CN104060527A - 包覆rpc防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法。水中墩由于水位变幅区冻融交替发生，易造成表面剥蚀。本发明自下而上依次为钻孔桩、承台和混凝土墩身，混凝土墩身下部包覆RPC预制板，由单板拼接封闭组成，底端与承台的连接处的外侧浇筑有防护混凝土块，防护混凝土块中预埋有封闭箍筋和三根环形钢筋；RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢，相邻两块RPC拼接单板拼接后预留缝隙，通过在两道预埋角钢内侧焊接连接钢板完成拼接，缝隙内填充有密封胶。本发明采用RPC预制板作为水中桥墩防护隔离层，保护主体混凝土免受冻融破坏，解决严寒地区耐久性设计中关键的混凝土抗冻融问题，大幅节约投资，更为经济合理。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法。
背景技术
我国的东北地区，冬季寒冷漫长，最冷月平均气温在-13.5～-17.5℃，极端最低气温达-39.5℃，属于严寒地区，而且沿线水网发达、河流众多，较大河流有万泉河、凡河、辽河、马仲河、东辽河、新开河、伊通河、饮马河、第二松花江、拉林河、运梁河等，均属常年有水河流，不同季节间水位变幅明显，东北某铁路跨越上述河流桥梁有二十余座，水中桥墩较多，根据分析判断及实际调查，在水位变幅区由于冻融交替发生，极易造成混凝土表面剥蚀。根据既有线桥涵工程的调查及沿线公务部门反映，存在明显的混凝土冻融破坏问题，这不仅会增加使用过程中的维护整修费用，必要时需进行工程整治，不但影响工程的正常使用，而且会过早结束结构的使用年限，造成严重的资源浪费，因此，混凝土抗冻融耐久性成为必须解决的问题。
现有的方法有两种：
1、增加混凝土添加剂
在混凝土中掺入特殊研制的添加剂，通过提高混凝土的致密性以期达到抗冻融效果，但在一些有此类要求的工程中的实际应用效果并不理想。这种类型的添加剂往往需要增加水泥用量，如施工中搅拌不均，易使混凝土产生裂纹，反而影响混凝土的耐久性。
2、外包钢板
在有些寒冷地区采用了外包钢板的方法，施工简便，对钢板也采取了一定的防绣措施，但仍存在工程投资较大，而且钢板易锈蚀影响其外观及耐久性，实际实施效果不理想，需要新的思路、新方法解决存在问题。
内容
本发明的目的是提供一种包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法，有效保护桥梁水中墩主体混凝土免受冻融破坏。
本发明所采用的技术方案是：
包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，自下而上依次为钻孔桩、承台和混凝土墩身，其特征在于：
混凝土墩身下部环周包覆RPC预制板，RPC预制板由若干平板形的RPC拼接单板和弧板形的RPC拼接单板拼接封闭组成；
RPC预制板底端与承台的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混凝土块，防护混凝土块中预埋有封闭箍筋和三根环形钢筋，环形钢筋布置在封闭箍筋的角点位置。
RPC拼接单板的厚度为4cm，外侧光滑，内侧拉毛，底端沉入承台顶面下2cm。
RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢，相邻两块RPC拼接单板拼接后预留缝隙，通过在两道预埋角钢内侧焊接连接钢板完成拼接，缝隙内填充有密封胶。
两道预埋角钢之间的角钢缝隙宽度为2cm；
相邻两块RPC拼接单板的缝隙宽度为1cm。
两道预埋角钢两侧设置有伸入RPC拼接单板的预埋钢筋，呈直线，且端部弯回。
两道预埋角钢总布置宽度大于连接钢板的宽度，连接钢板端部与两道预埋角钢焊接后形成角焊缝。
包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构的施工方法，其特征在于：
步骤一：现场施做钻孔桩及承台后，在承台顶面施做混凝土墩身的钢模板；
步骤二：在工厂预制RPC拼接单板，于RPC拼接单板端部的内棱预制一道预埋角钢，预埋角钢内侧预制一根端部弯曲的预埋钢筋；
步骤三：把预制好的RPC拼接单板运至现场，置于钢模板内壁，在相邻两块RPC拼接单板的两道预埋角钢上焊接一块连接钢板，完成连接拼装；
步骤四：在钢模板内浇筑混凝土，施做混凝土墩身；
步骤五：待混凝土墩身成型达到强度后，拆除钢模板，露出RPC预制板，在相邻两块RPC拼接单板之间的缝隙和角钢缝隙内填充密封胶；
步骤六：于RPC预制板底端与承台的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混凝土块，防护混凝土块中预埋封闭箍筋和三根环形钢筋。
本发明具有以下优点：
本发明针对环境采用抗冻融性能良好RPC（Reactive Powder Concrete，活性粉末混凝土）板作为水中桥墩防护隔离层，利用该材料的超高抗渗性与抗冻融性能，以保护主体混凝土免受冻融破坏，解决严寒地区耐久性设计中关键的混凝土抗冻融问题。
另外，一个实体墩采用外包RPC板比采用耐候钢板节约2.1万元，全线共有约130个桥墩需要进行防冻融设计，因此全线采用外包RPC板可节约投资数百万元，比采用外包耐候钢方案更经济，而且不会锈蚀耐久性更好，颜色与混凝土相近，外观效果更佳，最为重要的是RPC板比外包钢板耐久性更好，可以在工程整个生命周期内起到保护作用，所的方法比现有技术更为经济合理。
附图说明
图1为本发明立面图。
图2为B处大样图。
图3为I-I截面图。
图4为A处大样图。
图5为弧板形RPC拼接单板和平板形RPC拼接单板的立面图和截面图。
图中，1-承台，2-RPC预制板，3-混凝土墩身，4-封闭箍筋，5-环形钢筋，6-防护混凝土块，7-预埋钢筋，8-密封胶，9-预埋角钢，10-角焊缝，11-连接钢板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明所涉及的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，如图1所示，自下而上依次为钻孔桩、承台1和混凝土墩身3，混凝土墩身3下部环周包覆RPC预制板2，RPC预制板2由若干平板形的RPC拼接单板和弧板形的RPC拼接单板拼接封闭组成。如图3所示，混凝土墩身3两侧外壁为弧形壁，选用弧板形的RPC拼接单板，可每隔30°设置一块；中部外壁为直壁，选用平板形的RPC拼接单板。RPC拼接单板的厚度为4cm，外侧光滑，内侧拉毛，底端沉入承台1顶面下2cm。
RPC预制板2底端与承台1的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混凝土块6，防护混凝土块6中预埋有封闭箍筋4和三根环形钢筋5，环形钢筋5布置在封闭箍筋4的角点位置。
RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢9，相邻两块RPC拼接单板拼接后预留缝隙，通过在两道预埋角钢9内侧焊接连接钢板11完成拼接，缝隙内填充有密封胶8，选用双组份聚硫建筑密封胶HF-3。两道预埋角钢9两侧设置有伸入RPC拼接单板的预埋钢筋7，呈直线，且端部弯回。两道预埋角钢9之间的角钢缝隙宽度为2cm，相邻两块RPC拼接单板的缝隙宽度为1cm。两道预埋角钢9总布置宽度大于连接钢板11的宽度，连接钢板11端部与两道预埋角钢9焊接后形成角焊缝10。
具体施工步骤如下：
步骤一：现场施做钻孔桩及承台1后，在承台1顶面施做混凝土墩身3的钢模板；
步骤二：在工厂预制RPC拼接单板，于RPC拼接单板端部的内棱预制一道预埋角钢9，预埋角钢9内侧预制一根端部弯曲的预埋钢筋7；
步骤三：把预制好的RPC拼接单板运至现场，置于钢模板内壁，在相邻两块RPC拼接单板的两道预埋角钢9上焊接一块连接钢板11，完成连接拼装；
步骤四：在钢模板内浇筑混凝土，施做混凝土墩身3；
步骤五：待混凝土墩身3成型达到强度后，拆除钢模板，露出RPC预制板2，在相邻两块RPC拼接单板之间的缝隙和角钢缝隙内填充密封胶8；
步骤六：于RPC预制板2底端与承台1的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混凝土块6，防护混凝土块6中预埋封闭箍筋4和三根环形钢筋5。
RPC（Reactive Powder Concrete）是活性粉末混凝土的简称，它是继高强、高性能混凝土之后开发出的超高强度、高韧性、高耐久、体积稳定性良好的水泥基材料。RPC材料内部结构致密、缺陷少，根据加拿大的试验资料，300次快速冻融循环后材料强度没有损失，50次含冰盐冻融循环后重量损失率平均低于8g/m2，几乎可以忽略不计。在常规混凝土的抗冻融性能很难达到理想的状态情况下，利用该材料的超高抗渗性与抗冻融性能，提出外包RPC保护板提高水中墩主体混凝土抗冻融性能的新方法。
在外包范围相同的情况下，采用4cm厚RPC板与1cm钢板比较如下：
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，自下而上依次为钻孔桩、承台（1）和混凝土墩身（3），其特征在于：
混凝土墩身（3）下部环周包覆RPC预制板（2），RPC预制板（2）由若干平板形的RPC拼接单板和弧板形的RPC拼接单板拼接封闭组成；
RPC预制板（2）底端与承台（1）的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混凝土块（6），防护混凝土块（6）中预埋有封闭箍筋（4）和三根环形钢筋（5），环形钢筋（5）布置在封闭箍筋（4）的角点位置。
2.根据权利要求1所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于：
RPC拼接单板的厚度为4cm，外侧光滑，内侧拉毛，底端沉入承台（1）顶面下2cm。
3.根据权利要求2所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于：
RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢（9），相邻两块RPC拼接单板拼接后预留缝隙，通过在两道预埋角钢（9）内侧焊接连接钢板（11）完成拼接，缝隙内填充有密封胶（8）。
4.根据权利要求3所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于：
两道预埋角钢（9）之间的角钢缝隙宽度为2cm；
相邻两块RPC拼接单板的缝隙宽度为1cm。
5.根据权利要求4所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于：
两道预埋角钢（9）两侧设置有伸入RPC拼接单板的预埋钢筋（7），呈直线，且端部弯回。
6.根据权利要求5所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于：
两道预埋角钢（9）总布置宽度大于连接钢板（11）的宽度，连接钢板（11）端部与两道预埋角钢（9）焊接后形成角焊缝（10）。
7.包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构的施工方法，其特征在于：
步骤一：现场施做钻孔桩及承台（1）后，在承台（1）顶面施做混凝土墩身（3）的钢模板；
步骤二：在工厂预制RPC拼接单板，于RPC拼接单板端部的内棱预制一道预埋角钢（9），预埋角钢（9）内侧预制一根端部弯曲的预埋钢筋（7）；
步骤三：把预制好的RPC拼接单板运至现场，置于钢模板内壁，在相邻两块RPC拼接单板的两道预埋角钢（9）上焊接一块连接钢板（11），完成连接拼装；
步骤四：在钢模板内浇筑混凝土，施做混凝土墩身（3）；
步骤五：待混凝土墩身（3）成型达到强度后，拆除钢模板，露出RPC预制板（2），在相邻两块RPC拼接单板之间的缝隙和角钢缝隙内填充密封胶（8）；
步骤六：于RPC预制板（2）底端与承台（1）的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混凝土块（6），防护混凝土块（6）中预埋封闭箍筋（4）和三根环形钢筋（5）。
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