[发明专利]一种抗多灾种高耐久性新型桥墩

说明书

本发明属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种抗多灾种高耐久性新型桥墩。本发明由外部不锈钢管和内填的应变强化水泥基复合材料组成。不锈钢管内壁通过焊接栓钉或抗剪连接件来加强不锈钢管与内填的应变强化水泥基复合材料之间的粘结作用，使二者可以协调工作、共同受力形成组合桥墩。本发明的有益效果是合理利用不锈钢管和应变强化水泥基复合材料的材料特性，使该种新型桥墩具有优秀的对地震、火灾、冲击、爆炸等不同灾种的抵抗能力，且由于外部不锈钢管的存在，使其耐久性能优越。该类桥墩特别适用于大跨度的跨海、跨江桥梁或地震多发区的公路、铁路桥梁等。

技术领域

本发明属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种抗多灾种高耐久性新型桥墩。

背景技术

桥梁结构是重要的基础设施工程，在设计时如何保证桥梁在极端荷载作用下的安全越来越得到有关部门和桥梁工程师的关注，但桥梁倒塌仍时有发生，对社会和民众造成巨大危害。大多数灾难性的桥梁倒塌事故并不是由于桥梁结构本身的质量问题造成的，而是由于外在的极端灾害所引起的，例如河流的冲刷、油罐车撞击桥墩、地震、超重车辆在桥上行驶、以及爆炸等恐怖袭击造成的桥梁倒塌事故。桥梁结构各部分的损伤均会对桥梁的整体性能造成影响，但桥墩作为支承桥梁上部构造的关键部件，其破坏所造成的影响无疑是最为严重的。现有的桥墩类型和所用材料在极端灾害下存在安全隐患，可能导致整体桥梁结构的倒塌，所以迫切需要一种可以有效提高桥梁安全性和耐久性的新型桥墩。不锈钢具有优越的耐腐蚀性、耐冲击性和抗火性能，并且养护简单，与普通碳素钢相比，不锈钢结构具有较好的抗震、抗冲击和抗爆能力；应变强化水泥基复合材料是超韧性纤维增强水泥基复合材料的总称，具有优异的吸能性能和耐冲击性，在土木工程结构中具有广泛的应用前景，在建造大跨桥梁时，桥墩采用应变强化水泥基复合材料可提高其抗震性能。玄武岩纤维可以改善复合材料的抗拉强度，聚乙烯醇纤维可以提高材料的拉伸应变，两者混合掺入应变强化水泥基复合材料中可以使材料的初始裂缝强度提高30％，有利于维修并降低造价。不锈钢和应变强化水泥基复合材料由于其各自的材料特性使其适合在桥梁结构特别是桥墩中使用，因此本专利在不锈钢管内填充应变强化水泥基复合材料来形成一种抗多灾种且具有高耐久性的新型桥墩，这种桥墩可以明显提高桥梁结构抵抗极端灾害(如地震、车或船撞击、锈蚀、台风、火灾和爆炸)的能力，随着我国桥梁建设事业的快速发展，该类新型桥墩的应用必将显著提高桥梁结构的安全性，并产生良好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗多灾种高耐久性新型桥墩。该类桥墩特别适用于大跨度的跨海、跨江桥梁或地震多发区的公路、铁路桥梁等。

所述的抗多灾种高耐久性新型桥墩由外部不锈钢管和内填的应变强化水泥基复合材料组成。

所述的不锈钢管内壁通过焊接栓钉或抗剪连接件来加强不锈钢管与内填的应变强化水泥基复合材料之间的粘结作用。使二者可以协调工作、共同受力形成组合桥墩。

所述不锈钢管的截面形状为圆形、方形、矩形、椭圆形或圆端形。

所述应变强化水泥基复合材料的制备方法为：将水泥、粉煤灰和硅粉干拌1-3分钟，然后加入水和减水剂混合2-5分钟得到均匀基质，调控水灰比为0.18，最后加入纤维混合均匀；其中水泥、粉煤灰、硅粉和减水剂的质量比为1:5:1:0.006，所述的纤维为聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维，聚乙烯醇纤维掺量为0-2wt％，玄武岩纤维掺量为0-2wt％。

本发明的有益效果为：

(1)不锈钢管具有优越的耐腐蚀性、耐冲击性和抗火性能，并且养护简单，可显著降低喷涂防腐涂料的费用，降低桥梁的整体成本。

(2)应变强化水泥基复合材料拉伸应变强化能力显著，具有优异的吸能性能和耐冲击性，可以提高桥墩的抗震性能和抗冲击性能。玄武岩纤维的使用改善了复合材料的抗拉强度，聚乙烯醇纤维可以提高材料的拉伸应变，两者混合使用可以使复合材料的初始裂缝强度提高30％，有利于维修并降低造价。