一种根部设置防屈曲耗能结构的箱形钢桥墩的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种土木工程领域钢桥墩耗能结构，属于桥梁工程中钢桥墩技术领域，具体涉及一种根部设置防屈曲耗能结构的箱形钢桥墩。
【背景技术】
[0002]地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震造成的人员伤亡和经济损失十分巨大，而交通运输的关键环节一一桥梁，在抗震救灾中担任着运输物资、抢救生命的重大责任，研究桥梁新型抗震体系的意义重大。
[0003]在过去基于延性设计的桥墩中，预设的截面延性变形机制重要通过桥墩的结构材料的屈服形成截面塑性铰来实现，在中等地震强度的情况下就会发生，导致不可忽略的残余变形。有几点不足:1、截面延性变形过大难以局部恢复，导致被整体拆除；2、即便延性变形在限制内，设计截面的承载力和刚度都会明显下降，不利于继续工作；3、对于交通生命线上的桥墩拆除和重建会阻碍交通。
[0004]在地震动作用下，水平地震力将集中作用于上部结构，并传递到下部桥墩。相对于下部桥墩，桥梁的上部结构的强度和刚度都足够大，因此，与上部结构和基础承台相比，下部桥墩的抗震设计和性能尤为重要。现阶段，国内外的桥墩大多采用钢筋混凝土结构形式，这种形式的桥墩抗压性能好，但延性差，在地震中易破坏，且在地震过后，即便结构不发生倒塌，也会因为发生了过大的不可恢复的塑形变形，而最终仍然需要拆除、重建。给震后抢险救灾带来麻烦，造成的间接损失也十分巨大。为了提高桥梁的抗震性能，在一些地震频发地区，如美国、日本、以及我国的台湾地区，已开始用钢桥墩作为桥梁的下部支撑结构。与钢筋混凝土桥墩相比，钢桥墩不仅具有良好的抗震性能，还具有自重轻、占地少、施工方便快捷、震后检测修复方便等显著优点。我国在城市高架桥、高速公路桥梁以及人行天桥等建设中，正逐渐采用钢桥墩作为桥梁的下部支撑构件。而箱形钢桥墩在两个主轴方向均有较好的抗弯性能，在实际工程中应用更为普遍。但是在地震中箱形钢桥墩根部壁板易发生局部屈曲变形，致使箱形钢桥墩的抗震性能急剧恶化。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种根部设置防屈曲耗能结构的箱形钢桥墩，其克服了【背景技术】所存在的不足。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种根部设置防屈曲耗能结构的箱形钢桥墩，包括上部桥墩、基座及连接上部桥墩和基座的下部桥墩，所述下部桥墩包括由四片高强度钢板围成方形筒状结构的外壁，所述外壁内部在垂直连接的两片高强度钢板之间(即下部桥墩的四角处)设置防屈曲耗能结构，所述防屈曲耗能结构由三层钢板组成，中间层是弧形低屈服点钢壳板，内外层是弧形钢壳板，弧形钢壳板与弧形低屈服点钢板三者通过螺栓连接，所述防屈曲耗能结构的两侧分别利用高强螺栓与二高强度钢板连接。
[0007]—较佳实施例之中:所述弧形低屈服点钢板与所述弧形钢壳板之间通过穿透三块板的螺栓连接；所述弧形钢壳板上设置的供螺栓穿过的孔是竖向设置的椭圆型孔从而为螺栓提供竖向的滑移空间。
[0008]—较佳实施例之中:所述弧形低屈服点钢板的两侧分别向外伸出弧形钢壳板10mm-20mm，通过所述高强螺栓与高强度钢板连接；或者，弧形钢壳板端面与弧形低屈服点钢板端面平齐，所述高强螺栓同时穿过内外层弧形钢壳板及弧形低屈服点钢板与高强度钢板连接。
[0009]—较佳实施例之中:所述高强度钢板的高度是箱形钢桥墩横截面最大外形尺寸的1.0-1.5倍；所述高强度钢板的厚度=2ft/F, f为上部桥墩所用钢板的屈服强度，t为上部桥墩所用钢板的厚度，F为高强度钢板的屈服强度。
[0010]—较佳实施例之中:所述弧形低屈服点钢板的弧长为以外壁横截面宽度为直径的圆1/8弧长；所述下部桥墩还包括横隔板及底板，所述横隔板连接在外壁的顶部并与上部桥墩焊接在一起，所述底板连接在外壁的底部并与基座连接在一起；所述弧形低屈服点钢板与横隔板和底板均留有20mm-30mm的距离。
[0011]—较佳实施例之中:所述横隔板中间设置圆形孔洞。
[0012]一较佳实施例之中:所述高强螺栓为高强摩擦型螺栓，由螺杆、螺母、钢垫片组成，并采用双螺帽连接形式。
[0013]—较佳实施例之中:所述高强度钢板的屈服强度为390MPa、或420MPa、或460MPa ;所述弧形低屈服点钢板的屈服强度为lOOMPa、或160MPa或225MPa。
[0014]本技术方案与【背景技术】相比，它具有如下优点:
[0015]1.所述防屈曲耗能结构由三层钢板组成，中间层是弧形低屈服点钢壳板，内外层是弧形钢壳板，弧形钢壳板可防止弧形低屈服点钢板发生平面外弯曲屈曲，保证弧形低屈服点钢板剪压屈服耗能，从而提高箱形钢桥墩的延性、耗能能力、抗震性能。高强度钢板具有较大的极限弹性应变值，为弧形低屈服点钢板的屈服耗能提供保证，充分发挥弧形低屈服点钢板的剪压屈服耗能能力；且高强度钢板起到受力骨架作用，可提供足够的承载能力和刚度。
[0016]2.通过检测弧形低屈服点钢板的屈服状况可迅速评定震后箱形钢桥墩的抗震性能，更换防屈曲耗能结构可快速修复桥墩的抗震能力，可避免或减小中震后的修复工作，确保作为生命线工程的桥梁保持畅通，对震后紧急救援和灾后重建具有至关重要作用。
[0017]3.箱形钢桥墩的防屈曲耗能结构、横隔板均可在工厂内加工制作，现场仅需吊装，现场施工快捷，对于城市交通流量大的路段，采用此箱形钢桥墩可大幅缩短交通管制时间，施工方便快捷，而且结构简单。
[0018]4.所述横隔板可保证上部桥墩和下部桥墩耗能区传力顺畅，形成整体共同抵抗外部荷载作用。另外，所述横隔板中间设置圆形孔洞，方便工人进出进行检修维护为。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0020]图1绘示了本实用新型一种根部设置防屈曲耗能结构的箱形钢桥墩的示意图。
[0021]图2绘示了图1所示箱形钢桥墩的下部桥墩的内部结构示意图。
[0022]图3绘示了图1所示箱形钢桥墩的防屈曲耗能结构的示意图。
[0023]图4绘示了图1所示箱形钢桥墩的下部桥墩的俯视示意图。
[0024]图5绘示了图1所示箱形钢桥墩的下部桥墩的仰视示意图。