CN111827091A - 通过预应力连接的预制拼装空心桥墩及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过预应力连接的预制拼装空心桥墩及施工方法，涉及桥梁建造技术领域。该空心桥墩由下及上依次包括基础、底节段、中间节段和顶帽节段，基础顶部设置连接榫，连接榫侧面设置连接榫剪力键，连接榫周围设置预埋钢筋；底节段预制时底部设置内壁剪力键及钢筋预埋孔道，内壁剪力键与连接榫剪力键相互对应，两者中间填充高强混凝土，钢筋预埋孔道与基础上的预埋钢筋一一对应，施工时，将预埋钢筋穿入钢筋预埋孔道，再灌注连接钢筋浆料进行锚固，当底节段受力时，预埋钢筋、内壁剪力键与高强混凝土之间、高强混凝土与连接榫剪力键之间共同受力，使两者形成整体。以解决现有节段间仅通过通长预应力连接在接缝受力较大时不满足要求的技术问题。

Description

通过预应力连接的预制拼装空心桥墩及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建造技术领域，尤其涉及一种通过预应力连接的预制拼装空心桥墩及施工方法。

背景技术

目前，将桥墩进行预制拼装法建造代表桥梁建造向工业化、智能化发展的趋势，近年来应用逐渐增多；空心桥墩作为一种最常用的墩型，具有刚度大、适应高墩等优点，空心桥墩节段重量轻，比较适用于进行预制拼装法建造，在国内外公路、跨海桥梁中已有较多应用。

预制拼装空心墩最常采用预应力连接法，各节段间采用环氧树脂胶粘接。节段间通过环氧树脂胶粘接时，拼接时一般需要进行预压，对接缝间环氧树脂胶施加一定的压力，保证粘接效果，常需要安装辅助设施；节段间拼接时，常需要设置临时锁定措施，以保证节段安装过程中的稳定；空心墩墩底处常需要设置实体段，实体段与基础间拼接难度大；同时，节段间仅通过通长的预应力连接在接缝受力较大时常常不满足要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供通过预应力连接的预制拼装空心桥墩及施工方法，以缓解现有存在的节段间仅通过通长的预应力连接在接缝受力较大时常常不满足要求的现有技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，包括由下及上依次包括基础、底节段、中间节段和顶帽节段，还包括：所述基础顶部设置连接榫，所述连接榫与基础整体浇筑，所述连接榫侧面设置连接榫剪力键，所述连接榫周围设置预埋钢筋；所述底节段预制时底部内侧壁厚局部加厚，加厚部分侧面设置内壁剪力键，内部设置钢筋预埋孔道，所述内壁剪力键与所述连接榫剪力键相互对应，两者中间填充高强混凝土，所述钢筋预埋孔道与所述基础上的所述预埋钢筋一一对应，施工时，将所述预埋钢筋穿入所述钢筋预埋孔道，再灌注连接钢筋浆料进行锚固，当底节段受力时，预埋钢筋、内壁剪力键与高强混凝土之间、高强混凝土与连接榫剪力键之间共同受力，使底节段与基础间两者形成整体；所述底节段预制时顶部设置底节段锚固块，所述底节段锚固块内设底节段预埋孔道及底节段粗钢筋，所述底节段粗钢筋伸出底节段顶部一定长度；所述中间节段预制时底部设置中间节段下锚固块，所述中间节段下锚固块内设中间节段下预埋孔道，顶部设置中间节段上锚固块，所述中间节段上锚固块内设中间节段上预埋孔道；所述顶帽节段预制时底部设置顶帽节段锚固块，所述顶帽节段锚固块内设顶帽节段预埋孔道；所述基础、底节段、中间节段、顶帽节段预埋预应力管道，通过穿入通长预应力束进行连接，保证各节段间的连接性能；通长预应力束包括预应力束锚固端和预应力束张拉端，所述预应力束锚固端设置在所述基础内，通过自锁定式锚具连接，自顶端穿入通长预应力束后在所述基础内进行锁定，自所述顶帽节段顶端的张拉端进行张拉，预应力束封锚。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述底节段与中间节段之间通过底节段粗钢筋进行连接，所述中间节段相互之间以及所述中间节段与所述顶帽节段之间通过中间节段粗钢筋进行连接，拼装时先施工各粗钢筋，再施工通长预应力束。

在上述任一技术方案中，进一步地，各锚固块分散布置在各节段墩壁内侧，与各节段一同预制，相邻预制节段间的各锚固块位置相互对应。

在上述任一技术方案中，进一步地，各锚固块内预埋孔道，相邻各节段间预埋孔道相互对应。

在上述任一技术方案中，进一步地，各锚固块的上、下端为粗钢筋张拉端或锚固端。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述连接榫剪力键和所述内壁剪力键的平面和高度方向相互错开，且各剪力键伸出长度相互重合一定长度。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述基础上的所述预埋钢筋伸入预留在所述底节段预埋孔道中，所述底节段预埋孔道内填充压浆料。

本发明提供的一种通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、基础施工，底节段、中间节段、顶帽节段预制待拼装；

步骤二、在基础顶面铺设底接缝高强砂浆，吊装底节段进行坐浆法安装，并将预埋钢筋穿入钢筋预埋孔道，并压注钢筋预埋孔道压浆料，向连接榫与底节段内壁之间浇筑高强混凝土，高强混凝土填充满连接榫剪力键和内壁剪力键之间的间隙；

步骤三、在中间节段顶面铺设中间接缝环氧树脂胶，吊装中间节段，将中间节段下预埋孔道穿入底节段粗钢筋，张拉底节段粗钢筋，施工中间节段封锚；

步骤四、在下方中间节段顶面铺设中间接缝环氧树脂胶，吊装上方中间节段，将上方中间节段下预埋孔道与下方中间节段上预埋孔道一一对应，穿入中间节段粗钢筋，张拉中间节段粗钢筋，施工中间节段封锚；

步骤五、在中间节段顶面铺设中间接缝环氧树脂胶，吊装顶帽节段，将顶帽节段预埋孔道与中间节段上预埋孔道一一对应，穿入中间节段粗钢筋，张拉中间节段粗钢筋，施工顶帽节段封锚；

步骤六、自顶帽节段顶端，依次向顶帽节段、中间节段、底节段、基础中预埋预应力管道内穿入通长预应力束，自顶帽节段顶端的张拉端进行张拉，封锚；

步骤七、对通长预应力束的管道、各粗钢筋的预埋孔道内进行管道压浆。

本发明的有益效果为：

本发明提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩及施工方法，能够获得如下效果：

1.在预制节段之间设置局部预应力粗钢筋，通过预应力粗钢筋对环氧树脂胶进行预压，保证粘结效果；

2.通过预制节段间预应力粗钢筋对节段进行临时锁定，保证节段安装过程中的稳定，无需再安装其他辅助设施；

3.通过在空心墩墩壁上设置通长预应力，再在节段间设置局部预应力，两者共同作用保证节段间连接；局部预应力对拼接缝进行了增强，使接缝处受力更加安全和可靠，局部预应力利用施工过程中的粗钢筋，做到永久设施与临时措施相结合，节省成本；

4.底节段与基础间拼接缝受力较大，在基础上设置连接榫和剪力键、预埋钢筋，与底节段间通过预埋钢筋、内壁剪力键与高强混凝土之间、高强混凝土与连接榫剪力键之间共同受力，使两者形成整体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的立面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的基础结构示意图；

图3为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的底节段结构示意图；

图4为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的中间节段结构示意图；

图5为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的顶帽节段结构示意图；

图6为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的底接缝拼装示意图；

图7为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的中间接缝拼装示意图。

图标：

1-基础；

101-预埋钢筋；

102-连接榫剪力键；

103-连接榫；

2-底节段；

201-钢筋预埋孔道；

202-内壁剪力键；

203-高强混凝土；

204-底节段锚固块；

205-底节段预埋孔道；

206-底节段粗钢筋；

3-中间节段；

301-中间节段下锚固块；

302-中间节段下预埋孔道；

303-中间节段封锚；

304-中间节段上锚固块；

305-中间节段上预埋孔道；

306-中间节段粗钢筋；

4-顶帽节段；

401-顶帽节段锚固块；

402-顶帽节段预埋孔道；

403-顶帽节段封锚；

5-底接缝；

6-中间接缝；

7-预应力管道；

8-通长预应力束；

801-预应力束锚固端；

802-预应力束张拉端；

803-预应力束封锚；

9-管道压浆；

10-压浆料。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1-5所示，为本发明实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩结构的相应示意图，结合图1-图5对空心桥墩及施工方法进行进一步阐述，具体方案如下：

本实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，包括由下及上依次包括基础1、底节段2、中间节段3和顶帽节段4，还包括：基础1顶部设置连接榫103，连接榫103与基础1整体浇筑，连接榫103侧面设置连接榫剪力键102，连接榫103周围设置预埋钢筋101；底节段2预制时底部内侧壁厚局部加厚，加厚部分侧面设置内壁剪力键202，内部设置钢筋预埋孔道201，内壁剪力键202与连接榫剪力键102相互对应，两者中间填充高强混凝土203，钢筋预埋孔道201与基础1上的预埋钢筋101一一对应，施工时，将预埋钢筋101穿入钢筋预埋孔道201，再灌注连接钢筋浆料进行锚固，当底节段2受力时，预埋钢筋101、内壁剪力键202与高强混凝土203之间、高强混凝土203与连接榫剪力键102之间共同受力，使底节段2与基础1间两者形成整体；底节段2预制时顶部设置底节段锚固块204，底节段锚固块204内设底节段预埋孔道205及底节段粗钢筋206，底节段粗钢筋206伸出底节段2顶部；中间节段3预制时底部设置中间节段下锚固块301，中间节段下锚固块301内设中间节段下预埋孔道302，顶部设置中间节段上锚固块304，中间节段上锚固块304内设中间节段上预埋孔道305；顶帽节段4预制时底部设置顶帽节段锚固块401，顶帽节段锚固块401内设顶帽节段预埋孔道402；基础1、底节段2、中间节段3、顶帽节段4预埋预应力管道7，通过穿入通长预应力束8进行连接，保证各节段间的连接性能；通常预应力束8包括预应力束锚固端0,8和预应力束张拉端802，其中，预应力束的预应力束锚固端801设置在基础1内，通过自锁定式锚具连接，自顶端穿入通长预应力束8后在基础1内进行锁定，自顶帽节段4顶端的张拉端进行张拉，预应力束封锚803。

采用上述方案的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，在预制节段之间设置局部预应力粗钢筋，通过预应力粗钢筋对环氧树脂胶进行预压，保证粘结效果；通过预制节段间预应力粗钢筋对节段进行临时锁定，保证节段安装过程中的稳定，无需再安装其他辅助设施；通过在空心墩墩壁上设置通长预应力，再在节段间设置局部预应力，两者共同作用保证节段间连接；局部预应力对拼接缝进行了增强，使接缝处受力更加安全和可靠，局部预应力利用施工过程中的粗钢筋，做到永久设施与临时措施相结合，节省成本；底节段2与基础1间拼接缝受力较大，在基础1上设置连接榫103和剪力键、预埋钢筋101，当底节段2受力时，预埋钢筋101、内壁剪力键202与高强混凝土203之间、高强混凝土203与连接榫剪力键102之间共同受力，使两者形成整体。

除此之外，本实施例的空心桥墩的具体结构，还包括如下内容：

本实施例的可选方案为，底节段2与中间节段3之间通过底节段粗钢筋206进行连接，中间节段3相互之间以及中间节段3与顶帽节段4之间通过中间节段粗钢筋306进行连接，拼装时先施工各粗钢筋，再施工通长预应力束8。

进一步的，基础1与底节段2拼装时通过底接缝5坐浆法相连，底接缝5采用高强砂浆，将预埋钢筋101穿入钢筋预埋孔道201，并进行压浆，向连接榫103与底节段2内壁之间浇筑高强混凝土203。

另外，底节段2与中间节段3拼装时通过中间接缝6相连，中间接缝6采用环氧树脂胶，将中间节段下锚固块302穿入底节段粗钢筋206中，张拉粗钢筋；中间节段3与中间节段3、中间节段3与顶帽节段4拼装时通过中间接缝6相连，中间接缝6采用环氧树脂胶，将相邻节段的预埋孔道相互对位，张拉粗钢筋。

本实施例的可选方案为，锚固块分散布置在节段墩壁内侧，与节段一同预制，相邻预制节段间的锚固块位置相互对应。

本实施例的可选方案为，锚固块内预埋孔道，相邻各节段间预埋孔道相互对应，以便于粗钢筋的顺畅穿入。

本实施例的可选方案为，锚固块的上、下端为粗钢筋张拉端或锚固端。

本实施例的可选方案为，连接榫剪力键102和内壁剪力键202的平面和高度方向相互错开，且各剪力键伸出长度相互重合一定长度，该长度的大小视情况而定，在此不做赘述。

本实施例的可选方案为，基础1上的预埋钢筋101伸入预留在底节段2预埋孔道中，底节段2预埋孔道内填充压浆料10。

本发明实施例提供的一种通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的施工方法的步骤如下：

步骤一、基础1施工，底节段2、中间节段3、顶帽节段4预制待拼装；

步骤二、在基础1顶面铺设底接缝5高强砂浆，吊装底节段2进行坐浆法安装，并将预埋钢筋101穿入钢筋预埋孔道201，并压注钢筋预埋孔道201压浆料10，向连接榫103与底节段2内壁之间浇筑高强混凝土203，高强混凝土203填充满连接榫剪力键102和内壁剪力键202之间的间隙；

步骤三、在中间节段3顶面铺设中间接缝6环氧树脂胶，吊装中间节段3，将中间节段下锚固块302穿入底节段粗钢筋206，张拉底节段粗钢筋206，施工中间节段封锚303；

步骤四、在下方中间节段3顶面铺设中间接缝6环氧树脂胶，吊装上方中间节段3，将上方中间节段下锚固块302与下方中间节段上预埋孔道305一一对应，穿入中间节段粗钢筋306，张拉中间节段粗钢筋306，施工中间节段封锚303；

步骤五、在中间节段3顶面铺设中间接缝6环氧树脂胶，吊装顶帽节段4，将顶帽节段预埋孔道402与中间节段上预埋孔道305一一对应，穿入中间节段粗钢筋306，张拉中间节段粗钢筋306，施工顶帽节段封锚403；

步骤六、自顶帽节段4顶端，依次向顶帽节段4、中间节段3、底节段2、基础1中预埋预应力管道7内穿入通长预应力束8，自顶帽节段4顶端的张拉端进行张拉，封锚；

步骤七、对通长预应力束8的管道、各粗钢筋的预埋孔道内进行管道压浆9。

综上，本实施例提供的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩结构及施工方法，通过在空心墩墩壁上设置通长预应力，在节段间设置局部预应力，通过通长预应力和局部预应力共同形成节段间连接，局部预应力同时满足施工过程中拼装需要；因底接缝5处受力较大，在基础1上设置预埋钢筋101和连接榫103，满足受力要求；该连接构造节段拼接缝连接强、施工辅助设施少、节段与基础1间拼装简单、满足接缝处受力需要。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，由下及上依次包括基础(1)、底节段(2)、中间节段(3)和顶帽节段(4)，其特征在于，还包括：

所述基础(1)顶部设置连接榫(103)，所述连接榫(103)与基础(1)整体浇筑，所述连接榫(103)侧面设置连接榫剪力键(102)，所述连接榫(103)周围设置预埋钢筋(101)；

所述底节段(2)预制时底部内侧壁厚局部加厚，加厚部分侧面设置内壁剪力键(202)，内部设置钢筋预埋孔道(201)，所述内壁剪力键(202)与所述连接榫剪力键(102)相互对应，两者中间填充高强混凝土(203)，所述钢筋预埋孔道(201)与所述基础(1)上的所述预埋钢筋(101)一一对应，施工时，将所述预埋钢筋(101)穿入所述钢筋预埋孔道(201)，再灌注连接钢筋浆料进行锚固，当所述底节段(2)受力时，预埋钢筋(101)、内壁剪力键(202)与高强混凝土(203)之间、高强混凝土(203)与连接榫剪力键(102)之间共同受力，使所述底节段(2)与所述基础(1)间两者形成整体；

所述底节段(2)预制时顶部设置底节段锚固块(204)，所述底节段锚固块(204)内设底节段预埋孔道(205)及底节段粗钢筋(206)，所述底节段粗钢筋(206)伸出所述底节段(2)顶部。

所述中间节段(3)预制时底部设置中间节段下锚固块(301)，所述中间节段下锚固块(301)内设中间节段下预埋孔道(302)，顶部设置中间节段上锚固块(304)，所述中间节段上锚固块(304)内设中间节段上预埋孔道(305)；

所述顶帽节段(4)预制时底部设置顶帽节段锚固块(401)，所述顶帽节段锚固块(401)内设顶帽节段预埋孔道(402)；

所述基础(1)、底节段(2)、中间节段(3)、顶帽节段(4)预埋有预应力管道(7)，通过穿入通长预应力束(8)进行连接，保证各节段间的连接性能；通长预应力束(8)包括预应力束锚固端(801)和预应力束张拉端(802)，所述预应力束锚固端(801)设置在所述基础(1)内，通过自锁定式锚具连接，自顶端穿入通长预应力束(8)后在所述基础(1)内进行锁定，自所述顶帽节段(4)顶端的张拉端进行张拉，预应力束封锚(803)。

2.根据权利要求1所述的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，其特征在于，所述底节段(2)与中间节段(3)之间通过底节段粗钢筋(206)进行连接，所述中间节段(3)相互之间以及所述中间节段(3)与所述顶帽节段(4)之间通过中间节段粗钢筋(306)进行连接，拼装时先施工各粗钢筋，再施工通长预应力束(8)。

3.根据权利要求1所述的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，其特征在于，各锚固块分散布置在各节段墩壁内侧，与各节段一同预制，相邻预制节段间的各锚固块位置相互对应。

4.根据权利要求1所述的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，其特征在于，各锚固块内预埋孔道，相邻各节段间预埋孔道相互对应。

5.根据权利要求1所述的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，其特征在于，各锚固块的上、下端为粗钢筋张拉端或锚固端。

6.根据权利要求1所述的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩,其特征在于，所述连接榫剪力键(102)和所述内壁剪力键(202)的平面和高度方向相互错开，且各剪力键伸出长度相互重合一定长度。

7.根据权利要求1所述的通过预应力连接的预制拼装空心桥墩，其特征在于，所述基础(1)上的所述预埋钢筋(101)伸入预留在所述底节段预埋孔道(205)中，所述底节段预埋孔道(205)内填充压浆料(10)。

8.一种通过预应力连接的预制拼装空心桥墩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、基础(1)施工，底节段(2)、中间节段(3)、顶帽节段(4)预制待拼装；

步骤二、在基础(1)顶面铺设底接缝(5)高强砂浆，吊装底节段(2)进行坐浆法安装，并将预埋钢筋(101)穿入钢筋预埋孔道(201)，并压注钢筋预埋孔道(201)压浆料(10)，向连接榫103与底节段(2)内壁之间浇筑高强混凝土(203)，高强混凝土(203)填充满连接榫剪力键(102)和内壁剪力键(202)之间的间隙；

步骤三、在中间节段(3)顶面铺设中间接缝(6)环氧树脂胶，吊装中间节段(3)，将中间节段下预埋孔道(302)穿入底节段粗钢筋(206)，张拉底节段粗钢筋(206)，施工中间节段封锚(303)；

步骤四、在下方中间节段(3)顶面铺设中间接缝(6)环氧树脂胶，吊装上方中间节段(3)，将上方中间节段下预埋孔道(302)与下方中间节段上预埋孔道(305)一一对应，穿入中间节段粗钢筋(306)，张拉中间节段粗钢筋(306)，施工中间节段封锚(303)；

步骤五、在中间节段(3)顶面铺设中间接缝(6)环氧树脂胶，吊装顶帽节段(4)，将顶帽节段预埋孔道(402)与中间节段上预埋孔道(305)一一对应，穿入中间节段粗钢筋(306)，张拉中间节段粗钢筋(306)，施工顶帽节段封锚(403)；

步骤六、自顶帽节段(4)顶端，依次向顶帽节段(4)、中间节段(3)、底节段(2)、基础(1)中预埋预应力管道(7)内穿入通长预应力束(8)，自顶帽节段(4)顶端的张拉端进行张拉，封锚；

步骤七、对通长预应力束(8)的管道、各粗钢筋的预埋孔道内进行管道压浆(9)。

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