复合截面组合塔墩的制作方法

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及到一种复合截面组合塔墩。

背景技术：

桥梁的塔墩通常都采用钢筋混凝土或钢材制作，钢筋混凝土塔墩造价较低，结构刚度大，但其截面尺寸较大，因此自重大，而且抗震性能较钢材低，耐久性也不易保证。钢塔墩自重小，强度高，抗震性能好，但刚度较小，板件较薄，容易发生整体与局部失稳，高度较高时还易发生涡激振动和驰振。在钢塔墩和混凝土塔墩的基础上，形成钢-混凝土组合塔墩，将钢材与混凝土两种材料相结合，既兼顾了两者的优点，同时又弥补了两者的不足。

金属发泡钢材料具有轻量化、高刚性、耐久性、高比表面积与特殊的吸音、吸震、防火性能，发泡金属可以看成是金属与空气的复合材料。闭孔型发泡材料，其内部为封闭孔洞，具有如同蜂巢组织般的吸能效果，且具有优越的绝热与防火能力。在钢塔墩内部填充发泡钢，可以利用内填发泡钢增强钢管壁的局部稳定性，同时又能充分发挥发泡钢的优势。

但若简单将钢管内部直接填充混凝土或发泡钢，钢板与填充材料间不设置联接构造，钢板与填充材料间的相互作用有限，并且钢板一旦发生局部失稳，其自身的承载力就会逐渐丧失，对填充材料的约束作用也会消失，塔墩的承载力就无法继续提高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述钢筋混凝土塔墩和钢塔墩的缺点，提供一种承载力强、整体和局部稳定性好、自重轻、刚度大、抗风、抗震性能强、塑性和延性性能好的复合截面组合塔墩。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在钢管的内壁轴向设置有至少列与该内表面垂直的连接件，钢管内浇筑混凝土或发泡钢。

本发明的连接件为：设置在钢管内壁上沿轴向排列的开孔板剪力键、纵向加劲肋、栓钉中的任意一种或两种或三种的组合，开孔板剪力键的每个孔内设置或不设置钢筋。

本发明的钢管内壁上设置的开孔板剪力键和纵向加劲肋的高度与钢管的高度相同。

本发明的钢管是横截面为十字形的钢管或横截面至少为四边形的多边形钢管。

本发明采用在钢管与填充材料间设置连接件，加强了钢管与填充材料间的相互作用，提高了塔墩的承载力。连接件作为加劲，增强了钢管自身抵抗局部失稳的能力，同时，填充材料与连接件之间的摩擦力和粘结力，也可以防止钢管发生向外的局部屈曲，塔墩内的填充材料限制了钢管发生向内的局部屈曲，从而钢管对填充材料的约束作用得到了保证。其中，十字形截面钢管相对于等长等宽的矩形截面钢管，减小了钢管板件的宽厚比，使钢管抵抗局部失稳的能力得到进一步加强。本发明具有承载力高、抗震性能好、塑性和延性好、施工速度快等优点，可在公路、铁路、城市桥梁建设中推广使用。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是图1的a-a剖面图。

图3是实施例3的结构示意图。

图4是图3的b-b剖面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

在图1、2中，本实施例的复合截面组合塔墩由钢管1、发泡钢7、开孔板剪力键3、钢筋4、纵向加劲肋5、栓钉6联接构成。

本实施例钢管1的横截面为十字形钢管。在钢管1内左右较窄的两内壁轴向焊接联接有1列与该内表面垂直的开孔板剪力键3，开孔板剪力键3的具体数量应根据结构的受力及钢管1壁板的宽厚比来确定。每个内壁上开孔板剪力键3的列数可以相同，也可以不相同。开孔板剪力键3的高度与钢管1的高度相同，开孔板剪力键3的轴向至下而上加工有一排开孔，每个孔内设置有1根钢筋4，也可不设置钢筋4，钢筋4定位在孔中心位置。在钢管1内前后较宽的两内壁轴向焊接联接有3列连接件，均与该内表面垂直，其中，中间1列为纵向加劲肋5，左右2列为栓钉6，开孔板剪力键3、钢筋4、纵向加劲肋5、栓钉6构成本实施例的连接件，纵向加劲肋5与栓钉6的具体数量应根据结构的受力及钢管1的壁板的宽厚比来确定，纵向加劲肋5的高度与钢管1的高度相同。安装塔墩时，钢管1的下端固定在已建好的基础上，钢管1内填充有发泡钢7。

实施例2

本实施例中，钢管1内左后较窄的两内壁轴向上焊接有2列开孔板剪力键3，前后较宽的两内壁轴向上焊接有3列开孔板剪力键3，在每列开孔板剪力键3的轴向至下而上加工有1排开孔，每个孔中心设置有1根钢筋4，钢筋4定位在孔中心位置。其他零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例3

在图3、4中，本实施例的复合截面组合塔墩由钢管1、混凝土2、开孔板剪力键3、栓钉6联接构成。

本实施例的钢管1截面为六边形。在钢管1的每个内壁轴向焊接联接有3列与该内表面垂直的连接件，中间1列为开孔板剪力键3，左右2列均为栓钉6，开孔板剪力键3、栓钉6构成本实施例的连接件，开孔板剪力键3和栓钉6的具体数量应根据结构的受力及钢管1壁板的宽厚比来确定。每个内壁上连接件的列数可以相同，也可以不同。开孔板剪力键3的高度与钢管1的高度相同，开孔板剪力键3的轴向至下而上加工有1排开孔。钢管1内填充混凝土2。其他零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例4

本实施例的钢管1截面为正方形。在钢管1的每个内壁轴向焊接联接有5列与该内表面垂直的连接件，中间1列为开孔板剪力键3，开孔板剪力键3的左右2列均为纵向加劲肋5，开孔板剪力键3的左右最外两列均为栓钉6，开孔板剪力键3、纵向加劲肋5、栓钉6构成本实施例的连接件。开孔板剪力键3的高度与钢管1的高度相同，开孔板剪力键3的轴向至下而上加工有一排开孔。其他零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例5

在以上的实施例1～4中，在钢管1的每个内壁轴向焊接联接有与该内表面垂直的连接件，连接件采用开孔板剪力键3，也可采用纵向加劲肋5，还可采用栓钉6，开孔板剪力键3、纵向加劲肋5、栓钉6的具体列数按照十字形截面钢管或多边形钢管的受力及钢管1壁板的宽厚比来确定。其他零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。

根据上述原理还可设计出另外一种具体结构的复合截面组合塔墩，但均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种复合截面组合塔墩，在钢管的内壁轴向设置有至少1列与该内表面垂直的连接件，钢管内填充混凝土或发泡钢。由于本发明采用在钢管与填充材料间设置连接件，连接件采用开孔板剪力键、纵向加劲肋、栓钉中的任意一种或两种或三种的组合，加强了钢管与混凝土间的相互作用，提高了塔墩的承载力。钢管是横截面为十字形的钢管或横截面至少为四边形的多边形钢管。本发明具有承载力高、抗震性能好、塑性和延性好、施工速度快等优点，可在公路、铁路、城市桥梁建设中推广使用。

技术研发人员：王茜;王春生;段兰;任更锋;王雨竹;王欣欣;崔志强;杨少博;张静雯
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：2017.07.27
技术公布日：2017.09.29