标准施工节段长度和竖向钢筋的工厂成品长度一致，避免了竖向钢筋切断，提高了施工效率。成对设置的固定支架系统下端固定在下部已经达到强度的混凝土上，确保了施工安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为钢筋混凝土薄壁实体桥墩纵向布置的结构示意图；
[0027]图2为钢筋混凝土薄壁实体桥墩横向布置的结构示意图；
[0028]图3为图1的A-A剖视图(桥墩底部剖面)；
[0029]图4为图1的B-B剖视图(桥墩中部标准剖面);
[0030]图5为钢筋混凝土薄壁实体桥墩横向布置的钢筋构造图的示意图(图7的A-A剖视图)；
[0031]图6为钢筋混凝土薄壁实体桥墩纵向布置的钢筋构造图的示意图(图7的B-B剖视图)；
[0032]图7为图5的C-C剖视图(钢筋混凝土薄壁实体桥墩钢筋构造图的标准剖面)；
[0033]图8为本实用新型实施例提供的钢筋混凝土薄壁实体桥墩的外包FRP的钢筋混凝土薄壁实体桥墩构造图(中部标准剖面图)；
[0034]图9为外包FRP的钢筋混凝土薄壁实体桥墩钢筋构造图(中部标准剖面图)；
[0035]图10为FRP结构箱体装配前构造图的示意图；
[0036]图11为FRP结构箱体装配后构造图的示意图；
[0037]图12为FRP箱内填充后FRP结构箱体构造图的示意图；
[0038]图13为粘贴加劲钢板后FRP结构箱体装配前各侧板的示意图；
[0039]图14为加劲钢板和加劲箍筋网片构造图；
[0040]图15为加劲钢板和加劲箍筋网片在桥墩和箱梁预埋位置图；
[0041]图16为FRP结构箱体接头构造图；[0042]图17为FRP结构箱体外侧固定支架构造图(无水平加劲肋处，图21的A-A剖视图);
[0043]图18为FRP结构箱体外侧固定支架构造图(有水平加劲肋处，图21的B-B剖视图);
[0044]图19为桥墩第一施工节段FRP结构箱体固定支架横向布置图；
[0045]图20为桥墩第二施工节段FRP结构箱体固定支架横向布置图；
[0046]图21为桥墩第三施工节段FRP结构箱体固定支架横向布置图。
[0047]附图1-附图7中标记如下:
[0048]01-桥墩、02-承台、03-箱梁，04-竖向受力钢筋、05-抗剪箍筋、06-加劲钢筋、07-加劲角钢。
[0049]附图8-附图21中标记如下:
[0050]1-桥墩本体、2-承台、3-箱梁，4-竖向受力钢筋，5-抗剪箍筋，6_加劲钢筋、7_加劲角钢、8-FRP结构箱体、9-FRP板、10-FRP箱型加劲肋、11_加劲钢板、12-加劲箍筋、13-横隔板、14-契形接头、15-固定支架、16-支撑钢管、17-拉杆、18-水平加劲肋。
【具体实施方式】
[0051]本实用新型实施例公开了一种钢筋混凝土薄壁实体桥墩。
[0052]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0053]FRP为Fiber Reinforced Polymer的英文缩写，即纤维增强复合材料。纤维米用玻璃纤维时纤维增强复合材料称为GFRP(常称玻璃钢)，玻璃纤维抗拉强度IOOOMPa左右，环氧树脂抗拉强度60MPa左右，玻璃纤维和环氧树脂结合后形成GFRP结构强度可达到340MPa左右，和钢结构的强度接近。GFRP抗裂性、防水性能和防腐蚀性能好，适用于海水等特殊条件，以下GFRP简称FRP。
[0054]请参阅图8至图21，本实用新型实施例提供的一种钢筋混凝土薄壁实体桥墩，包括构成桥墩本体I的FRP结构箱体8、桥墩本体I内钢筋混凝土结构、竖向受力钢筋4和抗剪箍筋5。在桥墩本体I内钢筋混凝土结构外侧四周设置有一层FRP结构箱体8。在桥墩本体I内钢筋混凝土结构内部沿桥墩本体I竖向布置有桥墩本体I的竖向受力钢筋4，沿水平面方向布置和竖向受力钢筋4垂直的抗剪箍筋5，如图9所示。
[0055]其中，FRP结构箱体8由FRP板9和FRP箱形加劲肋10组成，在FRP结构箱体8的四个直角内外处均设置有加劲角钢7，外侧加劲角钢7的外侧上粘贴一层FRP板9，如图10和图11所示，在FRP结构箱体8内侧表面设置沿桥墩本体I竖向布置的FRP结构箱体8的加劲钢板11和沿桥墩本体I水平面方向布置的FRP结构箱体8的加劲箍筋12，如图13所示。在FRP结构箱体8的各侧表面，加劲箍筋12和加劲钢板11焊接成整体网片状，加劲钢板11通过环氧树脂粘贴在FRP板9上，如图14和图15所示。FRP箱形加劲肋10距端部5厘米处设置横隔板13，如图16所示。
[0056]优选地，FRP板9厚度为4毫米，FRP箱形加劲肋10采用壁厚4毫米，长宽尺寸65X65毫米FRP箱形梁，FRP结构箱体8的加劲钢板11采用宽30厘米，厚12毫米钢板，FRP结构箱体8的加劲箍筋12采用直径12毫米钢筋，横隔板13厚度采用4毫米FRP板。
[0057]其中，抗剪箍筋5水平面形状为矩形的闭合环，均设置在紧贴竖向受力钢筋4的外侦牝即在竖向受力钢筋4和FRP结构箱体8之间通过，抗剪箍筋5穿过桥墩本体I内钢筋混凝土结构的矩形的闭合环的边分为顺桥向和横桥向两种，并水平布置在同一平面形成垂直相交的网片。在竖向受力钢筋4内侧设置钢筋骨架的加劲钢筋6，在桥墩本体I内钢筋混凝土结构的四直个角处设置四个加劲角钢7，必要时在周边加劲箍筋12内侧每隔200厘米设置多个加劲角钢7，竖向受力钢筋4为9米一段，竖向受力钢筋4和加劲钢筋6的接头分别采用镦粗直螺纹接头。
[0058]优选地，抗剪箍筋5采用直径12毫米钢筋，竖向受力钢筋4采用直径32毫米钢筋，钢筋骨架的加劲钢筋6采用直径32毫米钢筋，加劲角钢7采用L100X 100X 10毫米角钢。
[0059]其中，FRP结构箱体8内侧沿桥墩本体I水平面方向布置的加劲箍筋12与桥墩本体I内钢筋混凝土结构内部的抗剪箍筋5通过U形钢筋绑扎连成一体。
[0060]优选地，U形钢筋为直径12毫米的钢筋。
[0061]其中，FRP结构箱体8外侧设置多组竖向布置的固定支架15，如图9和图18所示。固定支架15在平行的FRP结构箱体8外侧成对设置，每组成对设置的固定支架15间竖向设置多根支撑钢管16，支撑钢管16内均设置一根拉杆17。通过固定支架15、支撑钢管16和拉杆17形成的支撑结构和FRP结构箱体8连成一体，拉杆17锁紧固定在FRP结构箱体8上，如图9和图18所示。
[0062]优选地，固定支架15采用300X300X12毫米方钢管，支撑钢管16采用内径40毫米钢管，拉杆17采用直径32毫米精轧螺纹高强钢筋。
[0063]优选地，固定支架15横向间距200厘米，支撑钢管16竖向间距100厘米。固定支架15竖向每200厘米设置一对水平加劲肋18，水平加劲肋18采用300 X 300 X 12毫米方钢管，分布在固定支架15两侧的水平加劲肋18的水平长度分别为60厘米，相邻固定支架15的水平加劲肋18的水平间距为50厘米，设置一个箱型可水平滑动的内插接头在水平加劲肋18的方钢管内，移动固定支架15时用插销栓结在一侧，相邻固定支架15就位后通过插销栓结内插接头，加强横向整体性，如图19、图20和图21所示。
[0064]优选地，固定支架15外侧设置一简易上下工作通道和设置在水平加劲肋18处的横向工作通道。上下工作通道、横向工作通道均和固定支架15为一体式结构。
[0065]优选地，在桥墩本体I外侧设置简易工作支架，提供固定支架15的安装施工工作通道。
[0066]优选地，支撑钢管16可采用在LlOOX 100X 10毫米角钢的直角处粘贴内径为40
毫米FRP管组合结构。
[0067]其中，FRP结构箱体8的端部设置连接契形接头14，设置在相邻两段FRP结构箱体8的FRP箱型加劲肋10端部的两横隔板13的上下侧，FRP结构箱体8通过契形接头14连接，横隔板13之间压满环氧树脂胶，在接头处加劲钢板11上设置连接钢板，在FRP结构箱体8内外横向接缝上设置连接板FRP板9，其粘贴在FRP结构箱体8表面。优选地，契形接头14采用钢结构制作，如图16所示。
[0068]其中，加劲钢板11和加劲箍筋12构成的网片结构伸入承台2和箱梁3混凝土中的深度为3米，如图15所示。FRP结构箱体8、加劲钢板11、加劲角钢7和竖向受力钢筋4组成的骨架整体均制作成9米为一节段的标准段。另外，第一段为4米，最后一段根据计算确定。
[0069]本实施例外包FRP的钢筋混凝土薄壁实体桥墩增加了桥墩本体I的抗裂缝能力，提高了抗剪和扭转性能，避免出现受力和温度裂缝，避免了钢筋的锈蚀，提高了结构的耐久性。克服了钢筋混凝土薄壁实体桥墩在分段浇筑施工时，各段混凝土的龄期不同，结构外观颜色不一致问题。适用于海水等特殊条件下的结构防腐需要，不需采用特制的混凝土配合比及添加剂，降低了海水等特殊条件下结构混凝土造价。无需模板，简化了支架构造，节省支架费用，降低了高空作业施工风险，固定支架系统结构自重轻，施工易控制，提高了施工效率。
[0070]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0071]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种钢筋混凝土薄壁实体桥墩，包括桥墩本体(I)，其特征在于，还包括设置在所述桥墩本体(I)外侧以包裹所述桥墩本体(I)的FRP结构箱体(8 )，所述FRP结构箱体(8 )包括: 平行设置的两层FRP板(9); 设置于两层所述FRP板(9)之间的FRP箱形加劲肋(10); 横隔板(13)，所述横隔板(13)设置在靠近所述FRP结构箱体(8)的顶部截面端和底部截面端的所述FRP箱形加劲肋(10 )内，并且两个所述FRP结构箱体(8 )接头处可通过契形接头(14)与各自的所述横隔板(13)接触以实现彼此连接。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土薄壁实体桥墩，其特征在于，所述FRP结构箱体(8)还包括: 设置在与所述桥墩本体(I)贴合的内侧所述FRP板(9)上，且沿所述桥墩本体(I)竖直方向设置，并与所述桥墩本体(I)的竖向受力钢筋(4)平行的多个加劲钢板(11)； 设置在与所述桥墩本体(I )贴合的内侧所述FRP板(9 )上，且沿所述桥墩本体(I)水平方向设置，并与所述桥墩本体(I)的抗剪箍筋(5)平行的多个加劲箍筋(12)，所述加劲箍筋(12)与所述加劲钢板(11)相互焊接连接成整体网片结构； 连接多个在所述FRP结构箱体(8)以使多个所述FRP结构箱体(8)形成框状结构的多个加劲角钢(7)。
3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土薄壁实体桥墩，其特征在于，所述加劲箍筋(12)与所述加劲钢板(11)相互焊接连接成的网片伸入分别设置在其两端的承台(2)和箱梁(3)中。
4.根据权利要求2所述的钢筋混凝土薄壁实体桥墩，其特征在于，所述FRP结构箱体(8)外侧设置有多个沿竖直方向设置的固定支架(15)，且设置在所述FRP结构箱体(8)的相互平行的两个侧面上的所述固定支架(15)相互对称的成对设置。
5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土薄壁实体桥墩，其特征在于，多组相互对称成对设置的两个所述固定支架(15)之间均设置有穿过所述桥墩本体(I)支撑在所述FRP结构箱体(8)内壁上的支撑钢管(16)，且每根所述支撑钢管(16)内均设置有拉杆(17)，所述拉杆(17)锁定在所述FRP结构箱体(8)外壁上。
【文档编号】E01D19/02GK203569471SQ201320423169
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】吴国松, 胡嘉鸿 申请人:重庆交通大学, 重庆国通土木工程技术有限公司