CN104343080B - 节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式 - Google Patents

Abstract

节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，桥墩由预制节段拼装组成，承台与基础铰接。桥墩的各节段除和盖梁相接的最上端，和承台相接的最下端外，中间各个节段的形状尺寸均相同。中间的桥墩预制段上部斜截面放坡并挖空成凹槽即预制节段凹槽，底部做成相应形状的凸出即预制节段凸槽，预制节段凹槽与预制节段凸槽可实现上下桥墩预制段的拼接，形成节段桥墩的接触连接面。桥墩底部与承台固结，上部与盖梁固结。预制节段拼装完成后，张拉预留孔道内的预应力拉索并锚固。桩头与承台底部的预留孔的接触面缝隙填充橡胶材料或者其他的弹性材料。本发明施工周期短，环境影响小，地震作用下隔震效果好，结构整体的抗震性能好。

Description

节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式

技术领域

本发明涉及桥梁工程的建设和隔震技术领域，尤其是涉及一种节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式。

背景技术

桥梁结构中，桥墩作为主要承重构件和上下部结构的链接，一直是工程师们的关注重点。我国处于地震多发带，现在地球也正处于地震活动的活跃期，如何减小地震带来的灾害一直是研究抗震减灾的目的，近几年国内外的几次大地震也显示了桥梁工程破坏的严重后果。

在传统的施工工艺中，桥墩等下部结构使用整体现浇的施工方法，虽然整体浇注的结构整体性好，但是施工周期长，对施工条件要求高，还对城市环境造成了不利影响等，因此工业化的节段拼装施工技术在桥梁建造中应运而生。节段拼装技术能加快建设步伐、适应更多的施工环境，但是节段预制桥墩的连接节点的如何设计、桥梁整体的抗震性能如何保证是亟需解决的问题。回顾建筑结构抗震技术的发展史，可以将其划分为“抗”、“消”、“隔”三个阶段，隔震技术正在当下蓬勃发展。减隔震的思想更多的反映在了桥梁上部结构的设计之中，如各种减隔震支座。而本专利将隔震思想应用于承台墩柱部位，提出一种基础隔震结构体系。桥墩的节段预制和基础的摇摆隔震技术相结合，提出了一种节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，汲取了两者的优点并解决了结构的抗震问题，使节段拼装技术的应用范围更加广阔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，保证结构抗震性能的同时提高施工效率。本发明的另一目的在于提供一种可摇摆的基础隔震结构体系，应用于预制拼装桥墩体系中，提高预制结构体系的抗震性能。

为实现上述目的本发明采用的技术方案为节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，其中，桥梁主体结构包括主梁1、桥墩2、承台3、桩柱4；桥墩2由各桥墩预制段5拼接组成。所述桥墩2的各节段除和盖梁13相接的最上端，和承台3相接的最下端外，中间各个节段的形状尺寸均相同。

中间的桥墩预制段5，其上部斜截面放坡并挖空成凹槽即预制节段凹槽14，底部做成相应形状的凸出即预制节段凸槽15，预制节段凹槽14与预制节段凸槽15可实现上下桥墩预制段5的拼接，形成节段桥墩的连接接触面6。桥墩2顶端做成平截面与盖梁13固结，下部做成凸出头与下一个桥墩预制段5相接。最底端的桥墩预制段5，上部挖空成预制节段凹槽14与上一桥墩预制段5拼接，下部与承台3平截面固结。

桥墩2的每一节段预制时预留有预应力预埋管道8，承台3顶部和盖梁13内部也预留有预应力预埋管道8和锚固端头，所述预应力预埋管道8从桥墩顶到承台3是垂直连通的。孔道内穿设通长的预应力筋7，预应力筋7的一端锚固于桥墩顶部的盖梁13内，另一端锚固于承台3内部。预应力筋7采用钢绞线、钢丝束或者预应力精轧螺纹钢；预应力预埋管道8采用波纹管或粗钢筋套筒或抽拔管。预应力筋7张拉完成后，顶部锚固于盖梁13内，预应力孔道内可不注浆。

包裹桩柱顶部钢套管11的桩头插入承台底部的预留孔9中。桩头与承台底部的预留孔9的接触面缝隙填充橡胶材料或者其他的弹性材料10。桩柱4是预制打入桩或现浇灌注桩。填埋的橡胶材料或者其他的弹性材料10能在传递接触应力的同时减少对桩柱4的冲击力，实现承台3连同其上部的结构在地震中绕桩基的摇摆隔震。

预制节段凹槽14的凹槽深度取1/3～1/4桥墩预制节段5的高度。预制节段凹槽14的斜截面放坡开口位于桥墩预制节段5的中心，开口大小取2/3～3/4的桥墩2半径或宽度，开口底部截面大小为1/3桥墩2截面面积。桥墩预制节段5下部斜截面放坡凸出，放坡截面和开口截面坡度相同。节段桥墩的连接接触面6需要加强截面的配筋。承台3制作时在底部预留出桩柱4插孔，插孔尺寸比桥梁桩柱4尺寸大20cm，插孔的深度为1倍桩径。桩柱(4)顶部高程高出承台底面1.5倍的桩径，并在桩顶2倍的桩径范围内包裹桩柱顶部钢套管11。

所述桥墩预制节段5除了节段桥墩的连接接触面6的机械咬合还有预应力筋的辅助连接。

当桥墩2较高时，预应力筋7可分段张拉，张拉完成后孔道8内可不灌浆。桥墩预制节段5可采用C50以上高强混凝土，墩柱截面可采用圆形、矩形、方形、哑铃型多种截面形式。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

本发明的节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，施工周期短，环境影响小，地震作用下隔震效果好，结构整体的抗震性能好。

桥墩节段在预制场加工完成后，现场拼接，并张拉预应力筋进行连结。施工速度快，对周围环境影响小。节段采用凸出嵌入凹槽的形式进行连接，增加了接触面的抗剪能力，提高拼装结构的整体性。

摇摆基础的设计将隔震的思想引入桩基承台连接处，能提高桥梁整体的抗震性能。摇摆基础中，桩基插入承台的插孔内，并用橡胶等弹性材料进行缝隙的填充。地震作用下，由于桩基和承台之间存在缝隙，承台将在桩柱上部实现摇摆，达到结构隔震的效果。

节段拼装的桥墩，施工效果好，但是抗震性能效果未知，本发明将基础隔震结合到预制拼装桥墩中，解决了桥墩的抗震问题，增加了桥墩的应用前景。

附图说明

图1为本实施例的节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式的纵桥向截面示意图；

图2为节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式横桥向截面示意图；

图3为图1的A-A截面剖视图；

图4为图1的预制桥墩节段的立体示意图；

图5为墩底节段和承台立体图；

图6为桩柱顶部截断立体图。

图中：1、主梁；2、桥墩；3、承台；4、桩柱；5、桥墩预制节段；6、节段桥墩的连接接触面；7、预应力筋；8、预应力预埋管道；9、承台底部预留挖孔；10、橡胶垫层或其他弹性材料；11、桩柱顶部钢套管；12、预应力筋锚固端；13、盖梁；14、预制节段凹槽；15、预制节段凸出。

具体实施方式

如图1-6所示，一种在地震等自然灾害作用下，通过摇摆来抵消地震能量，达到“消”震和“隔”震的共同目的的结构构造方式，承台和桩基不再是现浇固结，而是可摇摆的拼接。承台预制时在底部预留桩基的插入孔口9。承台底部的孔口直径要比桩基的直径大20cm左右。桩柱顶部高程高出承台底面1.5倍左右桩径，并在桩顶2倍的桩径范围内包裹桩柱顶部钢套管11。承台孔口与桩柱的连接缝隙内填充橡胶或其他弹性材料10。填埋材料能在传递接触应力的同时减少冲击力的影响，实现承台连同其上部的结构在地震中绕桩基的摇摆隔震。

地震发生时，承台3和基础由于是不完全连接，在地震力作用会下产生相对位移上下提离，反复的上下提离既是承台及以上桥梁结构在基础上的摇摆。承台3和基础连接处的摇摆，阻碍了一部分地震能量向结构传递，使承台3以上桥梁结构的主体在地震中受力减小，在地震中保护了结构。并且桩基4顶部弯矩和拉力的释放，使桩受力更合理。桩头的钢套管和接触面的弹性材料垫层，在摇摆中保护了桩基础。节段桥墩在摇摆中会有相互错动的趋势，节段间的卡槽和贯穿桥墩的预应力筋保证了桥墩的整体性。

本发明有以下的技术特点：预制拼装的桥墩，能加快施工进度、减少现场浇筑混凝土的工作量、施工条件要求低、对周围环境影响小。

本发明的节段，在增强连接面抗剪能力的情况下，形式简单、施工方面。并且在拼接完成后采用预应力筋进行拼接张拉，进一步提高桥墩的整体性。而承台与桩基的摇摆设计能提高整个结构的抗震性能。承台与桩基的摇摆设计有效的阻断了一部分地震力的传播，承台上部结构的地震反应减小，在地震中保护了桥梁主体结构。

本结构形式先完成桩基的施工，接着将预制承台插入。然后承台内锚固预应力筋、固结桥墩底部节段。之后进行桥墩上部节段的拼装和预应力筋的布设。桥墩拼装完成后，在墩顶张拉预应力筋并锚固于盖梁内部。最后完成主梁的拼接或浇筑。

本专利结合了节段拼装和基础摇摆技术，在加快施工进度、减少环境影响的同时，提高了结构的抗震性能，能在对施工环境要求高抗震设计要求高的地区推广使用。

Claims (5)

1.节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，其特征在于：桥梁主体结构包括主梁(1)、桥墩(2)、承台(3)、桩柱(4)；桥墩(2)由各桥墩预制节段(5)拼接组成；所述桥墩(2)的各节段除和盖梁(13)相接的最上端，和承台(3)相接的最下端外，中间各个节段的形状尺寸均相同；

中间的桥墩预制节段(5)，其上部斜截面放坡并挖空成凹槽即预制节段凹槽(14)，底部做成相应形状的凸出即预制节段凸槽(15)，预制节段凹槽(14)与预制节段凸槽(15)可实现上下桥墩预制节段(5)的拼接，形成节段桥墩的接触连接面(6)；桥墩(2)最顶端做成平截面与盖梁(13)固结，下部做成凸出头与下一个桥墩预制节段(5)相接；最底端的桥墩预制节段(5)，上部挖空成预制节段凹槽(14)与上一桥墩预制节段(5)拼接，下部与承台(3)平截面固结；桩柱(4)是预制打入桩或现浇灌注桩；

桥墩(2)的每一节段预制时预留有预应力预埋管道(8)，承台(3)顶部和盖梁(13)内部也预留有预应力预埋管道(8)和锚固端头，所述预应力预埋管道(8)从桥墩顶到承台(3)是垂直连通的；孔道内穿设通长的预应力筋(7)，预应力筋(7)的一端锚固于桥墩顶部的盖梁(13)内，另一端锚固于承台(3)内部；预应力筋(7)采用钢绞线、钢丝束或者预应力精轧螺纹钢；预应力预埋管道(8)采用波纹管或粗钢筋套筒或抽拔管；预应力筋(7)张拉完成后，顶部锚固于盖梁(13)内，预应力孔道内可不注浆；

包裹桩柱顶部钢套管(11)的桩头插入承台底部的预留孔(9) 中；桩头与承台底部的预留孔(9)的接触面缝隙填充橡胶材料或者其他的弹性材料(10)。

2.根据权利要求1所述的节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，其特征在于：预制节段凹槽(14)的凹槽深度取1/3～1/4桥墩预制节段(5)的高度；预制节段凹槽(14)的斜截面放坡开口位于桥墩预制节段(5)的中心，开口大小取2/3～3/4的桥墩(2)半径或宽度，开口底部截面大小为1/3桥墩(2)截面面积；桥墩预制节段(5)下部斜截面放坡凸出，放坡截面和开口截面坡度相同；承台(3)制作时在底部预留出桩柱(4)插孔，插孔直径比桥梁桩柱(4)直径大20cm，插孔的深度为1倍桩径；桩柱(4)顶部高程高出承台底面1.5倍的桩径，并在桩顶2倍的桩径范围内包裹桩柱顶部钢套管(11)。

3.根据权利要求1所述的节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，其特征在于：节段桥墩的接触连接面(6)需要加强截面的配筋。

4.根据权利要求1所述的节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，其特征在于：所述桥墩预制节段(5)除了节段桥墩的接触连接面(6)的机械咬合还有预应力筋的辅助连接。

5.根据权利要求1所述的节段预制拼装摇摆基础桥墩构造方式，其特征在于：当桥墩(2)高时，预应力筋(7)分段张拉，张拉完成后预应力预埋管道(8)内不灌浆；桥墩预制节段(5)采用C50以上高强混凝土，墩柱截面采用圆形或矩形或方形或哑铃型截面形式。