[发明专利]一种薄壁高墩通风孔结构及设置方法

说明书

本发明公开了一种薄壁高墩通风孔结构及设置方法，其结构包括上隔板、下隔板和四周薄壁腹板等，还包括空腔和通风孔，并具有如下优点：一是防护罩具有良好的耐候性、耐高温性能、防静电表面不积尘和防锈蚀；二是将圆筒外壁作为通风孔的模板，并在腹板钢筋网浇筑成四周薄壁腹板时同步形成了内设防护罩的通风孔，施工简易快速；三是提供了定量的通风孔设计计算方法，该方法原理清晰、科学合理、实用易行，以及提出提高薄壁高墩耐久性方法，减少空腔内外部降温时间，克服高温差循环应力的影响，提高了安全质量性能。因此，本发明具有构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠、耐久性强等优点，其结合相应的施工方法，经济效益和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及一种桥梁建设领域，具体是指一种薄壁高墩通风孔结构及设置方法。

背景技术

山区大跨度公路铁路桥梁建设，常采用薄壁空心高桥墩，其结构受力和经济性较好。但山区地势导致垂直温度差异悬殊，具有明显的立体气候，小气候效应非常显著。薄壁高墩大跨度结构对外界温度比较敏感，当空心薄壁墩身内外温差较大时，产生较大的温度应力和变形，对结构的稳定性和桥梁线性控制不利。在薄壁高墩结构中，由于阳光辐射温度效应所产生的温度应力，在某些情况下与恒载、活载产生的应力在同一个数量级，甚至使薄壁高墩混凝土结构发生开裂，或桥墩和梁体变位过大，甚至可能导致桥梁结构损坏，影响正常运营。此外，薄壁高墩每天长时间的高温差循环应力，对耐久性也有一定的影响。

为了调节薄壁高墩的内外温差，有关规范定性的要求薄壁高墩离地面5m以上部分，应在墩身周围交错设置适量的通风孔，其直径不宜小于0.20m，并应有安全防护设施，但未明确规定通风孔面积的定量要求。已公开的中国专利，专利号：CN201920376611 .4《一种薄壁空心墩通风孔模板》，设计了一种薄壁空心墩通风孔模板，模板的制作和装拆与通风孔的结构缺乏有机结合。已公开的中国专利，专利号：CN202010742892 .8《一种空心墩通风孔用安全防护装置》，制作安装较为繁杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠、耐久性强的薄壁高墩通风孔结构及设置方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种薄壁高墩通风孔结构，包括多段构成薄壁高墩的上隔板、下隔板和四周薄壁腹板，以及每段中由上隔板、下隔板和四周薄壁腹板共同围合而成的空腔，还包括设置在顺桥向两侧薄壁腹板上的多个通风孔，每个通风孔均连通空腔；所述的上隔板、下隔板和四周薄壁腹板均为钢筋混凝土结构，且四周薄壁腹板是由腹板钢筋网浇筑而成，所述的通风孔是与防护罩一体设计制作而成，该防护罩包括圆筒、设置在圆筒端部的耳扣和封闭圆筒的栅网；所述的圆筒经耳扣安装定位在腹板钢筋网上，并在腹板钢筋网浇筑混凝土时同步形成了通风孔的内设防护罩。

所述的薄壁高墩某段空腔体积为V，多个通风孔总面积为A，薄壁高墩外部朝阳侧温度为T₁，空腔内部初始温度为T₂，薄壁高墩外部背阳侧温度为T₃，薄壁高墩外部朝阳侧气流流速为k的气流通过通风孔进入空腔内部，假设薄壁高墩外部朝阳侧气流通过通风孔进入空腔内部进行热交换后立即均匀分布，空腔内部t时刻的温度T(t)，则在dt时间内薄壁高墩外部朝阳侧流进空腔内部温度T₁的气流体积为Akdt，从空腔内部流到薄壁高墩外部背阳侧温度T(t)的气流体积为Akdt, 忽略通风孔气流的摩阻影响，于是

公式一、

公式二、

由公式二可见，在薄壁高墩某段空腔体积V、气流流速即一般指风速k、薄壁高墩外部朝阳侧温度为T₁、空腔内部初始温度为T₂确定后，为了减少薄壁高墩高温度差应力引起的耐久性影响，选定合适的空腔内外部降温时间，即可算出薄壁高墩该段通风孔的总面积，进而算出单个通风孔的面积；