一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构制造技术

本发明专利技术公开了一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于在钢立柱底部焊接设置柱基部法兰，在混凝土承台中预埋设置上下排列的至少两层法兰，所述至少两层法兰之间通过锚杆螺栓连接，且所述锚杆螺栓上端延伸至混凝土承台上方，柱基部法兰与所述锚杆螺栓连接。本发明专利技术通过各法兰和锚杆螺栓组成的锚固系统，把钢立柱受到的大而且复杂的力分别从柱基部法兰、上法兰、下法兰三个与混凝土接触的面分散传递到混凝土承台中。本发明专利技术能更高效地把高架桥钢立柱锚固在混凝土承台上的技术、同时实现能够预制装配的功能，并且在受偏心轴压和弯矩较大时，承台混凝土不易损坏。

Anchorage structure for prefabricated assembled viaduct steel column

The invention discloses a precast anchorage structure of viaduct steel column, characterized in that the welding flange in steel column column arranged at the bottom, at least two layers of flange on the concrete cap embedded set arranged vertically, wherein at least two layers between the flanges by anchor bolt connection, and the upper end of the bolt anchor extended to the concrete cap above the column flange is connected with the anchor bolt. The anchorage system of the invention consists of the flange and the anchor bolt, the capacity of large and complex steel columns are respectively from the column flange, the upper flange and the lower flange three and the concrete contact surface is passed to the disperse concrete pile cap. The invention can more efficiently the viaduct steel columns anchored in reinforced concrete pile caps on the technology, at the same time can be prefabricated function, and under eccentric axial force and bending moment is large, concrete is not easy to damage.

【技术实现步骤摘要】
一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构
本专利技术涉及高架桥钢立柱与混凝土承台锚固的
，具体的说是一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，能更有效地把高架桥钢立柱锚固在混凝土承台上，并且实现预制装配的功能。
技术介绍
以往的高架桥立柱基本都是混凝土的，随着经济水平及技术水平的提高，加上国家大力提倡装配式建筑，钢立柱的使用情况也越来越多，钢立柱的锚固结构也就越来越受到重视，现有的锚固结构一般有以下两种形式：（1）直接插入式，（2）预埋钢筋或预应力索锚固。这两种锚固结构形式，在钢立柱受力不太大的情况下能勉强使用，当一些重要的结构比如高架桥梁立柱，柱基部受力大而复杂，这两种锚固结构形式就不能很好地适应了，例如直接插入式在柱基部受到大的弯矩时一侧与混凝土结合部容易开裂，预埋钢筋或预应力索锚固式在柱基部受到大的轴力同时受到大的弯矩时承台混凝土接触面受力面积小，容易导致承台混凝土屈服。因此需要有一种更加高效的锚固结构来适应钢立柱的应用发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，能更高效地把高架桥钢立柱锚固在混凝土承台上、同时实现能够预制装配的功能。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于在钢立柱底部焊接设置柱基部法兰，在混凝土承台中预埋设置上下排列的至少两层法兰，所述至少两层法兰之间通过锚杆螺栓连接，且所述锚杆螺栓上端延伸至混凝土承台上方，穿入柱基部法兰的螺栓孔后，通过螺母固定。优选地，所述柱基部法兰由上下两层钢板和中间的加劲结合立柱钢板组成，极大增强了法兰的刚度，避免因单层钢板平面内刚度不足产生法兰局部失稳的情况。由于混凝土的强度只有钢的几分之一，在相同受力条件下，必须增大混凝土的受力面积才能避免混凝土先行屈服的情况，优选地，所述预埋在承台混凝土中的设置至少两层法兰，上法兰和下法兰，每层法兰由上下两层钢板和中间的腹板及加劲组成，既增加了法兰与承台混凝土的接触面积，增强了钢和混凝土的结合力，使得内力在钢和混凝土之间传达更顺畅，也大大增加了法兰自生的刚度，避免因单层钢板平面内刚度不足产生法兰局部失稳的情况。进一步地，为了防止法兰局部失稳的现象，初步设定上法兰、下法兰、锚杆螺栓和柱基部法兰尺寸后，对所述锚固结构根据以下步骤进行应力验算，以确定最终尺寸，其中钢立柱四边分别设置若干根锚杆螺栓：A、锚杆螺栓应力验算，计算一根锚杆螺栓所受最大轴力P=(Nx/n)+(My/Wy1)，Nx为柱顶受压力，n为锚杆螺栓数量，My为柱底受弯矩，Wy1为断面系数，计算锚杆螺栓应力δs=P/ΣAs，ΣAs为全部锚杆螺栓有效面积，并判断锚杆螺栓应力是否小于应力阈值；B、柱基部法兰应力验算，B1、按照对应压应力验算法兰加劲厚度计算tr1.req=P/(2*be*δba)，并判断是否小于设计法兰加劲厚度；B2、法兰加劲压应力计算计算δb=P/(2*be*tr)，并判断是否小于压缩容许应力；B3、按照对应剪应力，验算法兰加劲厚度计算tr2.req=P/{2(Hb-2*Rs)*δa}，并判断是否小于设计法兰加劲厚度；B4、法兰加劲剪应力计算计算τb=P/{2(Hb-2*Rs)*tr}，并判断是否小于允许剪应力；B5、法兰钢板的应力验算计算上钢板的应力δu=M*yu/I，并判断是否小于压缩容许应力；计算下钢板的应力δL=M*yL/I，并判断是否小于压缩容许应力；其中，be为加劲受压的有效长，δba为压缩容许应力，tr为法兰加劲厚度，Hb为加劲高度，Rs为过焊孔高度，yu为上钢板到中立轴的距离，yL为下钢板到中立轴的距离，I为断面刚度；C、上法兰应力验算C1、对应混凝土的容许压应力，验算上法兰钢板宽度计算bf.req=P/(δca*L)，并判断是否小于设计宽度；C2、验算实际混凝土应力，计算δb=P/(bf*L)，并判断是否小于混凝土的容许压应力；C3、按照对应剪应力，验腹板厚度算计算tw.req=P/(4*τa*Hw)，判断是否小于设计厚度；C4、上法兰钢板厚度验算计算δc=P/{2*(tw*bw+tr*bd)}，判断是否小于压缩容许应力；其中δca为混凝土的容许压应力，L为锚杆螺栓间距，bf为上法兰钢板宽度，tw为腹板厚度，bw为腹板与螺母相对应的有效受力长度，tr为法兰加劲厚度，bd为加劲与螺母相对应的有效受力长度。本专利技术通过各法兰和锚杆螺栓组成的锚固系统，把钢立柱受到的大而且复杂的力分别从柱基部法兰、上法兰、下法兰三个与混凝土接触的面分散传递到混凝土承台中。本专利技术能更高效地把高架桥钢立柱锚固在混凝土承台上的技术、同时实现能够预制装配的功能，并且在受偏心轴压和弯矩较大时，不易损坏。附图说明图1是现有的一种锚固结构简图。图2是现有的另一种锚固结构简图。图3是本专利技术一实施例的结构示意图。图4是本专利技术一实施例的受力示意图。图5是本专利技术一实施例的柱基部法兰结构的立面示意图。图6为图5的平面布置图。图7是本专利技术一实施例的上法兰或下法兰结构的立面示意图。图8为图7的平面布置图。图中包括：钢立柱1，混凝土承台2，柱基部法兰3，锚杆螺栓4，上法兰5，下法兰6，钢筋或预应力索7，钢板8，腹板9，加劲10。具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图来说明本专利技术的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。本专利技术为一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，主要包括钢立柱1和混凝土承台2，柱基部法兰3，锚杆螺栓4，上法兰5，下法兰6，其特征在于在钢立柱1底部焊接设置柱基部法兰3，在混凝土承台2中预埋设置上法兰5和下法兰6，上法兰和下法兰设置相应的螺栓孔，上法兰5和下法兰6之间通过锚杆螺栓4连接，锚杆螺栓4下端与下法兰螺栓孔连接，锚杆螺栓4中部与上法兰螺栓孔连接，所述锚杆螺栓4上端延伸至混凝土承台2上方，柱基部法兰3也设置有相应的螺栓孔，所述锚杆螺栓4穿入柱基部法兰3的螺栓孔后，拧紧螺母，实现柱基部法兰3与所述锚杆螺栓4连接。钢立柱1顶部受到桥梁上部结构通过支座传递过来的反力，通过钢立柱1自身柱体传递到钢立柱1基部，再通过柱基部法兰3把力一部分传递到混凝土承台2顶面，一部分传递到锚杆螺栓4，传递到锚杆螺栓4的力通过锚杆螺栓4自身传递到上法兰5和下法兰6，最后通过上法兰5和下法兰6与混凝土承台2的接合面传递混凝土承台2，最终的目的都是把桥梁上下部结构的力都传递到大地中。在本专利技术的各实施例中，优选地，使用柱基部法兰3、锚杆螺栓4、上法兰5、下法兰6组成的锚固结构系统来把钢立柱锚固到混凝土承台中。如图5和图6所示，所述柱基部法兰由上下两层钢板和设置在上下两层钢板之间的加劲结合立柱钢板组成，极大增强了法兰的刚度，避免因单层钢板平面内刚度不足产生法兰局部失稳的情况。柱基部法兰上设置有若干个螺栓孔每一螺栓孔的两侧对称设置有加劲结合立柱钢板。如图7和图8所示，所述预埋在承台混凝土中的设置至少两层法兰，上法兰和下法兰，每层法兰包括上下两层钢板8和设置在上下两层钢板之间的腹板9以及与所述腹板垂直设置的加劲结合立柱钢板10。由于钢具有很多优点，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于在钢立柱底部焊接设置柱基部法兰，在混凝土承台中预埋设置上下排列的至少两层法兰，所述至少两层法兰之间通过锚杆螺栓连接，且所述锚杆螺栓上端延伸至混凝土承台上方，穿入柱基部法兰的螺栓孔后，通过螺母固定。

【技术特征摘要】
1.一种预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于在钢立柱底部焊接设置柱基部法兰，在混凝土承台中预埋设置上下排列的至少两层法兰，所述至少两层法兰之间通过锚杆螺栓连接，且所述锚杆螺栓上端延伸至混凝土承台上方，穿入柱基部法兰的螺栓孔后，通过螺母固定。2.如权利要求1所述的预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于所述至少两层法兰为上法兰和下法兰。3.如权利要求1所述的预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于所述柱基部法兰由上下两层钢板和中间的加劲结合立柱钢板组成。4.如权利要求3所述的预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于每层法兰由上下两层钢板和中间的腹板及加劲组成。5.如权利要求4所述的预制拼装高架桥钢立柱的锚固结构，其特征在于初步设定上法兰、下法兰、锚杆螺栓和柱基部法兰尺寸后，对所述锚固结构根据以下步骤进行应力验算，以确定最终尺寸，其中钢立柱四边分别设置若干根锚杆螺栓：A、锚杆螺栓应力验算，计算一根锚杆螺栓所受最大轴力P=(Nx/n)+(My/Wy1)，Nx为柱顶受压力，n为锚杆螺栓数量，My为柱底受弯矩，Wy1为断面系数，计算锚杆螺栓应力δs=P/ΣAs，ΣAs为全部锚杆螺栓有效面积，并判断锚杆螺栓应力是否小于应力阈值；B、柱基部法兰应力验算，B1、按照对应压应力验算法兰加劲厚度计算tr1.req=P/(2*be*δba)，并判断是否小于设计法兰加劲厚度；B2、法兰加劲压应力计算计算δb=P...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋春海，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31