CN103334375B - 一种桥墩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥墩，包括盖梁和墩柱，其中，所述盖梁包括：与所述墩柱固定连接的钢桁架；设置在所述钢桁架顶部的分多块预制并粘接组成整体的混凝土面板。所述钢桁架外包FRP布毡组合结构，分多块预制组成的所述混凝土面板中设置有预应力索张拉连接为一体。此种结构的桥墩盖梁利用钢桁架外包FRP布毡组合结构和分多块预制的混凝土面板形成组合结构取代了原有的钢筋混凝土的实体结构，从而降低了桥墩盖梁的自量，使其能够承受更大负荷的桥体。此外，钢桁架和预制的混凝土面板组合结构的盖梁减少了现浇混凝土使用量，从而简化了桥墩的建造过程，缩短了建造周期和难度，采用FRP结构可免养护，耐久性更高。本发明还涉及上述桥墩的施工方法。

Description

一种桥墩及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程桥梁技术领域，更具体地说，涉及一种桥墩，本发明还涉及上述桥墩的施工方法。

背景技术

钢筋混凝土柱式桥墩是目前广泛采用的轻型桥墩形式，以圆柱或方柱桥墩的结构较为多见。桥墩在沿桥宽方向上一般设置为单柱、两柱或三柱，其中又以两柱最为多见。

如图1-图3所示（以设置两柱的形式为例进行说明），现有技术中的桥墩包括盖梁01和墩柱02，其中，盖梁01设置于墩柱02之上，用于与桥体接触以对桥体进行支撑。盖梁01和墩柱02一般均采用钢筋混凝土结构，部分桥梁在盖梁01施加横向预应力，施工方法采用的是现场搭设支架并浇筑的建造方法。

上述结构的桥墩虽然能够起到对桥体的支撑作用，但是由于其完全为钢筋混凝土结构，所以此种结构的桥墩也存在着一定的缺陷：首先，完全由钢筋混凝土构成的桥墩盖梁自重较大，从而使其工作负荷也较大；其次，完全由钢筋混凝土结构构成的桥墩在建造时需要现场架设支架，不仅建造过程繁琐、周期长、难度大，而且由于支架费用较高，使得桥墩的建造成本较高，此外，还存在高空作业风险大、混凝土养护困难等缺点；再次，由于一般混凝土的微裂缝不可避免，桥墩盖梁采用横向预应力结构或无横向预应力均不能完全避免微裂缝防水的问题，常导致桥墩上的钢筋、预应力钢索和锚具锈蚀，影响结构耐久性。

因此，如何减小桥墩盖梁自重对其工作负荷的影响，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明的第一个目的在于提供一种桥墩，以减小桥墩盖梁自重对其工作负荷的影响。本发明的第二个目的在于提供上述桥墩的一种施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种桥墩，包括盖梁和墩柱，其特征在于，所述盖梁包括：

与所述墩柱的顶端固定连接的钢桁架；

设置在所述钢桁架顶部的分多块预制并粘接组成整体的混凝土面板。

优选的，所述桥墩中，所述钢桁架包括：

沿桥梁宽度方向水平设置，且分别分布于两个沿桥跨方向间隔设置，并相互平行的竖直平面上的多根上弦杆和多根下弦杆，其中所述上弦杆在竖直方向上位于所述下弦杆的上方，所述上弦杆和所述下弦杆均为方形钢管；

两端分别与位于同一竖直平面上的所述上弦杆和所述下弦杆连接的多根直腹杆，所述直腹杆均垂直于位于同一竖直平面上的所述上弦杆和所述下弦杆，且全部所述直腹杆为沿桥梁宽度方向间隔设置的方形钢管；

设置在相邻两根所述直腹杆之间，并与位于同一竖直平面上的所述上弦杆和所述下弦杆均倾斜连接的多根斜腹杆，所述斜腹杆均为钢带。

优选的，所述桥墩中，连接为一体的所述上弦杆、所述下弦杆和所述直腹杆共同构成的侧面为竖直平面，设置在此竖直平面内且位于相邻两根所述直腹杆之间的两根所述斜腹杆，分别连接由所述上弦杆、下弦杆和相邻两根所述直腹杆围成的四边形的两组对角，其中：

沿桥梁宽度方向位于同一竖直平面上的多根所述上弦杆、所述下弦杆、所述直腹杆、所述斜腹杆相连且共同构成沿桥梁宽度方向设置的钢桁片，所述钢桁片的左右两侧表面均分别通过构成所述钢桁片各杆件的侧表面，所述钢桁片沿桥跨方向间隔设置有两片。

优选的，所述桥墩中，沿桥梁宽度方向位于同一平面上的所述斜腹杆相互平行设置，位于相邻设置的两根所述直腹杆之间的两根所述斜腹杆交叉并左右间隔设置，交叉并左右间隔设置的所述斜腹杆之间设置钢垫块焊接牢固。

优选的，所述桥墩中，所述钢桁架还包括：

沿桥跨方向设置的多个横联，所述横联连接两片不同所述钢桁片上所述直腹杆与所述上弦杆、和所述直腹杆与所述下弦杆的连接部位，所述横联均为方形钢管。

优选的，所述桥墩中，所述直腹杆顶端的所述横联和底端的所述横联与两个沿桥跨方向间隔设置的两片所述钢桁片共同构成矩形框状结构，其中：

位于所述框状结构上部的所述横联的轴线通过所述上弦杆和所述直腹杆轴线的交点，位于所述框状结构下部的所述横联的轴线通过所述下弦杆和所述直腹杆轴线的交点。

优选的，所述桥墩中，所述钢桁架还包括：

设置在所述矩形框状结构的顶部和底部上的多个水平剪刀撑，设置在所述矩形框状结构顶部的所述水平剪刀撑的两端分别与位于同一水平面上的两个所述上弦杆连接，设置在所述矩形框状结构底部的所述水平剪刀撑的两端分别与位于同一水平面上的两个所述下弦杆连接，所述水平剪刀撑均为钢带。

优选的，所述桥墩中，设置在所述矩形框状结构顶部的相邻两个所述横联之间的所述水平剪刀撑，分别连接由相邻两个所述横联、两片不同所述钢桁片上的两个所述上弦杆围成的四边形的两组对角；所述矩形框状结构顶部的上下两侧表面均分别通过设置在所述矩形框状结构顶部的所述横联、所述上弦杆和所述水平剪刀撑各杆件的侧表面；设置在所述矩形框状结构底部的相邻两个所述横联之间的所述水平剪刀撑，分别连接由相邻两个所述横联、两片不同所述钢桁片上的两个所述下弦杆围成的四边形的两组对角；所述矩形框状结构底部的上下两侧表面均分别通过设置在所述矩形框状结构底部的所述横联、所述下弦杆和所述水平剪刀撑各杆件的侧表面，其中：

位于同一侧的所述水平剪刀撑相互平行，位于相邻设置的两根所述横联之间的水平剪刀撑交叉并上下间隔设置，所述交叉并上下间隔设置的水平剪刀撑之间设置钢垫块焊接牢固。

优选的，所述桥墩中，所述钢桁架还包括：

沿竖直平面设置，并位于两个所述钢桁片之间，设置在同一竖直平面上相邻两根所述直腹杆之间，分别连接不同所述钢桁片上的所述上弦杆、所述下弦杆的多个横向剪刀撑，所述横向剪刀撑均为钢带，并且:

所述横向剪刀撑表面中轴线上端通过所述矩形框状结构顶部所述横联和所述直腹杆表面中轴线的交点，所述横向剪刀撑表面中轴线下端通过所述矩形框状结构底部所述横联和所述直腹杆表面中轴线的交点；同一所述直腹杆处两侧所述横向剪刀撑交叉并间隔设置，所述横向剪刀撑之间设置钢垫块焊接牢固。

优选的，所述桥墩中，还包括设置粘贴在所述矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上的FRP布毡组合结构，所述矩形框状结构和设置在其上的所述FRP布毡组合结构共同构成钢桁架外包FRP盖梁箱体结构。

优选的，所述桥墩中，所述矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上的FRP布毡组合结构之间设置有FRP加劲肋，所述FRP加劲肋包括所述矩形框状结构两侧的腹板FRP加劲肋和所述矩形框状结构上下的顶底板FRP加劲肋，所述FRP加劲肋的两端设置有能够填补所述矩形框状结构上组件之间孔洞的FRP粘贴板，所述FRP布毡组合结构通过与所述FRP粘贴板和所述矩形框状结构各杆件表面粘接设置在所述矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上。

优选的，所述桥墩中，所述FRP布毡组合结构包括：

FRP方格布，所述FRP方格布为一层或多层；

所述FRP方格布的底面和顶面上均粘贴有FRP短切毡。

优选的，所述桥墩中，所述混凝土面板表面设置有粘接剂，且所述混凝土面板为沿桥体宽度方向设置的多块，多块所述混凝土面板均通过粘接剂连接，并通过设置在其内部的预应力索连接为一体；所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构与所述混凝土面板通过焊接在所述钢桁架上的剪力键和所述混凝土面板内的预埋钢板固定连接，并通过粘接剂固定连接所述混凝土面板下表面和FRP盖梁箱体结构的上表面，所述粘接剂为环氧树脂胶。

优选的，所述桥墩中，所述的下弦杆、上弦杆、直腹杆、斜腹杆、横联、水平剪刀撑、横向剪刀撑、和剪力键的表面以及所述矩形框状结构形成的多个外侧平面和内侧平面、所述混凝土面板的顶面上均粘贴有FRP布毡组合结构；

其中，所述下弦杆、上弦杆、直腹杆、斜腹杆、横联、水平剪刀撑、横向剪刀撑和剪力键的表面上设置的所述FRP方格布为一层，所述矩形框状结构形成的多个外侧平面和内侧平面和所述混凝土面板上设置的所述FRP方格布为多层；

所述FRP布毡组合结构具体为GFRP结构。

优选的，所述桥墩中，所述钢桁架与所述墩柱通过设置在所述FRP盖梁箱体结构内部的接头混凝土块连接，所述接头混凝土块外侧面紧邻所述混凝土面板下方的装饰板。

一种桥墩的施工方法，适用于上述任意一项所述的桥墩，包括以下步骤：

第一步：焊接所述钢桁架，并在焊接完成后的所述钢桁架上粘贴所述FRP布毡组合结构以形成所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构；

第二步：浇筑所述墩柱，所述墩柱建成后将所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构吊装至所述墩柱的顶部，并浇筑所述接头混凝土块；

第三步：所述接头混凝土块达到设计强度后，在所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构的顶部固定设置多块所述混凝土面板，通过焊接钢桁架上的剪力键连接所述混凝土面板内的预埋钢板，并通过粘接剂连接固定所述混凝土面板在FRP盖梁箱体结构的上表面；

第四步：将所有分多块预制的所述混凝土面板粘贴连接为整体，并在所有所述混凝土面板的顶面上粘贴所述FRP布毡组合结构以形成整体结构；

第五步：当所述混凝土面板的粘贴强度达到要求后，张拉所述混凝土面板内的预应力索；

第六步：在所述混凝土面板上设置与桥体接触的支座垫石和防撞挡块，所述桥墩施工工作完成。

本发明提供的桥墩中，其盖梁部分包括钢桁架和混凝土面板，其中钢桁架与墩柱连接，混凝土面板设置在钢桁架的顶端。此种结构的桥墩利用钢桁架和混凝土面板取代了原有的钢筋混凝土的实体结构，从而较大程度的降低了桥墩盖梁的自量，桥墩通过降低自重的方式减小其对自身工作负荷的影响，使其能够承受更大负荷的桥体。此外，钢桁架和预制的混凝土面板组合结构的盖梁减少了现浇混凝土使用量，从而简化了桥墩的建造过程，缩短了建造周期和难度，采用FRP结构可免养护，耐久性更高。本发明还提供了上述桥墩的一种施工方法，其与原有施工方式相比，因为减少了架设支架的数量和高度，从而降低了建造成本，避免了高空作业的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为现有技术钢筋混凝土柱式桥墩的立面构造图；

图2为图1的A-A剖视图（现有技术钢筋混凝土柱式桥墩侧面构造图）；

图3为现有技术钢筋混凝土柱式桥墩的俯视面构造图；

图4为本发明实施例提供的桥墩的主视图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为图4的B-B剖视图；

图7为图4的C-C剖视图；

图8为本发明实施例提供的桥墩的俯视图；

图9为本发明实施例提供的桥墩的混凝土面板和预应力索平面布置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的桥墩的钢桁架的主视图；

图11为图10的A-A剖视图；

图12为图10的B-B剖视图；

图13为图11的C-C剖视图；

图14为图11的D-D剖视图；

图15为本发明实施例提供的桥墩的钢桁架俯视图；

图16为本发明实施例提供的桥墩的钢桁架的顶面示意图；

图17为本发明实施例提供的桥墩的钢桁架的底面示意图；

图18为本发明实施例提供的桥墩的墩柱上接头混凝土块与钢桁架配合的示意图；

图19为本发明实施例提供的桥墩的墩柱上接头混凝土块与钢桁架配合的前立面示意图；

图20为本发明实施例提供的桥墩的墩柱上接头混凝土块与钢桁架配合的后立面示意图；

图21为本发明实施例提供的桥墩的墩柱上接头混凝土块与钢桁架配合的侧立面示意图；

图22为本发明实施例提供的桥墩的混凝土面板预制节段划分示意图。

附图中标记如下：

01-盖梁、02-墩柱；

1-下弦杆、2-上弦杆、3-直腹杆、4-斜腹杆、5-横联、6-水平剪刀撑、7-横向剪刀撑、8-腹板FRP加劲肋、9-顶底板FRP加劲肋、10-FRP布毡组合结构、11-剪力键、12-混凝土面板、13-预应力索、14-墩柱、15-接头混凝土块。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种桥墩，以减小桥墩盖梁自重对其工作负荷的影响。本发明的第二个目的在于提供上述桥墩的一种施工方法。

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，所描述的实施例仅仅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。

在本实施例中，为了便于描述，下述内容中的横向即为沿桥宽的方向，“上”、“下”即为沿桥高的方向，“左”、“右”即为沿桥跨的方向，其中沿桥跨的方向也为沿桥长的方向。

请参阅图4-图22，本发明实施例提供的桥墩，包括盖梁和墩柱14，其中，盖梁包括：与墩柱14的上端固定连接的钢桁架；设置在钢桁架顶部的分多块预制并粘接组成整体的混凝土面板12。

本实施例提供的桥墩中，其盖梁部分包括钢桁架和混凝土面板12，其中钢桁架与墩柱14连接，混凝土面板12设置在钢桁架的顶端，此种结构的桥墩盖梁利用钢桁架和预制的混凝土面板12组合结构取代了原有的钢筋混凝土的实体结构，从而较大程度的降低了桥墩盖梁的自重，通过降低盖梁自重的方式减小其对自身工作负荷的影响，使其能够承受更大负荷的桥体。此外，钢桁架和预制的混凝土面板12组合结构的盖梁减少了现浇混凝土使用量，从而简化了桥墩的建造过程，缩短了建造周期和难度，使养护更加方便，耐久性更高。

本实施例提供的桥墩，具体的，钢桁架包括：

沿桥梁宽度方向水平设置，且分别分布于两个沿桥跨方向间隔设置相互平行的竖直平面上的多根位于平面上方的上弦杆2和位于平面下方的下弦杆1，

更具体的，所述上弦杆2和下弦杆1为钢箱即方形钢管；

本实施例提供的桥墩，具体的，钢桁架还包括：

上端连接同一竖直平面上的所述上弦杆2，下端连接此竖直平面上的下弦杆1，并与上弦杆2和下弦杆1均垂直且沿桥梁宽度方向间隔设置的多根直腹杆3，

更具体的，直腹杆3为钢箱即方形钢管；

本实施例提供的桥墩，具体的，钢桁架还包括：

沿桥梁宽度方向设置在同一竖直平面上，并位于相邻设置的两根所述直腹杆3之间，且与上弦杆2和下弦杆1均倾斜连接的多根斜腹杆4；

更具体的，斜腹杆4均为钢带。

本实施例提供的桥墩，连接为一体的上弦杆2、下弦杆1和直腹杆3共同构成的侧面为竖直平面，设置在此竖直平面内且位于相邻两根直腹杆3之间的两根斜腹杆4，分别连接由上弦杆2、下弦杆1和相邻两根直腹杆3围成的四边形的两组对角，即斜腹杆4左侧（或右侧）表面轴线的上端通过上弦杆2和直腹杆3左侧（或右侧）表面轴线的交点，斜腹杆4左侧（或右侧）表面轴线的下端通过下弦杆1和直腹杆3左侧（或右侧）轴线的交点；沿桥梁宽度方向位于同一平面上的斜腹杆4相互平行设置，位于相邻设置的两根直腹杆3之间的两根斜腹杆4交叉并左右间隔设置，交叉并左右间隔设置的斜腹杆4之间设置钢垫块焊接牢固。

本实施例提供的桥墩，位于同一竖直平面上的多根上弦杆2、下弦杆1、直腹杆3、左侧面斜腹杆4和右侧面斜腹杆4相连，且共同构成沿桥梁宽度方向设置的钢桁片，钢桁片的左右两侧表面均分别通过构成钢桁片各杆件的侧表面，即各杆件在其横截面的最外端共同构成的两个平面为钢桁片的两个侧表面，并且钢桁片沿桥跨方向间隔设置有两片；

需要说明的是，本实施例钢桁架高200厘米，直腹杆3间距200厘米。两片钢桁片横向相距200厘米。下弦杆1、上弦杆2、直腹杆3可以采用高50厘米宽30厘米厚度16毫米的钢箱即方形钢管，所述钢箱由厚度16毫米的钢板焊接，箱内根据计算设置加劲肋，也可采用U型和H型钢加焊钢板和加劲肋制作。斜腹杆4可以采用高30厘米厚度40毫米的钢板即钢带。墩柱14直径为200厘米。当然也可以根据不同的桥梁采用其他尺寸。

本实施例提供的桥墩，具体的，钢桁架还包括：

沿桥跨方向设置的多个横联5，该横联5的一端与直腹杆3上端处的上弦杆2连接且垂直，另一端与直腹杆3下端处的下弦杆1连接且垂直。

具体的，横联5为钢箱即方形钢管；

本实施例提供的桥墩，直腹杆3上端的横联5和下端的横联5与两个沿桥跨方向间隔设置的钢桁片共同构成矩形框状结构。

本实施例提供的桥墩，位于框状结构上部的横联5的轴线通过上弦杆2和直腹杆3轴线的交点，位于框状结构下部的横联5的轴线通过下弦杆1和直腹杆3轴线的交点。

需要说明的是，矩形框状结构高和宽均为200厘米，腹板厚30厘米顶板和底板厚50厘米，矩形框状结构的外部框高为250厘米框宽为230厘米，矩形框状结构的内部框高为150厘米框宽为170厘米。横联5可以采用高50厘米宽30厘米厚度16毫米的钢箱即方形钢管，所述钢箱由厚度16毫米的钢板焊接，箱内根据计算设置加劲肋，也可采用U型和H型钢加焊钢板和加劲肋制作。当然也可以根据不同的桥梁采用其他尺寸。

本实施例提供的桥墩，钢桁架还包括：

设置在矩形框状结构的顶面和底面上的多个水平剪刀撑6。

本实施例提供的桥墩，设置在矩形框状结构顶部的水平剪刀撑6的两端分别与位于同一水平面上的两个上弦杆2连接，设置在矩形框状结构底部的水平剪刀撑6的两端分别与位于同一水平面上的两个下弦杆1连接。

更具体的，所述水平剪刀撑6均为钢带；

本实施例提供的桥墩，设置在矩形框状结构顶部的相邻两个横联5之间的水平剪刀撑6，分别连接由相邻两个横联5、两片不同钢桁片上的两个上弦杆2围成的四边形的两组对角，即矩形框状结构顶部的水平剪刀撑6上表面（或下表面）中轴线通过上弦杆2和横联5上表面（或下表面）中轴线的交点，矩形框状结构底部上的水平剪刀撑6上表面（或下表面）中轴线通过下弦杆1和横联5上表面（或下表面）中轴线的交点；位于同一侧的水平剪刀撑6相互平行，位于相邻设置的两根横联5之间的水平剪刀撑6交叉并上下间隔设置，交叉并上下间隔设置的水平剪刀撑6之间设置钢垫块焊接牢固。

其中，矩形框状结构顶部的上下两侧表面均分别通过设置在矩形框状结构顶部的横联5、上弦杆2和水平剪刀撑6各杆件的侧表面，即横联5、上弦杆2和水平剪刀撑6各杆件的侧表面在其横截面的最外端共同构成的两个平面为矩形框状结构顶部的上侧和下侧表面，同理，矩形框状结构底部的上下两侧表面均分别通过设置在矩形框状结构底部的所述横联5、下弦杆1和水平剪刀撑6各杆件的侧表面。

本实施例提供的桥墩，钢桁架还包括：

沿竖直平面设置，并位于两个钢桁片之间，设置在两片钢桁片之间的多个横向剪刀撑7，每个该横向剪刀撑7均位于相邻两根直腹杆3之间，所有横向剪刀撑7的一端均与其中一个钢桁片的上弦杆2连接，另一端均与另一钢桁片的下弦杆1连接，从而形成空间支撑结构。

更具体的，横向剪刀撑7为钢带；

本实施例提供的桥墩，横向剪刀撑7表面中轴线上端通过横联5和直腹杆3表面中轴线的交点，横向剪刀撑7表面中轴线下端通过横联5和直腹杆3表面中轴线的交点；同一直腹杆3两侧横向剪刀撑7交叉并间隔设置，两个相邻横向剪刀撑7之间设置钢垫块焊接牢固。

需要说明的是，水平剪刀撑6和横向剪刀撑7可以采用高30厘米厚度40毫米的钢板即钢带。当然也可以根据不同的桥梁采用其他尺寸。

本实施例提供的桥墩，盖梁下部的钢桁架由两片钢桁片组成，钢桁片包括下弦杆1、上弦杆2、直腹杆3和斜腹杆4。直腹杆3和斜腹杆4上端和上弦杆2相连，其下端和下弦杆1相连，焊接形成整体的钢桁片骨架。

另外，下弦杆1、上弦杆2、直腹杆3和斜腹杆4外壁粘贴一层FRP布或FRP布毡组合结构10以防锈。

本实施例提供的桥墩，还包括设置粘贴在矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上的FRP布毡组合结构10，钢桁架和设置在其上的FRP布毡组合结构10共同构成钢桁架外包FRP盖梁箱体结构。

本实施例提供的桥墩，矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上的FRP布毡组合结构10之间设置有FRP加劲肋，所述FRP加劲肋包括所述矩形框状结构两侧的腹板FRP加劲肋8和所述矩形框状结构上下的顶底板FRP加劲肋9，FRP加劲肋的两端设置有能够填补钢桁片上组件之间孔洞的FRP粘贴板，FRP布毡组合结构10通过与FRP粘贴板和所述矩形框状结构各杆件表面粘接设置在矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上。

本发明实施例提供的所述FRP布毡组合结构10具体包括：FRP方格布，所述FRP方格布为一层或多层；FRP方格布的底面和顶面上均粘贴有FRP短切毡。

本发明实施例提供的桥墩，下弦杆1、上弦杆2、直腹杆3、斜腹杆4、横联5、水平剪刀撑6、横向剪刀撑7、和剪力键11的表面以及矩形框状结构形成的多个外侧平面和内侧平面、混凝土面板12的顶面上均粘贴有FRP布毡组合结构10；

其中，所述上弦杆2、下弦杆1、直腹杆3、斜腹杆4、横联5、水平剪刀撑6、横向剪刀撑7和剪力键11的表面上设置的所述FRP方格布为一层防锈，矩形框状结构形成的多个外侧平面和内侧平面、混凝土面板12上设置的FRP方格布为多层；FRP布毡组合结构10具体为GFRP结构。

本发明实施例提供的桥墩，在钢桁片骨架两侧表面设置粘贴有FRP布毡组合结构10，形成钢桁骨架外包FRP腹板，钢桁骨架外包FRP腹板内设置有腹板FRP加劲肋8，腹板FRP加劲肋8两侧设置FRP粘贴板填满钢桁片骨架上个组件之间形成的孔洞，进而形成一个腹板矩形支承面，FRP布毡组合结构10粘贴在腹板矩形支承面上。

本发明实施例提供的桥墩，在由上弦杆2、水平剪刀撑6和横联5组成的顶部平面的上下表面上，设置粘贴有FRP布毡组合结构10，形成钢桁骨架外包FRP顶板。钢桁骨架外包FRP顶板内设置有顶底板FRP加劲肋9，顶底板FRP加劲肋9上下设置FRP板填满空间桁架顶部平面的孔洞形成一个顶板矩形支承面，FRP布毡组合结构10粘贴在顶板矩形支承面上。

本发明实施例提供的桥墩，在由下弦杆1、水平剪刀撑6和横联5组成的底部平面的上下表面设置粘贴有FRP布毡组合结构10，形成钢桁骨架外包FRP底板，钢桁骨架外包FRP底板内设置有顶底板FRP加劲肋9，顶底板FRP加劲肋9上下设置FRP板填满所述空间桁架底部平面的孔洞形成一个底板矩形支承面，FRP布毡组合结构10粘贴在底板矩形支承面上。

本发明实施例提供的桥墩，由钢桁骨架外包FRP顶板、钢桁骨架外包FRP底板和钢桁骨架外包FRP腹板组成钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构。

本发明实施例提供的桥墩，在上弦杆2上方设置剪力键11。剪力键11和上弦杆2焊接牢固。在钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构上部表面设置有混凝土面板12。剪力键11和混凝土面板12的预埋钢板连接。钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构上表面和盖梁混凝土面板12下表面设置粘结剂粘接牢固。

需要说明的是，剪力键11可以采用高30厘米宽50厘米厚度40毫米的钢板。当然也可以根据不同的桥梁采用其他尺寸。

另外，剪力键11外壁粘贴一层FRP布防锈。

本实施例提供的桥墩，包括盖梁和墩柱14，盖梁的下部设置有钢桁架，钢桁架上部设置有混凝土面板12，混凝土面板12内设置有预应力索13，沿桥宽方向由多块混凝土面板12组成的承重板通过板内设置的预应力张拉连成整体。墩柱14可以为外包FRP外壳的钢筋混凝土结构。

所述混凝土面板12表面设置有粘接剂，且所述混凝土面板12为沿桥体宽度方向设置的多块，多块所述混凝土面板12均通过粘接剂和设置在其内部的预应力索13连接为一体；所述矩形框状结构与所述混凝土面板12通过焊接在所述钢桁架上的剪力键11和粘接剂固定连接，所述粘接剂为环氧树脂胶。

需要说明的是，混凝土面板12厚50厘米，桥宽方向分为三块，每块长4米，其中端部预制块15吨左右，中部预制块12吨左右。墩柱14直径为200厘米，外包FRP外壳厚15厘米，当然也可以根据不同的桥梁采用其他尺寸。

本发明实施例提供的桥墩，混凝土面板12沿桥宽横向分块设置，在分块设置的接缝和上表面涂刷粘结剂，并在上面设置一层FRP布毡组合结构10粘接成一体。

本发明实施例提供的桥墩，FRP布毡组合结构10包括FRP方格布且FRP方格布的两个表面均粘贴有FRP短切毡，FRP方格布和FRP短切毡间通过粘结剂粘贴固化形成FRP布毡组合结构10。

本发明实施例提供的桥墩，FRP布毡组合结构10包括一层或者多层FRP方格布。

本发明实施例提供的桥墩，在钢桁架各组成杆件和剪力键11的表面设置粘贴的FRP布毡组合结构10包括一层FRP方格布。

在钢桁骨架外包FRP顶板、钢桁骨架外包FRP底板、钢桁骨架外包FRP腹板和混凝土面板12上设置粘贴的FRP布毡组合结构10包括两层FRP方格布。

本发明实施例提供的桥墩，FRP布毡组合结构10具体均为GFRP结构。

本发明实施例提供的桥墩，粘结剂为环氧树脂胶。

本发明实施例提供的钢桁架混凝土组合结构轻型桥墩，墩柱14和钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构之间设置接头混凝土块15。接头混凝土块15一端位于钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构桥宽横向最外端侧面处，另一端位于墩柱14的外壁侧面处。接头混凝土块15高度按满足所述墩柱14钢筋锚固长度大于钢筋直径的40倍计算确定。盖梁上半部的混凝土面板12组拼块件的端部块件桥宽横向最外端侧面处设置一装饰板。装饰板下端沿至接头混凝土块15顶面。装饰板和混凝土面板12为一整体预制结构。

需要说明的是，接头混凝土块15的高度可以采用高125厘米，装饰板可以采用高175厘米厚度25厘米的钢筋混凝土。如此设置，端部总高度为300厘米，刚好与钢桁架和混凝土面板12总高度300厘米一致，确保了外形美观。当然也可以根据不同的桥梁采用其他尺寸。

FRP布毡组合结构10包括FRP方格布且FRP方格布的两个表面均粘贴有FRP短切毡，FRP方格布和FRP短切毡间通过粘结剂粘贴固化形成FRP布毡组合结构10。

需要说明的是，FRP为FiberReinforcedPolymer英文缩写，即纤维增强复合材料。当FRP采用玻璃纤维时，纤维增强复合材料称为GFRP（GlassFiberReinforcedPolymer，常称玻璃钢），当采用碳纤维时纤维增强复合材料时称为CFRP（CarbonFiberReinforcedPolymer，碳纤维增强复合材料），并且GFRP和CFRP统称为FRP。玻璃纤维抗拉强度1000MPa左右，环氧树脂胶抗拉强度60MPa左右，玻璃纤维和环氧树脂胶粘贴后形成的GFRP结构强度可达到300MPa左右与钢结构的强度接近。

钢桁架各杆件和剪力键11外壁上表面的两侧表面上的FRP布毡组合结构10为一层FRP方格布，并且一层FRP方格布两表面均设置有一层FRP短切毡，FRP方格布与FRP短切毡之间相互通过环氧树脂胶依次粘贴形成一个整体。一层FRP布毡组合结构10厚度仅为3mm。

优选地，FRP布毡组合结构10可以具体为GFRP结构，即FRP方格布为GFRP方格布，FRP短切毡为GFRP短切毡。与碳纤维相比，玻璃纤维的造价较低，更加经济，而且GFRP防水性能好，施工可塑性好，因此GFRP是混凝土结构提高抗裂防水性能较合适的复合结构材料。

本发明实施例还提供了上述桥墩的一种施工方法，其包括步骤：

第一步：在工厂制作盖梁下半部的钢桁架，焊接牢固，完成钢桁架的各杆件和剪力键11外包FRP防锈工作，在钢桁架的两钢桁片两侧面、钢桁架的顶面和底面的上下两侧分别粘贴FRP布毡组合结构10，形成钢桁骨架外包FRP顶板、钢桁骨架外包FRP底板和钢桁骨架外包FRP腹板，组成钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构工厂成品即框状结构。预制盖梁上半部的混凝土面板12组拼块件，预留混凝土面板12中预应力索13的管道，运输到工地。

第二步：完成墩柱14的施工，采用吊装设备整体安装钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构，浇筑墩柱14和钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构接头混凝土块。

第三步：当接头混凝土块15达到设计强度后，在钢桁骨架外包FRP盖梁箱体结构上部表面安装混凝土面板12预制块件。两结合表面上通过涂刷环氧树脂粘接。将上弦杆2上方设置的剪力键11和混凝土面板12的预埋钢板焊接牢固。

第四步：在混凝土面板12上和预制块件接缝中涂刷环氧树脂，其上再粘贴一层设置的FRP布毡组合结构10形成整体的混凝土面板12。

第五步：粘接剂达到设计强度后，张拉混凝土面板12中设置的预应力。

第六步：完成盖梁混凝土面板12上部支座垫石和防撞挡块的施工，施工工作完成。

本发明实施例提供的上述桥墩的施工方法，其与原有施工方式相比，因为减少了架设支架的数量和高度，从而降低了建造成本，避免了高空作业的风险。

本实施例提供的上述施工方法，还节省了模板，减轻了施工自重。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种桥墩，包括盖梁和墩柱(14)，其特征在于，所述盖梁包括：

与所述墩柱(14)的顶端固定连接的钢桁架；

所述钢桁架包括：

沿桥梁宽度方向水平设置，且分别分布于两个沿桥跨方向间隔设置，并相互平行的竖直平面上的多根上弦杆(2)和多根下弦杆(1)，其中所述上弦杆(2)在竖直方向上位于所述下弦杆(1)的上方，所述上弦杆(2)和所述下弦杆(1)均为方形钢管；

两端分别与位于同一竖直平面上的所述上弦杆(2)和所述下弦杆(1)连接的多根直腹杆(3)，所述直腹杆(3)均垂直于位于同一竖直平面上的所述上弦杆(2)和所述下弦杆(1)，且全部所述直腹杆(3)为沿桥梁宽度方向间隔设置的方形钢管；

设置在相邻两根所述直腹杆(3)之间，并与位于同一竖直平面上的所述上弦杆(2)和所述下弦杆(1)均倾斜连接的多根斜腹杆(4)，所述斜腹杆(4)均为钢带；

设置在所述钢桁架顶部的分多块预制并粘接组成整体的混凝土面板(12)。

2.根据权利要求1所述的桥墩，其特征在于，连接为一体的所述上弦杆(2)、所述下弦杆(1)和所述直腹杆(3)共同构成的侧面为竖直平面，设置在此竖直平面内且位于相邻两根所述直腹杆(3)之间的两根所述斜腹杆(4)，分别连接由所述上弦杆(2)、下弦杆(1)和相邻两根所述直腹杆(3)围成的四边形的两组对角，其中：

沿桥梁宽度方向位于同一竖直平面上的多根所述上弦杆(2)、所述下弦杆(1)、所述直腹杆(3)、所述斜腹杆(4)相连且共同构成沿桥梁宽度方向设置的钢桁片，所述钢桁片的左右两侧表面均分别通过构成所述钢桁片各杆件的侧表面，所述钢桁片沿桥跨方向间隔设置有两片。

3.根据权利要求2所述的桥墩，其特征在于，沿桥梁宽度方向位于同一平面上的所述斜腹杆(4)相互平行设置，位于相邻设置的两根所述直腹杆(3)之间的两根所述斜腹杆(4)交叉并左右间隔设置，交叉并左右间隔设置的所述斜腹杆(4)之间设置钢垫块焊接牢固。

4.根据权利要求2所述的桥墩，其特征在于，所述钢桁架还包括：

沿桥跨方向设置的多个横联(5)，所述横联(5)连接两片不同所述钢桁片上所述直腹杆(3)与所述上弦杆(2)、和所述直腹杆(3)与所述下弦杆(2)的连接部位，所述横联(5)均为方形钢管。

5.根据权利要求4所述的桥墩，其特征在于，所述直腹杆(3)顶端的所述横联(5)和底端的所述横联(5)与两个沿桥跨方向间隔设置的两片所述钢桁片共同构成矩形框状结构，其中：

位于所述框状结构上部的所述横联(5)的轴线通过所述上弦杆(2)和所述直腹杆(3)轴线的交点，位于所述框状结构下部的所述横联(5)的轴线通过所述下弦杆(1)和所述直腹杆(3)轴线的交点。

6.根据权利要求5所述的桥墩，其特征在于，所述钢桁架还包括：

设置在所述矩形框状结构的顶部和底部上的多个水平剪刀撑(6)，设置在所述矩形框状结构顶部的所述水平剪刀撑(6)的两端分别与位于同一水平面上的两个所述上弦杆(2)连接，设置在所述矩形框状结构底部的所述水平剪刀撑(6)的两端分别与位于同一水平面上的两个所述下弦杆(1)连接，所述水平剪刀撑(6)均为钢带。

7.根据权利要求6所述的桥墩，其特征在于，设置在所述矩形框状结构顶部的相邻两个所述横联(5)之间的所述水平剪刀撑(6)，分别连接由相邻两个所述横联(5)、两片不同所述钢桁片上的两个所述上弦杆(2)围成的四边形的两组对角；所述矩形框状结构顶部的上下两侧表面均分别通过设置在所述矩形框状结构顶部的所述横联(5)、所述上弦杆(2)和所述水平剪刀撑(6)各杆件的侧表面；设置在所述矩形框状结构底部的相邻两个所述横联(5)之间的所述水平剪刀撑(6)，分别连接由相邻两个所述横联(5)、两片不同所述钢桁片上的两个所述下弦杆(1)围成的四边形的两组对角；所述矩形框状结构底部的上下两侧表面均分别通过设置在所述矩形框状结构底部的所述横联(5)、所述下弦杆(1)和所述水平剪刀撑(6)各杆件的侧表面，其中：

位于同一侧的所述水平剪刀撑(6)相互平行，位于相邻设置的两根所述横联(5)之间的水平剪刀撑(6)交叉并上下间隔设置，所述交叉并上下间隔设置的水平剪刀撑(6)之间设置钢垫块焊接牢固。

8.根据权利要求5所述的桥墩，其特征在于，所述钢桁架还包括：

沿竖直平面设置，并位于两个所述钢桁片之间，设置在同一竖直平面上相邻两根所述直腹杆(3)之间，分别连接不同所述钢桁片上的所述上弦杆(2)、所述下弦杆(1)的多个横向剪刀撑(7)，所述横向剪刀撑(7)均为钢带，并且:

所述横向剪刀撑(7)表面中轴线上端通过所述矩形框状结构顶部所述横联(5)和所述直腹杆(3)表面中轴线的交点，所述横向剪刀撑(7)表面中轴线下端通过所述矩形框状结构底部所述横联(5)和所述直腹杆(3)表面中轴线的交点；同一所述直腹杆(3)处两侧所述横向剪刀撑(7)交叉并间隔设置，所述横向剪刀撑(7)之间设置钢垫块焊接牢固。

9.根据权利要求5所述的桥墩，其特征在于，还包括设置粘贴在所述矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上的FRP布毡组合结构(10)，所述矩形框状结构和设置在其上的所述FRP布毡组合结构(10)共同构成钢桁架外包FRP盖梁箱体结构。

10.根据权利要求9所述的桥墩，其特征于在，所述矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上的FRP布毡组合结构(10)之间设置有FRP加劲肋，所述FRP加劲肋包括所述矩形框状结构两侧的腹板FRP加劲肋(8)和所述矩形框状结构上下的顶底板FRP加劲肋(9)，所述FRP加劲肋的两端设置有能够填补所述矩形框状结构上组件之间孔洞的FRP粘贴板，所述FRP布毡组合结构(10)通过与所述FRP粘贴板和所述矩形框状结构各杆件表面粘接设置在所述矩形框状结构形成的框外侧表面和框内侧表面上。

11.根据权利要求9所述的桥墩，其特征在于，所述FRP布毡组合结构(10)包括：

FRP方格布，所述FRP方格布为一层或多层；

所述FRP方格布的底面和顶面上均粘贴有FRP短切毡。

12.根据权利要求9所述的桥墩，其特征在于，所述混凝土面板(12)表面设置有粘接剂，且所述混凝土面板(12)为沿桥体宽度方向设置的多块，多块所述混凝土面板(12)均通过粘接剂连接，并通过设置在其内部的预应力索(13)连接为一体；所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构与所述混凝土面板(12)通过焊接在所述钢桁架上的剪力键(11)和所述混凝土面板(12)内的预埋钢板固定连接，并通过粘接剂固定连接所述混凝土面板(12)下表面和FRP盖梁箱体结构的上表面，所述粘接剂为环氧树脂胶。

13.根据权利要求12述所的桥墩，其特征在于，所述的下弦杆(1)、上弦杆(2)、直腹杆(3)、斜腹杆(4)、横联(5)、水平剪刀撑(6)、横向剪刀撑(7)、和剪力键(11)的表面以及所述矩形框状结构形成的多个外侧平面和内侧平面、所述混凝土面板(12)的顶面上均粘贴有FRP布毡组合结构(10)；

其中，所述下弦杆(1)、上弦杆(2)、直腹杆(3)、斜腹杆(4)、横联(5)、水平剪刀撑(6)、横向剪刀撑(7)和剪力键(11)的表面上设置的所述FRP方格布为一层，所述矩形框状结构形成的多个外侧平面和内侧平面和所述混凝土面板(12)上设置的所述FRP方格布为多层；

所述FRP布毡组合结构(10)具体为GFRP结构。

14.根据权利要求12或13所述的桥墩，其特征在于，所述钢桁架与所述墩柱通过设置在所述FRP盖梁箱体结构内部的接头混凝土块(15)连接，所述接头混凝土块(15)外侧面紧邻所述混凝土面板(12)下方的装饰板。

15.一种桥墩的施工方法，适用于上述1-14中任意一项所述的桥墩，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：焊接所述钢桁架，并在焊接完成后的所述钢桁架上粘贴FRP布毡组合结构(10)以形成所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构；

第二步：浇筑所述墩柱，所述墩柱建成后将所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构吊装至所述墩柱的顶部，并浇筑接头混凝土块(15)；

第三步：所述接头混凝土块(15)达到设计强度后，在所述钢桁架外包FRP盖梁箱体结构的顶部固定设置多块所述混凝土面板(12)，通过焊接钢桁架上的剪力键(11)连接所述混凝土面板(12)内的预埋钢板，并通过粘接剂连接固定所述混凝土面板(12)在FRP盖梁箱体结构的上表面；

第四步：将所有分多块预制的所述混凝土面板(12)粘贴连接为整体，并在所有所述混凝土面板(12)的顶面上粘贴所述FRP布毡组合结构(10)以形成整体结构；

第五步：当所述混凝土面板(12)的粘贴强度达到要求后，张拉所述混凝土面板(12)内的预应力索(13)；

第六步：在所述混凝土面板(12)上设置与桥体接触的支座垫石和防撞挡块，所述桥墩施工工作完成。