[实用新型]一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种组合结构桥墩，尤其是一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，属于桥梁工程技术领域。

背景技术

在实际桥梁工程中，普通钢筋混凝土桥墩得到了大量的应用，但是其建造与使用过程中逐渐暴露出越来越多的问题，其混凝土浇筑成型需要耗费大量的模板，环境作用下常常产生混凝土开裂、有害离子侵入、钢筋锈蚀、钢筋保护层剥落等病害，严重影响桥墩结构正常的使用寿命；同时，近年来世界各地的地震震害表明，钢筋混凝土桥墩经常由于抗剪承载力不足或约束不足发生剪切破坏和局部塑性铰压碎的破坏，导致结构的整体倒塌或过大的残余变形。

钢管混凝土是一种常见混凝土组合结构形式，指在空钢管中灌注混凝土而形成的一种组合构件，其具有施工方便、延性好等优点，钢管提供了构件的抗弯承载力及核心混凝土的约束力。大量工程实践表明：采用钢管混凝土的受压构件比普通钢筋混凝土受压构件可节约混凝土50％，减轻结构自重50％左右，钢材用量略相等；和钢结构相比，可节约钢材50％。但是，由于钢的弹塑性应力-应变关系，一旦钢管屈服其约束力将限于定值，对混凝土的约束效果不再增加，而且钢管的强度较低，对于大型的高轴力混凝土结构，必须采用厚壁钢管，用钢量大，此外，钢管很容易发生锈蚀，耐久性较差。

近年来，纤维增强复合材料(FRP)加固补强混凝土结构技术在工程中得到了很好的应用，纤维增强复合材料的轻质高强、耐腐蚀、施工方便等优越性能被工程界逐渐认可。将混凝土注入预制纤维增强复合材料管(FRP管)中，FRP管作为永久模板和结构材料，形成FRP管混凝土结构，这已成为一种新的桥墩结构形式，FRP管可提供一定的抗弯、抗剪及约束能力，FRP管具有较高的比强度、比刚度和良好的耐腐蚀性能，FRP的材料形式为优化设计提供方便，但是，FRP管混凝土结构存在以下应用难题：FRP管的连接困难，其刚度低，难以承担施工过程中的施工荷载，由于FRP的脆性，造成其破坏模式的延性不足。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，以期结构具有足够的承载力储备、延性、耐久性，在偶然荷载下不会出现过大的变形而丧失继续使用的性能，在极端环境下保持长久的使用寿命，并具有施工便利等性能。此结构特别适于重要桥梁结构的桥墩等构件。

如上所述的一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，该结构包括横向纤维层、纵向纤维层、钢管、箍筋、纵筋、混凝土共同构成；其中，纵向纤维层、横向纤维层依次通过树脂浸渍粘贴于钢管的外表面形成纤维-钢复合管，纤维-钢复合管伸入并锚固于基础内部，箍筋、纵筋通过绑扎或焊接形成钢筋骨架，混凝土填充于纤维-钢复合管内部，并包裹钢筋骨架，混凝土为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0.00015。

在本实用新型的结构中，纵筋为结构提供抗弯承载力的第一部分，钢管为结构提供抗弯承载力的第二部分，纵向纤维层为结构提供抗弯承载力的第三部分，第一部分和第二部分的抗弯承载力，由于钢材的弹塑性特性，其分别在纵筋和钢管屈服后，承载力趋向于恒定，第三部分的抗弯承载力，由于纤维的高强线性特性，可以持续增长，提供钢材屈服后的安全承载力储备，防止其在偶然荷载下出现过大变形；在横向，箍筋为混凝土提供第一道约束，钢管为混凝土提供第二道约束，横向纤维层为混凝土提供第三道约束，在箍筋和钢管屈服后，第一道约束、第二道约束的约束力将趋向于恒定，第三道约束的约束力可以在箍筋和钢管屈服后继续持续增长；在极限阶段，纵向纤维层、横向纤维层断裂，纵筋、箍筋、钢管可继续为结构提供一定的抗弯承载力和约束力，保持结构较高的残余承载能力；在上下连接构造上，纵筋、箍筋在结构内部形成骨架，可方便下端与基础的连接或上端与盖梁的连接。

所述的混凝土为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0.00015，可防止内部混凝土与复合管之间由于混凝土收缩可能产生的缝隙，以保证各个材料的共同工作，并防止内部钢管、钢筋的腐蚀。

所述纵向纤维层、横向纤维层分别为一层或一层以上的玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维的一种或是其中的几种混杂而成，纵向纤维层的纤维方向沿着钢管的纵向，横向纤维层的纤维方向沿着钢管的横向，横向纤维层包裹粘贴于纵向纤维层的外部。

所述结构的截面形式为圆形、椭圆形、正方形、倒圆角正方形、长方形、倒圆角长方形中的一种，对于倒圆角正方形、倒圆角长方形截面，倒角半径不宜小于25mm。

所述钢管的外表面进行打磨或喷砂除锈处理，处理标准宜达到Sa2.5或St3以上。