再生混凝土十型钢管异形柱桥墩的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，由圆形钢管和四个U形钢槽焊接组成，圆形钢管作为十字型截面墩身的中心，四个U形钢槽对称分布在圆形钢管四周作为十字型截面墩身的四肢；圆形钢管内浇筑再生骨料混凝土，U形钢槽内浇筑普通骨料混凝土。本实用新型克服了再生混凝土耐久性相对较差的缺陷，改善了其受力性能，减少了人们对再生混凝土性能的怀疑。而且，再生混凝土的利用也是一种垃圾资源化的过程，就地取材，减少了材料的运输成本。同时，由于外包钢板和圆形钢管可作为模板使用，不必在施工过程中进行模板工程。本实用新型具备以上突出优点，适用于地震烈度较大地区、建筑材料难以运输区域，也适用于对施工时间、施工造成影响、弯曲路线有要求的城市桥梁工程。
【专利说明】再生混凝土十型钢管异形柱桥墩
【技术领域】
[0001]本实用新型属于钢与混凝土组合结构及混合结构【技术领域】，涉及桥梁墩柱，尤其是一种再生混凝土十型钢管异形柱桥墩。
【背景技术】
[0002]随着时间的推移，老旧桥梁的数量逐渐上升，其中不少桥梁因为难以修复、难以满足通行能力要求等原因需要就地拆除重建。传统的施工方法是将旧桥拆除所产生的废料运出，清空场地，再将建造新桥所需的设备和材料运至现场展开新桥建设。如此对建筑废料和新建材料的运输要求极大，造成成本上升，施工周期延长，对周边环境影响增加。同时，工程还需面对建筑废料的处理问题，并且新材料的开采也会对环境造成破坏。因此，若能有效将建筑废料垃圾资源化，作为新建工程的建筑材料，将可在很大程度上减轻上述不良影响。
[0003]废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后形成的骨料称再生骨料；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称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生混凝土的推广应用有利于建筑垃圾资源化，符合环保和可持续发展要求。可持续发展的重要特征是环境保护和对自然资源的保护，充分利用再生混凝土，不但能有效降低建筑垃圾的数量，减少建筑垃圾对自然环境的污染，起到保护环境的作用；而且利用再生骨料配置而成的再生骨料混凝土还能减少桥梁工程中对天然骨料的开采，达到节约天然沙石资源的目的。然而，由于再生骨料的内在损伤和其表面吸附了一层老砂浆而导致吸水率大，致使其所配成的再生混凝土强度、收缩性能及耐久性能等较普通混凝土差，这种不确定性极大地限制了其使用范围。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种承载力较高，抗扭、抗震性能良好的、施工快速的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，包括十字型截面墩身，十字型截面墩身由圆形钢管和四个U形钢槽焊接组成，圆形钢管作为十字型截面墩身的中心，四个U形钢槽对称分布在圆形钢管四周作为十字型截面墩身的四肢；圆形钢管内浇筑再生骨料混凝土，U形钢槽内浇筑普通骨料混凝土。
[0006]U形钢槽由外包钢板焊接而成，端部采用半圆设计，直线段部分与圆形钢管焊接相连。
[0007]圆形钢管直径D与U形钢槽端部半圆半径d的比值宜取0.3附近。
[0008]位于桥梁纵向方向的U形钢槽直线段部分长度M与桥梁横向方向的U形钢槽直线段部分长度N的比值宜在0.72?1.35之间。
[0009]普通骨料混凝土强度等级不低于C50，再生骨料混凝土强度等级不低于C35，且普通骨料混凝土的强度等级大于再生骨料混凝土。
[0010]再生骨料混凝土由新砂浆和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料和附着老砂浆组成；普通骨料混凝土由新砂浆和普通天然骨料组成。
[0011]针对再生骨料混凝土应用存在的问题，发明人设计了一种再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，由圆形钢管和四个U形钢槽焊接组成，圆形钢管作为十字型截面墩身的中心，四个U形钢槽对称分布在圆形钢管四周作为十字型截面墩身的四肢；圆形钢管内浇筑再生骨料混凝土，U形钢槽内浇筑普通骨料混凝土。由于在十字型截面墩身的中心采用大直径的圆形钢管约束再生混凝土，钢管对再生混凝土有包裹和约束作用，使再生混凝土与大气环境隔绝，并处于三轴受压状态，克服了再生混凝土耐久性相对较差的缺陷，改善了其受力性能，减少了人们对再生混凝土性能的怀疑。而且，再生混凝土的利用也是一种垃圾资源化的过程，就地取材，减少了材料的运输成本。同时，由于外包钢板和圆形钢管可作为模板使用，从而不必在施工过程中进行模板工程。本实用新型具备以上突出优点，适用于地震烈度较大地区、建筑材料难以运输区域，也适用于对施工时间、施工造成影响、弯曲路线有要求的城市桥梁工程。此外，本实用新型独特的外形也能为提升城市景观水平提供多一种选择。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型再生混凝土十型钢管异形柱桥墩的结构示意图。
[0013]图中:1圆形钢管，2再生骨料混凝土，3U形钢槽，4普通骨料混凝土。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩包括十字型截面墩身，十字型截面墩身由圆形钢管I和四个U形钢槽3焊接组成，圆形钢管作为十字型截面墩身的中心，四个U形钢槽对称分布在圆形钢管四周作为十字型截面墩身的四肢；圆形钢管内浇筑再生骨料混凝土 2，U形钢槽内浇筑普通骨料混凝土 4。
[0015]制作过程
[0016]U形钢槽由外包钢板焊接而成，包括两块直钢板(直线段部分)和一块半圆弧形钢板(半圆端部)；四个U形钢槽再与圆形钢管焊接组成十字型。在圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土，再生骨料混凝土由新砂浆和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料和附着老砂浆组成；在U形钢槽内部浇筑普通骨料混凝土，普通骨料混凝土由新砂浆和普通天然骨料组成。其中，普通骨料混凝土强度等级不低于C50，再生骨料混凝土强度等级不低于C35，且普通骨料混凝土的强度等级大于再生骨料混凝土。
[0017]其中，圆形钢管和再生混凝土部分设计尺寸由轴心受压及受扭状态控制；U形钢槽的设计尺寸主要由偏心受压所带来的弯矩控制，且该部分设计需要将已经由轴力设计所确定的中心钢管混凝土部分考虑在内。圆形钢管直径D与U形钢槽端部半圆半径d的比值宜取0.3附近。位于桥梁纵向方向的U形钢槽直线段部分长度M与桥梁横向方向的U形钢槽直线段部分长度N的比值宜在0.72?1.35之间，应根据上部结构所传递下来的力具体设计确定，根据偏心方向和大小的区别灵活调整。
[0018]设计原理
[0019]本实用新型的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩既可以满足承载力要求，又具有良好的抗震性能,并能显著提高再生混凝土耐久性,实现垃圾资源化,此外,该桥墩施工方便，造价低廉。
[0020]承载能力提高是因为钢管内的混凝土处于三轴受压的状态，当竖直方向的轴力增加时，混凝土会发生横向变形外扩，而钢管具有很好的抗拉特性，很好的组织了混凝土横向的变形外扩，使混凝土在各方向都处于受压状态，微裂缝的发展就会受到制约，这种制约在地震作用下同样有效，从而提升抗震性能。三轴受压状态下，再生混凝土的力学性能也能达到与普通混凝土的水平。
[0021]施工方便、造价低廉是因为外包的钢管和U形钢槽在施工过程中可以直接当做模板使用，省去了专门进行模板工程的时间和花费。同时，对建筑废料的垃圾资源化利用大大降低了购买和运输材料的投入，实现真正的就地就近取材。
【权利要求】
1.一种再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，包括十字型截面墩身，其特征在于:所述十字型截面墩身由圆形钢管和四个U形钢槽焊接组成，圆形钢管作为十字型截面墩身的中心，四个U形钢槽对称分布在圆形钢管四周作为十字型截面墩身的四肢；所述圆形钢管内浇筑再生骨料混凝土，所述U形钢槽内浇筑普通骨料混凝土。
2.根据权利要求1所述的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，其特征在于:所述U形钢槽由外包钢板焊接而成，端部采用半圆设计，直线段部分与圆形钢管焊接相连。
3.根据权利要求2所述的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，其特征在于:所述圆形钢管直径D与U形钢槽端部半圆半径d的比值为0.3。
4.根据权利要求3所述的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，其特征在于:位于桥梁纵向方向的U形钢槽直线段部分长度Μ与桥梁横向方向的U形钢槽直线段部分长度Ν的比值在0.72?1.35之间。
5.根据权利要求4所述的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，其特征在于:所述普通骨料混凝土强度等级不低于C50，再生骨料混凝土强度等级不低于C35，且普通骨料混凝土的强度等级大于再生骨料混凝土。
6.根据权利要求5所述的再生混凝土十型钢管异形柱桥墩，其特征在于:所述再生骨料混凝土由新砂浆和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料和附着老砂浆组成；所述普通骨料混凝土由新砂浆和普通天然骨料组成。
【文档编号】E01D19/02GK204139051SQ201420605942
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】黎力韬, 郝天之, 王龙林, 杨雨厚, 彭蓉, 李淑芬, 李保军, 余舟 申请人:广西交通科学研究院