钢筋混凝土桥梁墩柱结构制造技术

本发明专利技术公开了一种钢筯混凝土桥梁墩柱结构，所述桥梁墩柱的横截面呈椭圆形，且其受力主钢筋沿椭圆圆周均匀布置，作为本发明专利技术的改进，所述桥梁墩柱具有一椭圆形内腔，其长轴和短轴的方向分别与墩柱外轮廓椭圆形的长轴和短轴方向一致，所述桥梁墩柱在椭圆长轴方向上的壁厚等于或大于在椭圆短轴方向上的壁厚。本发明专利技术，椭圆形截面的桥墩在抗风、抗水流冲击、抗冰凌撞击等方面都有较强的优越性，此外，在相同面积的情况下椭圆形截面的最大抗弯惯性矩比圆形截面大，因此在达到相同应力的情况下椭圆截面可比圆截面小，从而节省了混凝土用量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及桥梁设计领域，特别是涉及一种钢筋混凝土桥梁墩柱结构。
技术介绍
现代桥梁要求美观与实用并重，墩柱结构在桥梁结构中的作用至关重要，它不仅是重要的承重结构，而且对桥梁的景观效果影响甚大。现有的桥梁墩柱往往被设计成矩形、圆形及圆端形截面，这种墩柱要么是景观效果欠佳，要么是抗水流冲击、抗冰凌撞击等方面的性能较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是解决桥梁墩柱抗水流冲击、抗冰凌撞击性能较差的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种钢筋混凝土桥梁墩柱结构，所述桥梁墩柱的横截面呈椭圆形，且其受力主钢筋沿椭圆圆周均匀布置。作为本专利技术的改进，所述桥梁墩柱具有一椭圆形内腔，其长轴和短轴的方向分别与墩柱外轮廓椭圆形的长轴和短轴方向一致。所述桥梁墩柱在椭圆长轴方向上的壁厚等于或大于在椭圆短轴方向上的壁厚。所述桥梁墩柱截面受力偏心距及混凝土的应力表达式满足：(1)当α1<90°，且α1≤cos-1(a1a2a12b12-a22b12+a12a22)]]>时-->e′=a15b1W1+nμπ(a1b1-a2b2)EpEka1b16V1-nμπ(a1b1-a2b2)P1σh=K1Ma15b1W1+nμπ(a1b1-a2b2)EpEk;]]>(2)当cos-1(a1a2a12b12-a22b12+a12a22)<α1<cos-1(-a1a2a12b12-a22b12+a12a22)]]>时e′=a15b1W1-a25b2W2+nμπ(a1b1-a2b2)EpEka1b16V1-a2b26V2-nμπ(a1b1-a2b2)P1σh=K1Ma15b1W1-a25b2W2+nμπ(a1b1-a2b2)EpEk;]]>(3)当α1>90°，且α1≥cos-1(-a1a2a12b12-a22b12+a12a22)]]>时e′=a15b1W1-a23b24+nμπ(a1b1-a2b2)EpEka1b16V1-π(2K1-a1)a2b2-nμπ(a1b1-a2b2)P1σh=K1Ma15b1W1-a23b28+nμπ(a1b1-a2b2)EpEk;]]>式中：a1和b1分别表示墩柱外轮廓椭圆长轴与短轴；a2和b2分别表示墩柱内廓椭圆长轴与短轴；a和b分别表示墩柱内钢筋所处椭圆圆周的长轴与短轴；μ表示截面钢筋配筋率；n表示钢筋弹性模量与混凝土；M表示截面上的弯矩值；-->α1表示混凝土受压截面对应的圆心角θ、φ表示积分变量，取值为范围为[0，α1]Ep,Eh-Ep=∫02πabb2cos2φ+a2sin2φdφ;]]>Ek=∫02πabcos2θ(b2cos2θ+a2sin2θ)32dθ]]>ρ1(α1)=a1b1b12cos2α1+a12sin2α1]]>2K1＝a1-ρ1(α1)cos α1P1＝ρ1(α1)cos α1V1=[2a14sin3α1(b12cos2α1+a12sin2α1)-3P1(arctan(a1tanα1b1)-a1b1tanα1(b12+a12tan2α1))]]]>V2=[2a24sin3α2(b22cos2α2+a22sin2α2)-3P2(arctan(a2tanα2b2)-a2b2tanα2(b22+a22tan2α2))]]]>W1=[a12arctan(a1tanα1b1)-a1b1α1(a12-b12)2-12(a1b1tanα1(a12-b12)(b12+a12tan2α1)-arctan(a1tanα1b1)(a12-b12))]]]>-P13[sin3α1(b12cos2α1+a12sin2α1)]]]>W2=[a22arctan(a2tanα2b2)-a2b2α2(a22-b22)2-12(a2b2tanα2(a22-b22)(b22+a22tan2α2)-arctan(a2tanα2b2)(a22-b22))]]]>-P23[sin3α2(b22cos2α2+a22sin2α2)]]]>本专利技术，椭圆形截面的桥墩在抗风、抗水流冲击、抗冰凌撞击等方面都有较强的优越性，此外，在相同面积的情况下椭圆形截面的最大抗弯惯性矩比圆形截面大，二者的比值为(a/r)2(其中a椭圆长半轴，r为圆的半径)，因此在达到相同应力的情况下椭圆截面可比圆截面小，从而节省了混凝土用量。-->附图说明图1为本专利技术钢筋混凝土桥梁墩柱截面示意图及中性轴区域划分示意图；图2～图4为本专利技术钢筋混凝土桥梁墩柱截面受力分析说明图；图5～图6为本专利技术钢筋混凝土桥梁墩柱的Ep(θ)、Ek(θ)变化曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种钢筋混凝土桥梁墩柱结构，其横截面呈椭圆形，且其受力主钢筋沿椭圆圆周均匀布置。优选地，所述桥梁墩柱具有一椭圆形内腔，其长轴和短轴的方向分别与墩柱外轮廓椭圆形的长轴和短轴方向一致。进一步地，所述桥梁墩柱在椭圆长轴方向上的壁厚等于或大于在椭圆短轴方向上的壁厚。下面分两种情况具体说明本专利技术的设计思想。一、椭圆环形截面墩柱在环形截面大偏心受压时：如图1所示，桥梁墩柱的截面中性轴位置按的I、II、III三个区域划分，中性轴是使截面两侧面积矩相等而选取的坐标轴，面积矩是所选区域面积与其中心点到坐标轴的距离的乘积，并假定，1.截面应变保持平面；2.应力与应变成正比；3.不考虑混凝土的抗拉强度；由此，力的平衡方程为如下：由静力平衡条件可以得到：N=Nh+Ng=Nh1-Nh2+NgM=Mh+Mg=Mh1-Mh2+Mg---(1)]]>-->式中：N表示计算轴力；M表示计算弯矩；Nh、Nh1、Nh2分别表示环形截面受压区混凝土及大小弓形截面的合力；Mh、Mh1、Mh2分别表示环形截面受压区混凝土及大小弓形截面的合力矩；Ng、Mg分别表示钢筋的合力及合力矩。二、椭圆环形截面墩柱偏心受压时，如图2所示，在大弓形(指混凝土受压区面积，即图2中的阴影面积)中，图示的坐标系下椭圆截面的表达为：x2a12+y2b12=1---(2)]]>将式(2)转化为极坐标的表达式，设x＝ρ1cosθ1；y＝ρ1sinθ1。(2)的表达式为：ρ1(θ1)=a1b1b12cos2θ1+a12sin2θ1---(3)]]>在图2中大弓形上微面积的表达式为：dAh＝2ydx＝2ρ1(θ1)sinθ1·d(ρ1(θ1本文档来自技高网...

【技术保护点】
钢筋混凝土桥梁墩柱结构，其特征在于所述桥梁墩柱的横截面呈椭圆形，且其受力主钢筋沿椭圆圆周均匀布置。

【技术特征摘要】
1、钢筋混凝土桥梁墩柱结构，其特征在于所述桥梁墩柱的横截面呈椭圆形，且其受力主钢筋沿椭圆圆周均匀布置。2、如权利要求1所述的钢筋混凝土桥梁墩柱结构，其特征在于所述桥梁墩柱具有一椭圆形内腔，其长轴和短轴的方向分别与墩柱外轮廓椭圆形的长轴和短轴方向一致。3、如权利要求2所述的钢筋混凝土桥梁墩柱结构，其特征在于所述桥梁墩柱在椭圆长轴方向上的壁厚等于或大于在椭圆短轴方向上的壁厚。4、如权利要求3所述的钢筋混凝土桥梁墩柱结构，其特征在于所述桥梁墩柱截面受力偏心距及混凝土的应力表达式满足：(1)当α1<90°，且α1≤cos-1(a1a2a12b12-a22b12+a12a22)]]>时e′=a15b1W1+nμπ(a1b1-a2b2)EpEka1b16V1-nμπ(a1b1-a2b2)P1σh=K1Ma15b1W1+nμπ(a1b1-a2b2)EpEk]]>(2)当α1≤cos-1(a1a2a12b12-a22b12+a12a22)<α1<cos-1(-a1a2a12b12-a22b12+a12a22)]]>时e′=a15b1W1-a25b2W2+nμπ(a1b1-a2b2)EpEka1b16V1-a2b26V2-nμπ(a1b1-a2b2)P1σh=K1Ma15b1W1-a25b2W2+nμπ(a1b1-a2b2)EpEk;]]>(3)当α1>90°，且α1≥cos-1(-a1a2a12b12-a22b12+a12a22)]]>时-->e′=a15b1W1-a23b24+nμπ(a1b1-a2b2)EpEka1b16V1-π(2K1-a1)a2b2-nμπ(a1b1-a2b2)P1σh=K1Ma15b1W1-a23b28+nμπ(a1b1-a2b2)EpEk;]]>式中：a1和b1分别表示墩柱外轮廓椭圆长轴与短轴；a2和b2分别表示墩柱内廓椭圆长轴与短轴；a和b分别表示墩柱内钢筋所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，秦顺全，许佳平，
申请(专利权)人：中铁大桥局股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[]