CN112832122A - 一种中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，包括钢墩和基础承台，所述钢墩下端与基础承台固结，在所述钢墩底部设置有钢靴构件，所述钢靴构件与缓粘结预应力钢绞线的一端连接，所述缓粘结预应力钢绞线的另一端预埋固定在基础承台内，即通过若干根缓粘结预应力钢绞线将钢墩底部与基础承台进行固结。本发明通过缓粘结预应力钢绞线采用张拉连接钢墩和基础承台，实现墩底固结，确保了钢墩承担的荷载能够有效地传给基础承台，并通过张拉缓粘结预应力钢绞线抵抗墩底弯矩，通过钢靴转换避免钢墩与墩底承压钢板之间的环焊缝直接受拉。

Description

一种中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，特别涉及一种中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造。

背景技术

随着我国经济的快速发展，桥梁建设的使用需求、技术标准不断提高，桥梁设计理念更加注重桥梁的行车或是人行舒适性、耐久性、施工便利性等。钢结构刚构桥具有梁高小、跨越能力大，结构刚度大、人行舒适性高，不需要支座、造型美观、桥面平顺性好、抗震性能高、施工便捷、对交通干扰小等优点，是一种优良的桥梁结构形式。

相较于梁式桥，刚构桥虽然增大了结构刚度，但也使得桥墩要承受较大的弯矩，墩底的锚固构造至关重要，钢墩与基础承台之间一般采用预应力钢束或精轧螺纹钢与PBL剪力键、墩底承压钢板组合构造进行锚固连接。

对于中小跨径刚构桥，桥墩截面尺寸小、承台厚度小，采用预应力短束需要的锚固和张拉空间大、预应力损失大，采用精轧螺纹钢则施工要求高、施工质量难以检测，且两者均存在压浆质量控制难度大、耐久性难以保证的问题，常规构造采用的PBL剪力键施工也较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种充分考虑了中小跨径刚构桥的受力特点，整体构造简单，受力合理且传力可靠，能满足正常使用与承载极限状态下各类要求的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造。

本发明技术的技术方案是这样实现的：一种中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，包括钢墩和基础承台，所述钢墩下端与基础承台固结，其特征在于：在所述钢墩底部设置有钢靴构件，所述钢靴构件与缓粘结预应力钢绞线的一端连接，所述缓粘结预应力钢绞线的另一端预埋固定在基础承台内，即通过若干根缓粘结预应力钢绞线将钢墩底部与基础承台进行固结。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其所述钢靴构件包括设置在钢墩底部的墩底承压钢板和墩底钢靴，所述墩底钢靴设置在墩底承压钢板上方且与钢墩外周边面固定连接，所述缓粘结预应力钢绞线的上端部依次贯穿墩底承压钢板和墩底钢靴，并通过锚具与墩底钢靴连接。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其在所述墩底承压钢板与墩底钢靴之间设置有若干钢靴竖向加劲肋，所述若干钢靴竖向加劲肋沿钢墩周边布置，且每个钢靴竖向加劲肋均与墩底承压钢板、墩底钢靴以及钢墩固定连接。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其所述钢靴竖向加劲肋在每根缓粘结预应力钢绞线两侧成对布置，相邻两个钢靴竖向加劲肋的间距不大于对应端锚垫板的宽度。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其在所述墩底承压钢板底部均匀布置有若干剪力钉，所述若干剪力钉与墩底承压钢板焊接并延伸至基础承台内。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其所述若干根缓粘结预应力钢绞线沿钢墩周边均匀布置形成至少一层。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其在所述基础承台的顶面设置有用于将钢靴构件完全包覆的包裹混凝土。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其所述缓粘结预应力钢绞线的下端部通过锚具与预埋固定在基础承台内的钢绞线固定端环形锚板连接固定。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其所述缓粘结预应力钢绞线的下端为固定端且通过夹片式锚具与钢绞线固定端环形锚板连接固定，所述缓粘结预应力钢绞线的上端为张拉端且通过低回缩锚具与墩底钢靴连接固定。

本发明所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其预埋在基础承台内部分的缓粘结预应力钢绞线两端分别设置有螺旋承压钢筋。

本发明通过缓粘结预应力钢绞线采用张拉连接钢墩和基础承台，实现墩底固结，确保了钢墩承担的荷载能够有效地传给基础承台，并通过张拉缓粘结预应力钢绞线抵抗墩底弯矩，通过钢靴转换避免钢墩与墩底承压钢板之间的环焊缝直接受拉。

本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：

一、中小跨径刚构桥桥墩截面尺寸小、承台厚度小，采用预应力短束需要的锚固和张拉空间大、预应力损失大，采用精轧螺纹钢则施工要求高、施工质量难以检测，且两者均存在压浆质量控制难度大、耐久性难以保证的问题，本发明采用缓粘结预应力钢绞线，并采用二次张拉工艺有效解决了以上问题。

二、本发明墩底钢靴的设置，避免了钢墩与承压钢板之间的环焊缝直接承受拉应力，规避了此处的疲劳问题。

三、本发明充分考虑了中小跨径刚构桥受力特点，墩底承压钢板底面均匀布设剪力钉抗剪，相较于常规PBL剪力键施工更为便捷。

四、本发明在缓粘结预应力钢绞线固定端设置环形锚板，整体锚固更为可靠，施工定位更为便捷、准确。

五、本发明构造均设置钢墩外围，板件之间采用焊接连接，对钢墩内部构造无干扰，施工难度低，结构整体性好。

附图说明

图1为本发明钢墩底部固结构造的结构三维示意图。

图2为本发明钢墩底部固结构造的结构立面示意图。

图3为本发明钢墩底部固结构造的结构平面示意图。

图4为本发明钢墩底部固结构造的结构侧面示意图。

图5为本发明钢墩底部固结构造的钢绞线固定端环形锚板示意图。

图6为本发明钢墩底部固结构造的缓粘结预应力钢绞线及锚具连接结构示意图。

图中标记：11为钢墩，12为墩底钢靴，13为缓粘结预应力钢绞线，14为低回缩锚具，15为夹片式锚具，16为墩底承压钢板，17为剪力钉，18为钢绞线固定端环形锚板，19为包裹混凝土，20为基础承台，21为螺旋承压钢筋，22为钢靴竖向加劲肋，23为锚垫板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。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；实施例中的附图用以对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1至5所示，一种中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，包括钢墩11和基础承台20，所述钢墩11下端与基础承台20固结，在所述钢墩11底部设置有钢靴构件，所述钢靴构件与缓粘结预应力钢绞线13的一端连接，所述缓粘结预应力钢绞线13的另一端预埋固定在基础承台20内，即通过若干根缓粘结预应力钢绞线13将钢墩11底部与基础承台20进行固结，所述若干根缓粘结预应力钢绞线13沿钢墩11周边均匀布置，在本实施例中，所述基础承台的厚度不小于1.5m，混凝土强度等级不低于C40，以保证预应力钢绞线的锚固性能，所述钢墩外周的若干根缓粘结预应力钢绞线形成一层，根据具体施工工况，也可多层布设，具体应用时，钢绞线布置根数需根据墩底所受弯矩和轴力计算确定。

具体地，所述钢靴构件包括设置在钢墩11底部的墩底承压钢板16和墩底钢靴12，所述墩底钢靴12设置在墩底承压钢板16上方且与钢墩11外周边面固定连接，所述缓粘结预应力钢绞线13的上端部依次贯穿墩底承压钢板16和墩底钢靴12，并通过锚具与墩底钢靴12连接，在所述墩底承压钢板16与墩底钢靴12之间设置有若干钢靴竖向加劲肋22，所述若干钢靴竖向加劲肋22沿钢墩11周边布置，且每个钢靴竖向加劲肋22均与墩底承压钢板16、墩底钢靴12以及钢墩11固定连接，所述钢靴竖向加劲肋22在每根缓粘结预应力钢绞线13两侧成对布置，相邻两个钢靴竖向加劲肋22的间距不大于对应端锚垫板23的宽度。

其中，在所述墩底承压钢板16底部均匀布置有若干剪力钉17，所述若干剪力钉17与墩底承压钢板16焊接并延伸至基础承台20内，具体应用时，应根据受力计算确定承压钢板厚度及剪力钉数量，通过墩底承压钢板底部设置的剪力钉，进一步实现墩底固结的可靠性。为了保证钢墩11承担的荷载能够有效地传给基础承台20，本发明采用墩底承压钢板16及剪力钉17传递墩底轴力及剪力，通过张拉缓粘结预应力钢绞线13抵抗墩底弯矩。

为了提高钢墩柱脚处的防腐能力，在所述基础承台20的顶面设置有用于将钢靴构件完全包覆的包裹混凝土19，所述包裹混凝土的高度为基础承台顶面至地面以上0.15m高度，以确保锚固构造的耐久性。

如图5和6所述，所述缓粘结预应力钢绞线13的下端部通过锚具与预埋固定在基础承台20内的钢绞线固定端环形锚板18连接固定，所述钢绞线固定端环形锚板与墩底钢靴的尺寸、厚度及开孔位置一致，环形锚板设计便于施工定位，整体锚固性能更好。

具体地，所述缓粘结预应力钢绞线13的下端为固定端且通过夹片式锚具15与钢绞线固定端环形锚板18连接固定，所述缓粘结预应力钢绞线13的上端为张拉端且通过低回缩锚具14与墩底钢靴12连接固定，并采用二次张拉工艺，预埋在基础承台20内部分的缓粘结预应力钢绞线13两端分别设置有螺旋承压钢筋21。

本发明充分考虑了中小跨径刚构桥的受力特点，构造简单，受力合理且传力可靠，能满足正常使用与承载极限状态下的各类要求，技术效益显著。

如图2所示，施工时应将该锚固构造所有元件及柱脚包裹段钢筋在基础承台钢筋绑扎时预埋固定到位，然后再浇筑基础承台混凝土，且浇筑混凝土时应充分振捣，确保墩底承压钢板至钢绞线固定端环形锚板之间混凝土的密实性；在基础承台混凝土强度达到100％之后，方可张拉缓粘结预应力钢绞线，并采用二次张拉工艺，确保永存预应力达到设计要求；待钢绞线张拉完毕并锚固后，浇筑柱脚包裹混凝土。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，包括钢墩(11)和基础承台(20)，所述钢墩(11)下端与基础承台(20)固结，其特征在于：在所述钢墩(11)底部设置有钢靴构件，所述钢靴构件与缓粘结预应力钢绞线(13)的一端连接，所述缓粘结预应力钢绞线(13)的另一端预埋固定在基础承台(20)内，即通过若干根缓粘结预应力钢绞线(13)将钢墩(11)底部与基础承台(20)进行固结。

2.根据权利要求1所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：所述钢靴构件包括设置在钢墩(11)底部的墩底承压钢板(16)和墩底钢靴(12)，所述墩底钢靴(12)设置在墩底承压钢板(16)上方且与钢墩(11)外周边面固定连接，所述缓粘结预应力钢绞线(13)的上端部依次贯穿墩底承压钢板(16)和墩底钢靴(12)，并通过锚具与墩底钢靴(12)连接。

3.根据权利要求2所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：在所述墩底承压钢板(16)与墩底钢靴(12)之间设置有若干钢靴竖向加劲肋(22)，所述若干钢靴竖向加劲肋(22)沿钢墩(11)周边布置，且每个钢靴竖向加劲肋(22)均与墩底承压钢板(16)、墩底钢靴(12)以及钢墩(11)固定连接。

4.根据权利要求3所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：所述钢靴竖向加劲肋(22)在每根缓粘结预应力钢绞线(13)两侧成对布置，相邻两个钢靴竖向加劲肋(22)的间距不大于对应端锚垫板(23)的宽度。

5.根据权利要求2所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：在所述墩底承压钢板(16)底部均匀布置有若干剪力钉(17)，所述若干剪力钉(17)与墩底承压钢板(16)焊接并延伸至基础承台(20)内。

6.根据权利要求1所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：所述若干根缓粘结预应力钢绞线(13)沿钢墩(11)周边均匀布置形成至少一层。

7.根据权利要求1所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：在所述基础承台(20)的顶面设置有用于将钢靴构件完全包覆的包裹混凝土(19)。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：所述缓粘结预应力钢绞线(13)的下端部通过锚具与预埋固定在基础承台(20)内的钢绞线固定端环形锚板(18)连接固定。

9.根据权利要求8所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：所述缓粘结预应力钢绞线(13)的下端为固定端且通过夹片式锚具(15)与钢绞线固定端环形锚板(18)连接固定，所述缓粘结预应力钢绞线(13)的上端为张拉端且通过低回缩锚具(14)与墩底钢靴(12)连接固定。

10.根据权利要求9所述的中小跨径刚构桥钢墩底部固结构造，其特征在于：预埋在基础承台(20)内部分的缓粘结预应力钢绞线(13)两端分别设置有螺旋承压钢筋(21)。

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