一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点及建造方法技术

本发明专利技术公开了一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，包括空心段、实心段、增强段和转换段，空心段、实心段、增强段均包括复材管、钢管以及复材管和钢管之间的混凝土层，转换段包括钢管以及加劲肋；其中，转换段的钢管及加劲肋用于与钢桥固定连接；空心段的钢管和实心段的钢管之间设有钢内隔板，实心段的钢管和增强段的钢管之间设有钢内环板，在增强段的钢管和转换段的钢管交界处外侧设有钢外环板；锚栓的一端紧固在钢外环板上，另一端锚入增强段的复材管及钢管之间的混凝土层中。本发明专利技术还提供了相应的建造方法。本发明专利技术解决了双壁空心桥墩墩柱与钢桥固接的技术问题，具有连接可靠、刚度过渡平缓、抗震性能好等优点。抗震性能好等优点。抗震性能好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点及建造方法


[0001]本专利技术属于土木工程领域，具体涉及一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，还涉及双壁空心墩柱与钢桥的固接节点的建造方法。

技术介绍

[0002]复材管
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混凝土
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钢管双壁空心柱是由外复材管、内部的空心钢管及两者之间的夹层混凝土组成的组合构件，具有优越的组合效应：外复材管优秀的耐腐蚀性能为构件内部的钢管提供了保护；混凝土受到外复材管和内钢管的双重约束，其抗压性能大大提高；钢管的向外屈曲受到混凝土的抑制，其材料强度能得到充分利用。复材管
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混凝土
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钢管双壁空心柱的上述优点，使其特别适用于建造桥梁的墩柱。目前已有针对钢管混凝土墩柱与钢桥的连接技术。该技术在钢管混凝土的钢管外壁上沿环向设置数个加劲肋，加劲肋的顶部与钢桥底部焊接、其侧面与钢管外壁焊接，同时钢管的顶部与钢桥焊接，从而实现钢管混凝土墩柱与钢桥的固接连接。该连接技术具有施工简便、传力明确、连接可靠的优点。然而，由于复材管
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混凝土
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钢管双壁空心墩柱的上述独特构造，现有的桥墩与钢桥连接技术无法直接用于该类墩柱与钢桥的连接，阻碍了其在桥梁工程中的推广应用。

技术实现思路

[0003]针对现有复材管
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混凝土
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钢管双壁空心墩柱与钢桥连接技术中存在的不足，本专利技术的目的是：提供一种复材管
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混凝土
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钢管双壁空心墩柱与钢桥固接节点，以解决复材管
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混凝土
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钢管双壁空心墩柱与钢桥固接连接的技术问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，包括从下到上依次设置的空心段、实心段、增强段和转换段，空心段、实心段、增强段均包括设置在外侧的复材管、设置在复材管内的钢管以及设置在复材管和钢管之间的混凝土层，转换段包括钢管以及设置在钢管外侧用于与钢桥固定连接的加劲肋；其中，实心段、增强段和转换段的钢管内均填充有混凝土，增强段和转换段的钢管的厚度均大于实心段的钢管的厚度，且转换段的钢管用于与钢桥固定连接；
[0005]其中，空心段的钢管和实心段的钢管之间设置有钢内隔板，实心段的钢管和增强段的钢管之间设置有钢内环板，在增强段的钢管和转换段的钢管交界处外侧设置有钢外环板；锚栓的一端紧固在钢外环板上，另一端锚入增强段的复材管及钢管之间的混凝土层中。
[0006]其中，设置的锚栓不仅可传递压力；当上部传来的弯矩较大、或是承受地震作用时，锚栓还可抵抗出现的拉力。
[0007]作为一种优选，所述空心段、实心段、增强段及转换段范围内可以布置1个钢管，也布置多个(个数为2或以上)钢管；钢管可以为单腔钢管，也可以由钢板分隔为多腔(腔数为2或以上)钢管。
[0008]作为一种优选，所述空心段的复材管、钢管的截面轮廓形状可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形或多边形中的一种；复材管、钢管的截面轮廓形状可以相同，也可以不同。
[0009]作为一种优选，实心段、增强段及转换段的钢管截面外轮廓形状及尺寸与空心段的钢管截面外轮廓形状及尺寸一致；钢内隔板、钢内环板的外轮廓形状及尺寸与空心段的钢管截面内轮廓形状及尺寸一致；所述钢外环板的内轮廓形状及尺寸与实心段钢管的外轮廓形状一致。
[0010]作为一种优选，所述实心段的钢管厚度大于或等于空心段的钢管厚度；所述增强段及转换段钢管厚度大于实心段钢管的厚度；所述钢内隔板厚度、钢内环板厚度、钢外环板厚度均不小于与之相连的钢管的厚度。钢板厚度不小于与之相连的钢管的厚度，是为保证钢隔板在面外的刚度，同时提供一定的抗剪承载力。
[0011]作为一种优选，所述实心段及增强段的长度为300mm
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3000mm。该长度与截面的宽度/直径相关，为宽度/直径的1
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3倍，以避免因长度过小引起的刚度突变。
[0012]作为一种优选，所述钢外环板的外轮廓应相对于增强段的复材管的外轮廓每侧伸出5mm
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50mm。如此设置原因是：1.考虑施工误差，确保钢外环板可以覆盖复材管的外轮廓，使增强段全截面受力；2.当加劲肋尺寸设置得较大时，钢外环板处于承托加劲肋的需要，其相对于复材管外伸的长度可稍大些。
[0013]作为一种优选，所述锚栓与所述加劲肋交错布置，所述锚栓锚入复材管与钢管夹层混凝土中锚固长度不小于增强段的高度，且不小于1000mm。锚栓埋入在增强段范围内，可增大此段的截面抗弯刚度。
[0014]复材管
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混凝土
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钢管双壁空心墩柱与钢桥固接节点，可通过如下方法建造：
[0015]第一步，在复材管
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混凝土
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钢管双壁空心墩柱钢管端部范围内采用焊接、栓接、铆接中任一种方式固定钢内隔板及钢内环板，固定钢内环板时使钢管的顶部局部外伸出钢内环板顶部；
[0016]第二步，将增强段及转换段部分的钢管通过焊接方式连接到第一步外伸的钢管上使之接长，然后浇筑实心段、增强段及转换段钢管内部的内填混凝土，其中实心段、增强段的混凝土也可以在钢管接长之前浇筑；相比于先浇筑混凝土、再连接固定的做法，本专利技术所采用的方式出于以下考虑：1.先浇筑混凝土后，各节段重量显著增大，不利于安装施工；2.此施工方法将削弱节段间的整体性。
[0017]第三步，将锚栓通过钢筋等临时固定措施定位在外复材管与内钢管之间的预定位置，再将空心段、实心段、增强段的一体建造的复材管整体套入内钢管、定位并临时固定，然后浇筑空心段、实心段、增强段外复材管与内钢管之间的夹层混凝土；
[0018]第四步，待夹层混凝土初凝之后，将钢外环板自上而下地穿过锚栓安装在增强段顶部，并拧紧锚栓螺母将钢外环板与锚栓固定，随后通过焊接连接方式将钢外环板与内钢管固定。
[0019]第五步，将纵向的加劲肋的侧面及底面分别与转换段钢管外部及钢外环板分别相连。
[0020]第六步，将钢桥上部结构吊装就位并临时固定后，将转换段钢管顶部与钢桥上部结构底部焊接，同时将纵向加劲肋顶部与钢桥上部结构底部焊接。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0022]1.连接可靠。本专利技术提出的节点形式在顶部通过带纵向加劲肋的转换段与钢桥底部连接，可以可靠地传递荷载。纵向加劲肋的底部与钢外环板连接，而钢外环板设在增强段
顶部并通过锚栓锚固在夹层的混凝土中，可以有效地向混凝土传递压力；锚入混凝土的锚栓还可以有效地抵抗拉拔力。实心段、增强段的钢管的内外两侧均填充有混凝土，不会发生屈曲，其强度利用率更高。
[0023]2.节点区刚度过渡平缓。本专利技术提出的节点形式通过内填混凝土、增厚钢管、设置加劲肋等措施，使得节点区空心段、实心段、增厚段、转换段的轴向及抗弯刚度逐步增大，实现了刚度的平缓过渡，避免了刚度突变及应力集中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，其特征在于：包括从下到上依次设置的空心段、实心段、增强段和转换段，空心段、实心段、增强段均包括设置在外侧的复材管、设置在复材管内的钢管以及设置在复材管和钢管之间的混凝土层，转换段包括钢管以及设置在钢管外侧用于与钢桥固定连接的加劲肋；其中，实心段、增强段和转换段的钢管内均填充有混凝土，增强段和转换段的钢管的厚度均大于实心段的钢管的厚度，且转换段的钢管用于与钢桥固定连接；其中，空心段的钢管和实心段的钢管之间设置有钢内隔板，实心段的钢管和增强段的钢管之间设置有钢内环板，在增强段的钢管和转换段的钢管交界处外侧设置有钢外环板；锚栓的一端紧固在钢外环板上，另一端锚入增强段的复材管及钢管之间的混凝土层中。2.根据权利要求1所述的一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，其特征在于：空心段、实心段、增强段和转换段中的钢管设置有1个或2个或2个以上；空心段、实心段、增强段和转换段中的钢管内部具有1个空腔，或由钢板分隔成2个或2个以上空腔。3.根据权利要求1所述的一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，其特征在于：空心段的复材管和钢管的截面轮廓形状为圆形、椭圆形、正方形、长方形或多边形中的任一种，且空心段的复材管和钢管的截面轮廓形状相同或不同。4.根据权利要求1所述的一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，其特征在于：实心段、增强段及转换段的钢管的截面外轮廓形状及尺寸与空心段的钢管截面外轮廓形状及尺寸一致；钢内隔板、钢内环板外轮廓形状及尺寸与空心段的钢管截面内轮廓形状及尺寸一致；所述钢外环板的内轮廓形状及尺寸与实心段的钢管的外轮廓形状一致。5.根据权利要求1所述的一种双壁空心墩柱与钢桥的固接节点，其特征在于：实心段的钢管厚度大于或等于空心段的钢管厚度；钢内隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光明，陆奕辰，栗旭，林佐宏，谢攀，成彤，李召兵，胡福南，刘伟楠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：