面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩及其施工方法

面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩及其施工方法
1.技术领域
2.本发明具体涉及一种面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩及其施工方法。
3.

背景技术：

4.随着城市发展及人口集中化，中心城市的行人与行车数量与日俱增，给城市交通带来了不小的挑战，城市道路拥挤、交通事故频发，城市交通需要兴建更多的交通道路（例如：高架桥梁）来缓解交通压力，因此，有关桥墩的便捷施工与防护设计，越来越受重视。
5.现有的桥墩设计主要以钢筋混凝土为主，有着施工过程安装繁琐，施工周期较长及施工成本较高等显著问题；桥墩防护设计以附着式防撞装置为主，一般是在桥墩底部加厚构件尺寸来达到防护目的，当发生车辆撞击桥墩底部时，此类防撞装置厚度受限，接触时间短且材料变形较小，不能有效的耗散能量，桥墩仍受到较大的冲击力，撞击的车辆耗损严重。
6.

技术实现要素：

7.鉴于现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩及其施工方法，该面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩设计合理，可避免车辆与桥墩主体直接碰撞接触，延长车辆与桥墩接触时间，实现多级缓冲耗能，有效降低车辆和桥墩的碰撞耗损。
8.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩，其特征在于：包括套筒拉伸装置和转动摩擦耗能装置，其中套筒拉伸装置包括内套筒和外套筒，所述内套筒的底部外周与外套筒顶部外周设有相互螺接的螺纹所述内套筒的顶部内周设有与内套筒垂直连接的拉管，所述外套筒的底部与桥墩承台钢筋笼固定；其中转动摩擦耗能装置包括六边形顶板、六边形底板、侧面六边形防撞板、环形圆柱管、限位圆环以及摩擦耗能圆柱管、三片抗冲击顶板；所述限位圆环和摩擦耗能圆柱管与外套筒的下部焊接固定，且限位圆环位于摩擦耗能圆柱管的上方，六边形顶板、六边形底板、侧面六边形防撞板、环形圆柱管和三片抗冲击顶板固定形成一体；所述环形圆柱管套置在摩擦耗能圆柱管的外周且两者能够相对转动，所述摩擦耗能圆柱管的外周圆周阵列固定设置有三片抗冲击顶板，三片抗冲击顶板的外端分别与侧面
六边形防撞板的内周壁焊接固定，所述侧面六边形防撞板的上、下端长出摩擦耗能圆柱管的上、下端，以使侧面六边形防撞板的上、下端分别焊接固定六边形顶板和六边形底板，六边形顶板和六边形底板的中部具有用于穿设摩擦耗能圆柱管和外套筒的通孔。
9.进一步的，上述侧面六边形防撞板内周壁与限位圆环的外周之间设有三组圆周阵列设置的拉伸弹簧，以实现复位，拉伸弹簧与抗冲击顶板在圆周上错位设置。
10.进一步的，上述六边形顶板、六边形底板、侧面六边形防撞板、环形圆柱管、限位圆环以及摩擦耗能圆柱管由装配式加工厂预制呈对称的半体结构，由施工现场进行焊接拼合成一体。
11.进一步的，上述摩擦耗能圆柱管的外周面密布有竖向或圆周方向布置的凸筋。
12.进一步的，上述三片抗冲击顶板的高度方向短于环形圆柱管的高度，环形圆柱管的高度长于摩擦耗能圆柱管的高度。
13.本发明面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩的施工方法，其特征在于：施工时，1）将套筒拉伸装置运送到桥墩墩柱测量放样的位置；2）通过吊车钩住内置拉管并将内套筒向上提拉，同时转动内套筒管身使内套筒的下端与外套筒的上端通过螺纹连接实现临时固定；3）将套筒拉伸装置的外套筒的底部与桥墩承台钢筋笼点焊固定；4）利用混凝泵车，从外套筒和内套筒体内自下而上，依次浇筑，确保套筒拉伸装置1与底部承台形成一个整体；5）将两个六边形底板半体以外套筒为中心进行焊接拼合；6）将工厂预制的两个限位圆环半体与摩擦耗能圆柱管以外套筒为中心进行焊接拼合，并通过焊接的方式与外套筒进行固定；7）预制的两个侧面六边形防撞板半体和两个环形圆柱管半体以外套筒为中心进行焊接拼合，并且将侧面六边形防撞板的下端和环形圆柱管与六边形底板进行焊接固定；8）三块抗冲击顶板通过焊接将侧面六边形防撞板与环形圆柱管进行连接；9）拉伸弹簧通过挂钩将侧面六边形防撞板与限位圆环进行连接；10）将两个六边形顶板半体以外套筒为中心进行焊接拼合，并且与侧面六边形防撞板上端连接固定。
14.本发明通过设置矩形螺纹的内、外套筒，可实现施工时的快速装配，解决了大型构件装配定位困难的问题，同时，内、外套筒可作为混凝土的施工模板，比传统木模板更加的快捷、经济且稳定；当车辆撞击桥墩时，自复位转动摩擦装置2将冲击能量转换为转动能量，实现能量的多级耗散，引导车辆撞击后的运动方向，降低车辆与桥墩的碰撞耗损，侧面六边形防撞板能够抗击各个方向可能发生的车辆碰撞，通过三块抗冲击顶板将冲击能量转换为转动能量，从而带动环形圆柱管相对于摩擦耗能圆柱管转动；环形圆柱管能够通过与摩擦耗能圆柱管摩擦，将冲击能量耗散掉；限位圆环能够通过三根拉伸弹簧牵引着侧面六边形防撞板，协助吸收一部分转动能量，并在冲击能量耗散结束后将转动装置复原，以实现自复位。
15.此外，上述构造能有效缩短构件沿长度方向尺寸，便于车辆运输，节约了施工模板耗材，同时有利于约束核心混凝土，隔绝其与外部接触，本发明的内套筒、外套筒可以采用性能优良的钢材（例如：不锈钢）； 各部件为工厂预制构件，加工精度高、施工便捷且质量优良；套筒拉伸装置可以实现桥墩主体的便捷施工，解决大型构件装配定位困难、支模成本高等问题，有效减少施工周期，节约施工成本；自复位转动摩擦耗能装置可以实现延长车辆与桥墩的接触时间，引导车辆撞击后的运动方向，多级耗散冲击耗能，降低车辆与桥墩的碰撞
耗损、装置自复位。
16.附图说明
17.图1为本发明的示意图；图2为本发明的俯视图；图3为本发明的a-a剖面构造示意图；图4为本发明的b-b剖面构造示意图；图5为本发明的自复位转动摩擦耗能装置分解示意图；图6为本发明的套筒拉伸装置螺纹处详图；图中，1为转动装置、2为自复位转动摩擦耗能装置、1-1为内套筒、1-2为外套筒、1-3为矩形螺纹、1-4为内置拉管、2-1为六边形顶板、2-2为六边形底板、2-3为侧面六边形防撞板、2-4为环形圆柱管、2-5为限位圆环、2-6为摩擦耗能圆柱管、2-7为抗冲击顶板、2-8为拉伸弹簧。
18.具体实施方式
19.下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
20.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.本发明面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩，包括套筒拉伸装置1和转动摩擦耗能装置2，该转动摩擦耗能装置2的底面与路面平齐。
22.其中套筒拉伸装置1包括内套筒1-1和外套筒1-2，内套筒1-1和外套筒1-2可以是不锈钢管或镀锌管等等，所述内套筒1-1的底部外周与外套筒1-2顶部外周设有相互螺接的螺纹1-3，该螺纹可以为矩形螺纹，所述内套筒1-1的顶部内周设有与内套筒垂直连接的拉管1-4，拉管1-4直径为内套筒直径的三分一左右，通过吊车的吊钩可以勾住该拉管，从而可以方便该装置的起吊，外套筒1-2的底部可以与桥墩承台钢筋笼焊接固定。其中转动摩擦耗能装置2包括六边形顶板2-1、六边形底板2-2、侧面六边形防撞板2-3、环形圆柱管2-4、限位圆环2-5以及摩擦耗能圆柱管2-6、三片抗冲击顶板2-7；六边形顶板2-1和六边形底板2-2均为呈正六边形的板体，中间设有通孔以用于穿过摩擦耗能圆柱管2-6和外套筒1-2；侧面六边形防撞板2-3为正六边柱形管。
23.限位圆环2-5和摩擦耗能圆柱管2-6的内周与外套筒1-2的下部外周焊接固定，且限位圆环2-5位于摩擦耗能圆柱管2-6的上方，限位圆环2-5为扁状的圆环，摩擦耗能圆柱管2-6为圆柱管状，其外周面密布有竖向或圆周方向布置的凸筋，该些凸筋可以通过光滑的圆柱管通过挤压形成的，即在圆柱管上形成连续凹凸的周壁。
24.环形圆柱管2-4套置在摩擦耗能圆柱管2-6的外周且两者能够相对转动，所述摩擦耗能圆柱管2-6的外周圆周阵列固定设置有三片抗冲击顶板2-7，三片抗冲击顶板2-7的外端分别与侧面六边形防撞板2-3的内周壁焊接固定，所述侧面六边形防撞板2-3的上、下端
长出摩擦耗能圆柱管2-6的上、下端，以使侧面六边形防撞板2-3的上、下端分别焊接固定六边形顶板2-1和六边形底板2-2，六边形顶板2-1、六边形底板2-2、侧面六边形防撞板2-3、环形圆柱管2-4和三片抗冲击顶板2-7固定形成一体转动筒；该一体转动筒与摩擦耗能圆柱管2-6的外周能够相对转动。
25.侧面六边形防撞板2-3内周壁与限位圆环2-5的外周之间设有三组圆周阵列设置的拉伸弹簧2-8，拉伸弹簧2-8与抗冲击顶板2-7在圆周上错位设置，通过该拉伸弹簧2-8可以使被撞转动的转动筒回复。
26.为了便于现场组装，上述六边形顶板2-1、六边形底板2-2、侧面六边形防撞板2-3、环形圆柱管2-4、限位圆环2-5以及摩擦耗能圆柱管2-6由装配式加工厂预制呈对称的半体结构，在施工现场进行焊接拼合成一体。
27.上述三片抗冲击顶板2-7的高度方向短于环形圆柱管2-4的高度，可以将三片抗冲击顶板2-7焊接在环形圆柱管2-4高度方向的对中位置，环形圆柱管2-4的高度长于摩擦耗能圆柱管2-6的高度。
28.本发明面向城市公路的自旋防撞耗能式钢管混凝土桥墩的施工方法，其特征在于：施工时，1）将套筒拉伸装置1运送到桥墩墩柱测量放样的位置；2）通过吊车钩住内置拉管1-4并将内套筒1-1向上提拉，同时转动内套筒1-1管身使内套筒1-1的下端与外套筒1-2的上端通过螺纹连接实现临时固定；3）将套筒拉伸装置1的外套筒1-2的底部与桥墩承台钢筋笼点焊固定；4）利用混凝泵车，从外套筒1-2和内套筒1-1体内自下而上，依次浇筑，确保套筒拉伸装置1与底部承台形成一个整体；5）将两个六边形底板2-2半体以外套筒1-2为中心进行焊接拼合；6）将工厂预制的两个限位圆环2-5半体与摩擦耗能圆柱管2-6以外套筒1-2为中心进行焊接拼合，并通过焊接的方式与外套筒1-2进行固定；7）预制的两个侧面六边形防撞板2-3半体和两个环形圆柱管2-4半体以外套筒1-2为中心进行焊接拼合，并且将侧面六边形防撞板2-3的下端和环形圆柱管2-4与六边形底板2-2进行焊接固定；8）三块抗冲击顶板2-7通过焊接将侧面六边形防撞板2-3与环形圆柱管2-4进行连接；9）拉伸弹簧2-8通过挂钩将侧面六边形防撞板2-3与限位圆环2-5进行连接；10）将两个六边形顶板2-1半体以外套筒1-2为中心进行焊接拼合，并且与侧面六边形防撞板2-3上端连接固定。
29.本发明通过设置矩形螺纹的内、外套筒，可实现施工时的快速装配，解决了大型构件装配定位困难的问题，同时，内、外套筒可作为混凝土的施工模板，比传统木模板更加的快捷、经济且稳定；当车辆撞击桥墩时，自复位转动摩擦装置2将冲击能量转换为转动能量，实现能量的多级耗散，引导车辆撞击后的运动方向，降低车辆与桥墩的碰撞耗损，侧面六边形防撞板能够抗击各个方向可能发生的车辆碰撞，通过三块抗冲击顶板将冲击能量转换为转动能量，从而带动环形圆柱管相对于摩擦耗能圆柱管转动；环形圆柱管能够通过与摩擦耗能圆柱管摩擦，将冲击能量耗散掉；限位圆环能够通过三根拉伸弹簧牵引着侧面六边形防撞板，协助吸收一部分转动能量，并在冲击能量耗散结束后将转动装置复原，以实现自复位。
30.此外，上述构造能有效缩短构件沿长度方向尺寸，便于车辆运输，节约了施工模板耗材，同时有利于约束核心混凝土，隔绝其与外部接触，本发明的内套筒、外套筒可以采用性能优良的钢材（例如：不锈钢）； 各部件为工厂预制构件，加工精度高、施工便捷且质量优
良；套筒拉伸装置可以实现桥墩主体的便捷施工，解决大型构件装配定位困难、支模成本高等问题，有效减少施工周期，节约施工成本；自复位转动摩擦耗能装置可以实现延长车辆与桥墩的接触时间，引导车辆撞击后的运动方向，多级耗散冲击耗能，降低车辆与桥墩的碰撞耗损、装置自复位。