内置金属波纹管的单层配筋空心预制桥墩

1.本发明属于土木建筑工程领域，具体涉及一种内置金属波纹管的单层配筋空心预制桥墩。


背景技术：

2.空心墩具有截面模量大，自重轻，强度高等优点，适用于高墩桥梁。但为了满足墩身抗剪、核心混凝土的约束或防纵筋屈曲等要求，空心桥墩需要设置内外两层纵筋和足够的箍筋和拉筋，导致工厂预制的过程中，钢筋笼绑扎的工作量巨大，且较难实现自动化绑扎和焊接，需要大量人工，影响施工效率。此外施工中习惯在空心墩内后浇一定高度填芯混凝土，拟静力试验发现，后浇混凝土与桥墩之间难以形成有效的粘结，导致后浇混凝土未能发挥作用。
3.单层配筋的空心桥墩由于核心混凝土未能有效约束而导致强度和延性的下降。内置空钢管的单层配筋空心墩虽然能保证抗震性能，但钢管的外压屈曲承载力较低，钢管壁厚较大，不经济。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种便于工业化制造，同时抗震性能优良的空心预制桥墩，即内置金属波纹管的单层配筋空心预制桥墩。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种内置金属波纹管的单层配筋空心预制桥墩，包括内置的金属波纹管、单层配置的桥墩纵筋、桥墩箍筋和桥墩混凝土。金属波纹管和桥墩箍筋为桥墩混凝土提供侧向约束，并参与抗剪，金属波纹管不参与纵向受力。预制空心桥墩与基础或盖梁采用钢筋连接器连接或承插式连接，拼装到位后在桥墩塑性发展区后浇填芯混凝土，提高塑性铰区的抗弯承载力。
7.进一步限定，在使用钢筋连接器连接时，在承台预留部分纵筋伸入空心桥墩内部并后浇填芯混凝土，填芯高度为塑性铰区区域，加强拼缝位置的抗弯承载力，从而使桥墩塑性铰转移至钢筋连接器顶部。
8.进一步的，所述钢筋连接器连接，采用承插式连接替代。
9.进一步的，采用承插式连接替代时，在承台预留部分纵筋伸入空心桥墩内部并后浇填芯混凝土，填芯高度为塑性铰区区域，以减小承插深度，延缓承台椎体剪切破坏的发生。
10.进一步的，所述的空心预制桥墩横截面可以是多边形、圆形、圆端矩形等。
11.进一步的，所述的空心预制桥墩可以是单节段或多节段预制墩。
12.进一步的，所述的桥墩箍筋为满足抗剪的需求，可以通过提高配筋率，采用hrb500以上的高强钢筋、预应力钢绞线或纤维增强复合材料作为箍筋。
13.进一步的，所述的金属波纹管可以通过镀锌铁皮卷制或普通钢管轧制而成，波高、
波距、螺旋角、厚度和直径依设计需要而定。
14.进一步的，所述的金属波纹管横截面可以是圆形或椭圆形。
15.进一步的，所述的金属波纹管在一个桥墩中可布置一个或多个。
16.与现有技术相比，本发明通过内置的金属波纹管为桥墩混凝土提供侧向约束，并参与抗剪，以达到在单层配筋的同时不降低空心桥墩的延性。相较于内置空钢管的构造，金属波纹管避免了钢管与混凝土间的滑移，可靠传递桥墩混凝土与填芯混凝土间的剪力，使混凝土填芯的作用得以充分发挥；此外金属波纹管不参与纵向受力，避免了局部屈曲破坏的发生，其外压稳定性显著高于空心钢管，可在达到相同平面屈曲承载力的前提下节省用钢量。施工时，金属波纹管可作为空心墩混凝土浇筑的内模，方便施工。
17.本发明可避免钢管与混凝土间的滑移，使混凝土填芯的作用得以充分发挥；改善钢管的外压稳定性，提高材料利用率。整个体系施工简单，易于操作，经济性强，便于推广和应用。
附图说明
18.图1为实施例1矩形截面单层配筋空心桥墩示意图
19.图2为实施例1墩与承台承插式连接示意图
20.图3为实施例1矩形截面单层配筋空心桥墩横截面图
21.图4为实施例2圆形截面单层配筋空心桥墩示意图
22.图5为实施例2墩与承台灌浆套筒连接示意图
23.图6为实施例2圆形截面单层配筋空心桥墩横截面图
24.图中标号：1为金属波纹管，2为桥墩纵筋，3为桥墩箍筋，4为桥墩混凝土，5为桥墩填芯混凝土，6为承台预留钢筋，7为拼缝灌浆料，8为承台，9为灌浆套筒。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
26.以下各实施方式或实施例中，如无特别说明，则表明其均为本领域为实现对应功能的常规部件或常规结构。
27.本发明提出了一种内置金属波纹管的单层配筋空心预制桥墩实施方法：
28.首先，设计有内置的金属波纹管1、单层配置的桥墩纵筋2、桥墩箍筋3和桥墩混凝土4。
29.接着，采用金属波纹管1和桥墩箍筋3为桥墩混凝土提供侧向约束，并参与抗剪，但波纹管1不参与纵向受力。
30.接着，将预制空心桥墩与基础(或盖梁)通过钢筋连接器连接来连接(或承插连接)形成整体，拼装到位后可在桥墩塑性发展区浇填芯混凝土5，以提高塑性铰区的抗弯承载力。所谓塑性铰，在本领域是在指侧向力作用下，桥墩钢筋和混凝土进入非线性后，桥墩某一截面弯矩不再显著增长但曲率不断增加，近似在该处形成铰接的现象。在本领域，所述钢筋连接器连接包括灌浆套筒连接、灌浆金属波纹管连接等，都已属于常规技术。
31.各图未示意出基础、盖梁、钢筋连接器等场景，它们在领域内属于通识性对象。
32.为避免使用钢筋连接器连接时桥墩的破坏集中于拼缝位置，可在承台8预留部分纵筋6伸入空心桥墩内部并后浇填芯混凝土5，填芯高度为塑性铰区区域，加强拼缝位置的抗弯承载力，从而使桥墩底部的塑性铰转移至钢筋连接器顶部。承插式连接时也可作同样的处理，以减小承插深度，延缓承台椎体剪切破坏的发生。
33.在本发明的一种具体的实施方式中，所述的空心预制桥墩横截面可以是多边形、圆形、圆端矩形等。
34.在本发明的一种具体的实施方式中，所述的空心预制桥墩可以是单节段或多节段预制墩。
35.在本发明的一种具体的实施方式中，所述的金属波纹管1可以通过镀锌铁皮卷制或普通钢管轧制而成，波高、波距、螺旋角、厚度和直径依设计需要而定。
36.在本发明的一种具体的实施方式中，所述的桥墩箍筋为满足抗剪的需求，可以通过提高配筋率，采用hrb500以上的高强钢筋、预应力钢绞线或纤维增强复合材料作为箍筋。
37.在本发明的一种具体的实施方式中，所述的金属波纹管1横截面可以是圆形或椭圆形。
38.在本发明的一种具体的实施方式中，所述的金属波纹管1在一个桥墩中可布置一个或多个。
39.以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意根据需要两两组合或更多的组合实施。
40.下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
41.实施例1：
42.如图1-图3所示，一种内置金属波纹管的单层配筋空心矩形截面预制桥墩，包括内置的金属波纹管1、单层配置的桥墩纵筋2、桥墩箍筋3和桥墩混凝土4。金属波纹管1和桥墩箍筋3为桥墩混凝土提供侧向约束，并参与抗剪，但波纹管1不参与纵向受力。预制空心桥墩与承台8通过承插连接的方式形成整体，承台预留纵筋6伸入空心桥墩，并在拼装到位后后浇填芯混凝土5，和拼缝灌浆料7。
43.实施例2：
44.与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中桥墩截面为空心圆形，且桥墩与承台8通过灌浆套筒9连接。具体为：请参见图4-图6所示，桥墩纵筋2通过灌浆套筒9与承台预留钢筋6连接，为避免灌浆套筒9连接时，桥墩的破坏集中于拼缝位置，在承台预留部分纵筋6伸入空心桥墩内部并后浇填芯混凝土5，加强拼缝位置的抗弯承载力，从而使塑性铰转移至灌浆套筒9顶部。
45.上述的对实施例的描述均不是对本发明的限制，因此，本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本发明构思所做出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本发明的保护范围之内。