CN104532740A - 一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，特点是预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，外钢管和内钢管在顶部和底部端面分别通过四个钢片连接，承台顶面以及盖梁底面与预制拼装桥墩端面之间设置纤维增强砂浆层，承台、预制拼装桥墩和盖梁通过预应力张拉装置拼装形成整体，承台顶面以及盖梁底面与预制拼装桥墩端面之间分别设置四根普通带肋耗能钢筋。优点是提高施工质量，提高施工速度，减少现场作业量，减少对环境的冲击。耗能钢筋为桥墩提供了附加耗能能力，能控制与减少桥墩在地震等水平荷载作用下的位移需求。

Description

一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩

技术领域

本发明涉及一种混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的设计方法，尤其涉及一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的设计方法。

背景技术

目前桥梁结构一般采用现场浇筑混凝土的施工方法，这种施工方法具有混凝土现场养护周期长，现场作业量大，对周围环境造成噪声及废渣污染，容易引起交通拥堵等缺点。为了缓解这些问题，预制混凝土施工方式越来越多的得到应用。

预制混凝土桥梁构件在工厂制作加工，能使用自动化模板、蒸汽养护等现代化施工技术，提高施工精度和养护质量，构件预制完成后运至桥梁现场拼装，能减少现场作业，降低施工现场混凝土废料污染和施工噪声，实现快速化施工，减少交通拥堵。

预制拼装桥墩由于接缝的存在，整体性较差，抗震能力薄弱，因此保证接缝牢固、安全以及结构简单便于施工是预制安装技术的关键。目前预制拼装桥墩构件之间的接缝一般采用干接缝，接缝面仅有预应力筋通过，耗能能力较低，地震位移需求较大。

目前预制拼装桥墩一般采用实心混凝土截面，自重较大，地震惯性力与自重成正比，因此地震力也较大。同时预制混凝土桥墩需要较高的制作精度，普通混凝土预制桥墩由于制作精度不高而不容易拼装，接缝面的拼接空隙大，降低了桥墩水平承载力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种施工速度快、抗震性能高、自重轻且安装精度高的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，所述的预制拼装桥墩设置在所述的承台上，所述的盖梁设置在所述的预制拼装桥墩上，所述的预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，所述的预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，所述的外钢管和内钢管在顶部和底部端面分别通过四个钢片连接，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部端面之间设置纤维增强砂浆层，所述的预制拼装桥墩顶部端面与盖梁底面之间设置纤维增强砂浆层，所述的承台、预制拼装桥墩和盖梁通过预应力张拉装置拼装形成整体，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部之间设置四根普通带肋耗能钢筋，所述的预制拼装桥墩顶部与盖梁底面之间设置四根普通带肋耗能钢筋。

所述的无粘结后张预应力张拉装置包括分别设置在所述的承台底部的固定端锚具、设置在所述的盖梁顶部的张拉端锚具和预应力筋组，所述的预应力筋组穿过设置在承台内部的下预应力管道，所述的预应力筋组穿过内钢管，所述的预应力筋组穿过设置在盖梁内部的上预应力管道，所述的预应力筋组在盖梁顶部张拉端锚具处利用张拉千斤顶张拉。

所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部之间的四个底部耗能钢筋上端分别设置在桥墩底部截面横桥向和纵桥向。所述的预制拼装桥墩顶部与盖梁底面之间的四个顶部耗能钢筋下端分别设置在桥墩顶部截面横桥向和纵桥向。

所述的底部耗能钢筋的下端预埋在承台混凝土中，所述的底部耗能钢筋的上端放置在下桥墩耗能钢筋管道中，所述的底部耗能钢筋两端的连线与所述的承台顶面之间的夹角为90度。

所述的顶部耗能钢筋的下端放置在上桥墩耗能钢筋管道中，所述的顶部耗能钢筋的上端预埋在盖梁混凝土中，所述的顶部耗能钢筋两端的连线与所述的盖梁底面之间的夹角为90度。

所述的外钢管和内钢管在底部端面连接的四个钢片分别设置在与桥墩横桥向夹角45度方向和与桥墩纵桥向夹角45度方向，相邻刚片的夹角为90度。所述的外钢管和内钢管在顶部端面连接的四个钢片分别设置在与桥墩横桥向夹角45度方向和与桥墩纵桥向夹角45度方向，相邻刚片的夹角为90度。

所述的承台顶面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直。

所述的盖梁底面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直。

所述的混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管与内钢管截面为同一圆心的圆环截面。

所述的下桥墩耗能钢筋管道与两个横向的钢管垂直连通并焊接在一起，所述的两个横向钢管中的上横向钢管为灌浆管，下横向钢管为出气管，所述的上横向钢管和下横向钢管穿过桥墩外钢管壁与大气连通。

所述的上桥墩耗能钢筋管道与两个横向的钢管垂直连通并焊接在一起，所述的两个横向钢管中的上横向钢管为灌浆管，下横向钢管为出气管，所述的上横向钢管和下横向钢管穿过桥墩外钢管壁与大气连通。

构件拼装时，预制拼装桥墩的外钢管和内钢管以及连接钢片在工厂加工焊接拼装完成，并在内部灌注填充混凝土，养护结束后运至桥梁现场，承台混凝土浇筑时预埋底部耗能钢筋，承台顶面设置纤维增强砂浆层，将预制桥墩放置在承台顶面上，底部耗能钢筋对准下桥墩耗能钢筋管道，盖梁混凝土浇筑时预埋顶部耗能钢筋，将盖梁放置在预制桥墩上，顶部耗能钢筋对准上桥墩耗能钢筋管道，张拉预应力筋，下桥墩耗能钢筋管道和上桥墩耗能钢筋管道灌浆，完成桥墩的安装施工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

桥墩为预制构件，在工厂内制作，能提高施工质量，提高施工速度，减少现场作业量，减少对环境的冲击。布置在截面中心的无粘结预应力筋为桥墩提供自复位能力，减少了地震等水平荷载作用下的残余位移。底部和顶部耗能钢筋为桥墩提供了附加的耗能能力，能控制与减少桥墩在地震等水平荷载作用下的位移需求。预制桥墩采用混凝土填充双壁钢管柱，使混凝土受到三向约束，钢管的套箍作用提高了混凝土的极限压应变，混凝土为钢管提供侧向支撑，避免了钢管在轴向压力作用下的屈曲以及受到车辆等撞击时的凹陷，轴向承载力大于同截面钢管或混凝土柱。钢管为混凝土提供了施工模板和作为混凝土的加劲钢筋，避免了混凝土桥墩施工时所需的模板和内部钢筋。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的桥墩下截面结构示意图；

图3为本发明的桥墩上截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台1、预制拼装桥墩和盖梁2，该预制拼装桥墩设置在承台1上，盖梁2设置在该预制拼装桥墩上，该预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，该预制拼装桥墩包括外钢管3、内钢管4和填充混凝土5，外钢管3和内钢管4在顶部和底部端面分别通过四个钢片6连接(图2、图3)，承台1顶面与该预制拼装桥墩底部端面之间设置纤维增强砂浆层7，该预制拼装桥墩顶部端面与盖梁2底面与之间设置纤维增强砂浆层8，承台1、该预制拼装桥墩和盖梁2通过预应力张拉装置拼装形成整体，承台1顶面与该预制拼装桥墩底部之间设置四根普通带肋耗能钢筋9，该预制拼装桥墩顶部与盖梁2底面之间设置四根普通带肋耗能钢筋10。

在此具体实施例中，预应力张拉装置包括分别设置在承台1底部的固定端锚具11、设置在盖梁2顶部的张拉端锚具12和预应力筋组13，预应力筋组13穿过设置在承台1内部的下预应力管道14，预应力筋组13穿过内钢管4，预应力筋组13穿过设置在盖梁内部的上预应力管道15，预应力筋组13在盖梁2顶部张拉端锚具12处利用张拉千斤顶张拉。

在此具体实施例中，承台1顶面与预制拼装桥墩底部之间的四个底部耗能钢筋9上端分别设置在桥墩底部截面横桥向和纵桥向(图2)。预制拼装桥墩顶部与盖梁2底面之间的四个顶部耗能钢筋10下端分别设置在桥墩顶部截面横桥向和纵桥向(图3)。

在此具体实施例中，底部耗能钢筋9的下端预埋在承台1混凝土中，底部耗能钢筋9的上端放置在下桥墩耗能钢筋管道16中，底部耗能钢筋9两端的连线与承台1顶面之间的夹角为90度。

在此具体实施例中，顶部耗能钢筋10的下端放置在上桥墩耗能钢筋管道17中，顶部耗能钢筋10的上端预埋在盖梁2混凝土中，顶部耗能钢筋10两端的连线与盖梁底面之间的夹角为90度。

如图2所示，在此具体实施例中，外钢管3和内钢管4在底部端面连接的四个钢片6分别设置在与桥墩横桥向夹角45度方向和与桥墩纵桥向夹角45度方向，相邻刚片的夹角为90度。如图3所示，外钢管3和内钢管4在顶部端面连接的四个钢片6分别设置在与桥墩横桥向夹角45度方向和与桥墩纵桥向夹角45度方向，相邻刚片的夹角为90度。

在此具体实施例中，承台1顶面与该预制拼装桥墩中心线垂直。

在此具体实施例中，盖梁2底面与该预制拼装桥墩中心线垂直。

在此具体实施例中，该混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管3与内钢管4截面为同一圆心的圆环截面。

如图1和图2所示，在此具体实施例中，下桥墩耗能钢筋管道16与两个横向的钢管垂直连通并焊接在一起，该两个横向钢管中的上横向钢管18为灌浆管，下横向钢管19为出气管，上横向钢管18和下横向钢管19穿过桥墩外钢管3壁与大气连通。

如图1和图3所示，在此具体实施例中，上桥墩耗能钢筋管道17与两个横向的钢管垂直连通并焊接在一起，该两个横向钢管中的上横向钢管20为灌浆管，下横向钢管21为出气管，上横向钢管20和下横向钢管21穿过桥墩外钢管3壁与大气连通。

Claims (9)

1.一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，包括承台、预制拼装桥墩和盖梁，所述的预制拼装桥墩设置在所述的承台上，所述的盖梁设置在所述的预制拼装桥墩上，所述的预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，所述的外钢管和内钢管在顶部和底部端面分别通过四个钢片连接，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部端面之间设置纤维增强砂浆层，所述的预制拼装桥墩顶部端面与盖梁底面与之间设置纤维增强砂浆层，所述的承台、预制拼装桥墩和盖梁通过预应力张拉装置拼装形成整体，所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部之间设置四个底部普通带肋耗能钢筋，所述的预制拼装桥墩顶部与盖梁底面之间设置四个顶部普通带肋耗能钢筋。

2.如权利要求1所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的预应力张拉装置包括分别设置在所述的承台底部的固定端锚具、设置在所述的盖梁顶部的张拉端锚具和预应力筋组，所述的预应力筋组穿过设置在承台内部的下预应力管道，所述的预应力筋组穿过内钢管，所述的预应力筋组穿过设置在盖梁内部的上预应力管道，所述的预应力筋组在盖梁顶部张拉端锚具处利用张拉千斤顶张拉。

3.如权利要求1所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的承台顶面与预制拼装桥墩底部之间的四个底部耗能钢筋上端分别设置在桥墩底部截面横桥向和纵桥向。所述的预制拼装桥墩顶部与盖梁底面之间的四个顶部耗能钢筋下端分别设置在桥墩顶部截面横桥向和纵桥向。

4.如权利要求1所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的底部耗能钢筋的下端预埋在承台混凝土中，所述的底部耗能钢筋的上端放置在下桥墩耗能钢筋管道中，所述的底部耗能钢筋两端的连线与所述的承台顶面之间的夹角为90度。

5.如权利要求1所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的顶部耗能钢筋的下端放置在上桥墩耗能钢筋管道中，所述的顶部耗能钢筋的上端预埋在盖梁混凝土中，所述的顶部耗能钢筋两端的连线与所述的盖梁底面之间的夹角为90度。

6.如权利要求1所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的外钢管和内钢管在底部端面连接的四个钢片分别设置在与桥墩横桥向夹角45度方向和与桥墩纵桥向夹角45度方向，相邻刚片的夹角为90度。所述的外钢管和内钢管在顶部端面连接的四个钢片分别设置在与桥墩横桥向夹角45度方向和与桥墩纵桥向夹角45度方向，相邻刚片的夹角为90度。

7.如权利要求1所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的承台顶面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直；所述的盖梁底面与所述的预制拼装桥墩中心线垂直；所述的混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩的外钢管与内钢管截面为同一圆心的圆环截面。

8.如权利要求4所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的下桥墩耗能钢筋管道与两个横向的钢管垂直连通并焊接在一起，所述的两个横向钢管中的上横向钢管为灌浆管，下横向钢管为出气管，所述的上横向钢管和下横向钢管穿过桥墩外钢管壁与大气连通。

9.如权利要求5所述的一种附加耗能钢筋的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，其特征在于所述的上桥墩耗能钢筋管道与两个横向的钢管垂直连通并焊接在一起，所述的两个横向钢管中的上横向钢管为灌浆管，下横向钢管为出气管，所述的上横向钢管和下横向钢管穿过桥墩外钢管壁与大气连通。