再生混凝土z型墩柱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种再生混凝土Z型墩柱，由两块钢板和带U形钢槽的两个圆形钢管焊接组成，U形钢槽内及平行的两块钢板之间浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土。本发明克服了由于强度及耐久性能差等导致再生混凝土使用受限的问题，有利于再生混凝土在桥梁工程中的推广应用和工程垃圾资源化，可应用在地震烈度较大地区、建筑材料难以运输的区域的斜交桥梁；对于受地震破坏后的桥梁，可以立即将破坏的桥梁破碎出再生骨料，用再生骨料部分替代天然骨料来修复或重建桥梁，减少了运输成本，有利于恢复灾后重建。
【专利说明】
再生混凝土 Z型墩柱
【技术领域】
[0001]本发明属于钢与混凝土组合结构的桥梁工程【技术领域】，涉及桥梁墩柱，尤其是一种再生混凝土 Z型墩柱。
【背景技术】
[0002]当今，我国是全世界最大的建筑市场，巨大的混凝土需求量导致砂石逐渐表现出了供不应求的趋势，我国许多地区的优质天然骨料已趋枯竭，而大量的采石活动又对生态环境造成了不可逆的破坏。与此同时，建筑废物的排放量也日益增加，而把废弃混凝土进行再利用，即加工成再生骨料用于生产再生混凝土，被认为是解决废弃混凝土问题的最有效途径。再生混凝土技术的应用一方面可以解决废弃混凝土处理困难所带来的问题，另一方面可以减少对天然骨料的消耗，保护骨料产地的生态环境，符合可持续发展的要求。
[0003]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，这是制约再生骨料混凝土推广应用的重要原因之一。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种承载力高、抗震性能好、造价低廉、施工方便的再生混凝土 Z型墩柱，以满足桥梁工程应用的要求，扩大再生混凝土的使用范围。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:再生混凝土 Z型墩柱，包括Z型截面墩身，Z型截面墩身由两块钢板和带U形钢槽的两个圆形钢管焊接组成，平行的两块钢板作为Z型截面墩身的中段，两个钢管分别焊接在中段两端，两个圆形钢管各带两个U形钢槽作为Z型截面墩身平行的上下两肢，上下两肢布置在桥梁纵向上；U形钢槽内及平行的两块钢板之间浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土。
[0006]U形钢槽由外包钢板焊接而成。
[0007]U形钢槽宽度BI与圆形钢管直径D比值在0.2185-0.7071范围内。
[0008]U形钢槽宽度BI与圆形钢管直径D比值宜取0.4815附近。
[0009]U形钢槽长度H与圆形钢管直径D比值宜在0-1范围内且不等于0，当取为O时，即取消U形钢槽作用，变为斜向布置的哑铃型墩柱。
[0010]钢板间宽度B2宜取40cm-60cm范围。
[0011]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。
[0012]再生混凝土的骨料粒径在5mm-30mm范围，级配合理。
[0013]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 Z型墩柱，由两块钢板和带U形钢槽的两个圆形钢管焊接组成，U形钢槽内及平行的两块钢板之间浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土。由于大直径钢管约束再生混凝土的“套箍”作用，将钢材与混凝土结合在一起，在轴向压力作用下，混凝土的膨胀将受到钢管约束，混凝土处于三向受压状态，将大大提高混凝土的承载力；另外，灌注了普通混凝土的U形钢槽与横隔墙又可以有效地防止钢管发生局部屈曲，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。此外，外包钢板和钢管可以同时作为模板使用，因此施工中不必进行模板工程，可加快施工进度，提高经济效益。本发明克服了由于强度及耐久性能差等导致再生混凝土使用受限的问题，有利于再生混凝土在桥梁工程中的推广应用和工程垃圾资源化，可应用在地震烈度较大地区、建筑材料难以运输的区域的斜交桥梁；对于受地震破坏后的桥梁，可以立即将破坏的桥梁破碎出再生骨料，用再生骨料部分替代天然骨料来修复或重建桥梁，减少了运输成本，有利于恢复灾后重建。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明再生混凝土 Z型墩柱的结构示意图。
[0015]图中:1圆形钢管，2U形钢槽，3钢板，4再生骨料混凝土，5普通骨料混凝土。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本发明的再生混凝土 Z型墩柱包括Z型截面墩身，Z型截面墩身由两块钢板3和带U形钢槽2的两个圆形钢管I焊接组成，平行的两块钢板作为Z型截面墩身的中段，两个钢管分别焊接在中段两端，两个圆形钢管各带两个U形钢槽作为Z型截面墩身平行的上下两肢，上下两肢布置在桥梁纵向上；U形钢槽内及平行的两块钢板之间浇筑普通骨料混凝土 5，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土 4。
[0017]制作过程
[0018]先将外包钢板通过焊接组组成U形钢槽，然后把U形钢槽焊接在圆形钢管上，最后通过两块钢板把两个带U肋的圆形钢管焊接在一起，最终形成Z形墩柱，随后在圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土(骨料粒径在5mm-30mm范围，级配合理)，在U形钢槽及钢板内部浇筑普通骨料混凝土。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，且普通混凝土的强度等级不得低于再生骨料混凝土。
[0019]其中，钢板长度L根据实际情况采用，钢板与U形钢槽中心线交角α根据桥梁实际斜交角度取值。U形钢槽宽度BI与圆形钢管直径D比值在0.2185-0.7071范围内，根据单位体积混凝土获得最大承载力的原则宜取0.4815附近；U形钢槽长度H与圆形钢管直径D比值宜在0-1范围内，当取O时，即取消U形钢槽作用，变为斜向布置的哑铃型墩柱；钢板间宽度B2宜取在40cm-60cm范围。
[0020]设计原理
[0021]本发明的再生混凝土 Z形墩柱既可以满足承载力要求，又具有良好抗震性能，并能显著提高再生混凝土耐久性，扩大再生混凝土应用范围，此外，该墩柱施工方便，造价低廉
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[0022]承载力提高是因为:当轴向力增加时候，混凝土会发生横向变形，当横向变形受到约束情况下，混凝土微裂缝的发展会受到制约，变形性能也会增强，从而提高了承载力。抗震性能提高是因为:一方面灌注了普通混凝土的U形槽钢与横隔墙可以有效地防止钢管发生局部屈曲，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高；另一方面由于核心混凝土受到约束，在地震作用时候混凝土内部的微裂纹也不容易扩展，从而抗震能力得到提高。耐久性能提高是因为:外包钢板使再生混凝土与大气环境相隔绝，阻止水分的渗透，从而使再生混凝土的耐久性能得到改善。施工方便，造价低廉的原因是:一方面使用废弃的再生混凝土，变废为宝；另一方面钢管及钢板直接充当模板，墩柱施工过程中不必搭设模板，从而省时省料。
【权利要求】
1.一种再生混凝土 Z型墩柱，包括Z型截面墩身，其特征在于:所述Z型截面墩身由两块钢板和带U形钢槽的两个圆形钢管焊接组成，平行的两块钢板作为Z型截面墩身的中段，两个钢管分别焊接在中段两端，两个圆形钢管各带两个U形钢槽作为Z型截面墩身平行的上下两肢，上下两肢布置在桥梁纵向上；所述U形钢槽内及平行的两块钢板之间浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土。
2.根据权利要求1所述的再生混凝土Z型墩柱，其特征在于:所述U形钢槽由外包钢板焊接而成。
3.根据权利要求2所述的再生混凝土Z型墩柱，其特征在于:所述U形钢槽宽度BI与圆形钢管直径D比值在0.2185-0.7071范围内。
4.根据权利要求3所述的再生混凝土Z型墩柱，其特征在于:所述U形钢槽宽度BI与圆形钢管直径D比值为0.4815。
5.根据权利要求4所述的再生混凝土Z型墩柱，其特征在于:所述U形钢槽长度H与圆形钢管直径D比值在0-1范围内且不等于O。
6.根据权利要求5所述的再生混凝土Z型墩柱，其特征在于:所述钢板间宽度B2在40cm_60cm 范围。
7.根据权利要求6所述的再生混凝土Z型墩柱，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。
8.根据权利要求7所述的再生混凝土Z型墩柱，其特征在于:所述再生混凝土的骨料粒径在5mm-30mm范围。
【文档编号】E01D19/02GK104328735SQ201410557511
【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】应敬伟, 秦煜, 杨涛, 马娴, 周亭林 申请人:广西交通科学研究院