CN106869017A - 一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩—承台节点连接方式及其作法 - Google Patents

一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩—承台节点连接方式及其作法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩—承台节点连接方式及其作法,节点连接方式包括预制桥墩底部的柔性层,预制桥墩底部伸出的纵向钢筋,承台内预埋金属波纹管,承台顶面预留凹槽,金属波纹管灌注的自密实高强微膨胀灌浆料。叠层钢板橡胶层安装在桥墩底部与桥墩一起浇筑预制成型,所述承台中预埋金属波纹管内灌注自密实高强微膨胀灌浆料,并使其溢出灌满凹槽,然后将所述预制桥墩底部伸出的纵向钢筋插入预埋金属波纹管内,直到预制桥墩底部插入凹槽内压实即可。本发明构造方式简单,桥墩预制成型,加快工程现场施工速度,提高工程质量。预制桥墩底部设置的叠层钢板橡胶层可显著提高桥墩的延性,降低墩柱塑性铰区损伤程度。

Description

一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方式及 其作法
技术领域
[0001] 本发明涉及桥梁快速建造技术领域,主要用于桥梁快速建造过程中预制拼装桥墩 与承台节点的可靠连接和性能提升。
背景技术
[0002] 随着建筑工业化进程的发展,预制拼装技术在桥梁建设中的作用日益凸显。桥梁 快速建造技术是将桥梁结构主要构件在预制场进行预制加工,由大型运输机械将预制构件 运输至桥梁建设场地,采用吊装设备将预制构件吊装入位,仅在现场进行少量工序就可快 速完成桥梁结构的建造。预制拼装桥梁建设将极大程度缩短在桥梁建设场地的工程量,减 少材料损耗和建筑垃圾,降低环境污染和噪声污染,减少城市桥梁建设场地周边交通拥堵, 极大提高建造效率和工程质量。从我国桥梁工程预制装配技术工程应用情况看,桥梁上部 结构预制拼装技术工程实践较多,预制T梁、预制箱梁及铁路桥梁中整垮箱梁预制等工程应 用已较为普遍。而桥梁下部结构的预制拼装技术则处于初期研发和少量工程示范阶段。另 夕卜,桥墩是桥梁结构抗震的关键构件,决定了桥梁结构的整体抗震性能。预制装配桥墩的节 点连接方式及其抗震性能是决定预制装配桥梁下部结构的关键因素。预制拼装桥墩的节点 连接构造及抗震能力提升是完善预制拼装桥梁结构的重要内容。
[0003]目前,基于延性抗震设计理念的桥梁结构设计允许在强震发生时桥墩塑性铰区混 凝土通常被压碎严重发生塑性破坏,往往震后难以修复。为改善预制拼装体系的抗震性能, 国内外学者提出多种新型结构体系,如将桥墩底部与承台分离,桥墩内采用预应力筋提供 抗侧能力及自恢复能力,或者在桥墩上特定部位附加耗能装置以耗散地震能量,从而避免 桥墩构件发生严重损伤。因此,有必要提出合理构造或措施降低桥墩塑性铰区混凝土损伤 破坏。
发明内容
[0004]本发明公开一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方式及其作法, 在满足预制拼装快速建造桥墩的同时,可有效减小地震荷载作用下预制拼装桥墩底部塑性 铰区的损伤破坏,并提供剑豪的延性性能,提高预制桥梁结构体系的整体抗震性能。
[0005]为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
[0006] 一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方式,其特征在于:包括预 制墩身(1)、柔性层(2)、墩底预留纵向钢筋(3)、预埋金属波纹管(5)、承台(6)、承台顶部预 留凹槽⑷和自密实高强微膨胀灌浆料;柔性层⑵与预制墩身(1) 一起预制并连接成型,成 型过程中使墩底预留纵向钢筋⑶穿过柔性层⑵中预留的穿筋孔,并伸出一段长度,伸出 一段长度用于锚固;墩底预留纵向钢筋⑶底部的伸出一段长度插入承台⑹中预埋金属波 纹官⑸中,承台顶部预留凹槽⑷设置在承台⑹的表面,通过在金属波纹管⑸中灌注高 强微膨胀灌浆料将预制墩身(1)与承台(6)连接;金属波纹管(5)内灌满自密实高强微膨胀 灌浆料,并溢出布满承台顶面预留凹槽⑷内。
[0007] 柔性层⑵包括预埋矩形钢管⑻、带肋钢筋螺杆⑼和叠层钢板橡胶层(10),预埋 矩形钢管(8)设置在叠层钢板橡胶层(10)中间,带肋钢筋螺杆(9)设置在叠层钢板橡胶层 (1〇1的周向;所述叠层钢板橡胶层(10)由上连接钢板(13)、薄层钢板(15)、薄层橡胶(16)、 橡胶保护层(12)、下连接钢板(14)组成,叠层钢板橡胶层(1〇)在支座加工厂经硫化工艺制 成。
[0008] 薄层钢板(15)和薄层橡胶(16)相互交替布置组成叠层钢板橡胶层(1〇)的主体结 构,上连接钢板(I3)和下连接钢板(14)分别设置在叠层钢板橡胶层(1〇)的主体结构的上部 和下部;
[0009]上连接钢板㈤)和下连接钢板(14)之间以及叠层钢板橡胶层(1〇)的主体结构外 侧之间的部分设有橡胶保护层(12);橡胶保护层(I2)用于保护薄层钢板(15)与薄层橡胶 (16)之间的连接。
[0010] 预留穿筋孔(11)和螺纹孔(17)均沿叠层钢板橡胶层(1〇)的圆周方向布置,预留穿 筋孔(11)设置在螺纹孔(17)的外侧;叠层钢板橡胶层(1〇)的中心设有预留钢管孔(18),预 留钢管孔(18)为矩形孔;螺纹孔(17)用来锚固带肋钢筋螺杆⑼;
[0011] 带肋钢筋螺杆⑼一端带有螺纹,拧紧于螺纹孔(17)内;所述螺纹孔(17)内壁预留 和带肋钢筋螺杆⑼相匹配的螺纹;所述预埋矩形钢管⑻外径小于中心预留矩形孔(18)的 边长;薄层钢板(15)和薄层橡胶(16)厚度根据所需抗压刚度确定,并确定预留穿筋孔d D 和中心预留矩形孔(18)的孔径大小。
[0012]将预埋矩形钢管(8)插入叠层钢板橡胶层(10)的中心预留矩形孔(18)中,使得预 埋矩形钢管(8)处在中间位置,其间隙上下两端用植筋胶封住;所述带肋钢筋螺杆(9)与预 制墩身(1) 一起浇筑时用于锚固桥墩底部以增加叠层钢板橡胶层(10)与墩底部混凝土之间 的锚固强度。
[0013]预制桥墩底部的柔性层(2),在预制墩身(1)浇筑时,将预埋矩形钢管⑻底部端口 堵住,上部端口敞开,使得其中填充混凝土形成钢管混凝土,提高其抗剪强度。
[0014] 承台顶面预留凹槽(4)的半径大于预制墩身(1)的半径,承台顶面预留凹槽(4)的 深度为5mm,用于校正壤身竖向垂直度和水平位置。
[0015]预制拼装时,首先在预埋的金属波纹管⑸内灌满自密实高强微膨胀灌浆料,并溢 出布满承台顶面预留凹槽⑷内,将墩底预留纵向钢筋(3)对中并插入金属波纹管(5)内,待 墩底预留纵向钢筋⑶完全插入承台中预埋金属波纹管(5)内。
附图说明
[0016]图1为本发明墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接构造正视图
[0017]图2为本发明墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接构造俯视图
[0018]图3为本发明构造中墩顶柔性层构造正视图
[0019]图4为本发明构造中叠层钢板橡胶构造俯视图
[0020] 图5为A-A剖面图
[0021] 图6为B-B剖面图
[0022] 图中:1一预制桥墩墩身;2一柔性层;3—墩底预留纵向钢筋;4一承台顶部预留凹 槽;5—预埋金属波纹管;6—承台;7—粧基础;8一矩形钢管;9一带肋钢筋螺杆;10一叠层钢 板橡胶;11一预留穿筋孔;12—橡胶保护层;I3—上连接钢板;14一下连接钢板;15一薄层钢 板;16—薄层橡胶;17—预留螺孔;18—预留钢管孔。
具体实施方式
[0023]如图1至图6,本发明提出一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方 式及其作法,包括预制桥墩底部的柔性层2、桥墩底部预留伸出的纵向钢筋3、承台内预埋金 属波纹管5、金属波纹管里需要灌注的自密实高强微膨胀灌浆料等主要构造及其预制拼装 施工作法。
[0024]具体为,首先制作柔性层2,将带肋钢筋螺杆9拧紧于预留螺孔17内,同时将矩形钢 管8插入叠层钢板橡胶10中的预留钢管孔18内,使矩形钢管8位于叠层钢板橡胶1〇中间,并 在矩形钢管8和预留钢管孔1S之间两端间隙处涂抹植筋胶,防止叠层钢板橡胶2与桥墩丄浇 筑在一起时泥浆等流入矩形钢管8和预留钢管孔之间的间隙。
[0025]接下来,绑扎预制桥墩墩身1的纵筋和箍筋,同时将墩底预留纵向钢筋3穿过叠层 钢板橡胶10中的预留穿筋孔11中并伸出一定长度。同时,在墩底预留纵向钢筋3与预留穿筋 孔11之间的两端间隙处涂抹植筋胶,防止预制桥墩墩身1浇筑混凝土时候水泥浆流入墩底 预留纵向钢筋3和预留穿筋孔11之间的间隙。另外,墩底预留纵向钢筋3处于叠层钢板橡胶 10之间的无粘结段可以减小塑性铰区钢筋的集中塑性变形,同时叠层钢板橡胶10内的预留 穿筋孔11可以约束纵向钢筋屈曲。最后,以墩底柔性层2作为底模,与固定于叠层钢板橡胶 10的上连接板13的带肋钢筋螺杆9以及桥墩1的纵筋和箍筋一起浇筑预制成型,带肋钢筋螺 杆9可以加强桥墩1和叠层钢板橡胶10的连接。
[0026]接下来,绑扎承台6的钢筋,在承台内与预制桥墩2和叠层钢板橡胶丨〇中心位置的 矩形钢管8对应位置和深度,固定预埋比矩形钢管8外径大5mm的预留孔洞,并在预留孔底部 用不透水胶带封住。在与墩底预留纵向钢筋3相对应位置设置预埋金属波纹管5并进行位置 固定,预埋金属波纹管5下端口用不透水胶带封住,在预埋金属波纹管5上端放置一个直径 稍大于预制桥墩墩身1直径的圆形木板,厚度5mm,模板上端与承台6上表面齐平。饶筑承台6 混凝土,待混凝土初凝后,将圆形木板去掉,形成承台顶部预留凹槽4。
[0027]接下来,在预埋金属波纹管5内灌满事先拌制好的自密实高强微膨胀灌浆料,并溢 出承台顶部预留凹槽4,随后将预制桥墩底部伸出的纵向钢筋3插入承台中的预埋金属波纹 管5内,待预制桥墩底部叠层钢板橡胶3的下连接钢板14底部完全插入预留凹槽4并将灌衆 料挤压出预留凹槽4,临时支撑桥墩2保持设计垂度,待灌浆料初凝后即完成预制拼装桥壤_ 承台节点的施工。
[0028]本发明采用灌浆波纹管连接预制桥墩纵向钢筋,桥墩底部设置柔性层,承台内预 埋金属波纹管内采用高强微膨胀灌浆料,保证与预制桥墩上插入的纵向钢筋具有较高的粘 结强度。墩底柔性层可以在桥墩受到水平力作用如地震作用时,发生一定的转动变形,避免 墩底混凝土出现塑性铰发生严重损伤破坏。纵向钢筋穿过柔性层的无粘结段具有良^的耗 能能力,同时叠层钢板橡胶内的预留穿筋孔可以约束纵向钢筋的屈曲变形。另外试验研究 表明,由于墩底柔性层具有较小的抗扭刚度,在墩顶水平力作用下桥墩易发生扭转,本发明 提出在桥墩墩底轴心位置设置矩形钢管,可以约束墩底柔性层的扭转。本发明既采用新型 构造,提出的施工作法可以加快施工速度,桥墩在预制场加工有助于提高工程质量,同时提 出的预制桥墩-承台节点构造可以显著提高桥墩的延性,减小了桥墩底部混凝土塑性损伤, 具有显著的创新性和应用价值。

Claims (5)

1.一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方式,其特征在于:包括预制 墩身(1)、柔性层(2)、墩底预留纵向钢筋(3)、预埋金属波纹管(¾、承台⑹、承台顶部预留 凹槽⑷和自密实高强微膨胀灌浆料;柔性层⑵与预制墩身⑴一起预制并连接成型,成型 过程中使墩底预留纵向钢筋⑶穿过柔性层⑵中预留的穿筋孔,并伸出一段长度,伸出一 段长度用于锚固;墩底预留纵向钢筋(3)底部的伸出一段长度插入承台(6)中预埋金属波纹 管⑸中,承台顶部预留凹槽⑷设置在承台⑹的表面,通过在金属波纹管⑸中灌注高强 微膨胀灌浆料将预制墩身(1)与承台(6)连接;金属波纹管(5)内灌满自密实高强微膨胀灌 浆料,并溢出布满承台顶面预留凹槽⑷内。
2.根据权利要求1所述的一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方式, 其特征在于:柔性层(2)包括预埋矩形钢管(8)、带肋钢筋螺杆(9)和叠层钢板橡胶层(1〇), 预埋矩形钢管⑻设置在叠层钢板橡胶层(10)中间,带肋钢筋螺杆⑼设置在叠层钢板橡胶 层(10)的周向。
3. 根据权利要求2所述的一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方式, 其特征在于:所述叠层钢板橡胶层(10)由上连接钢板(13)、薄层钢板(15)、薄层橡胶(16)、 橡胶保护层(1¾、下连接钢板(14)组成,叠层钢板橡胶层(10)在支座加工厂经硫化工艺制 成; 薄层钢板(15)和薄层橡胶(ie)相互交替布置组成叠层钢板橡胶层(10)的主体结构,上 连接钢板(13)和下连接钢板(14)分别设置在叠层钢板橡胶层(10)的主体结构的上部和下 部; 上连接钢板(13)和下连接钢板(14)之间以及叠层钢板橡胶层(10)的主体结构外侧之 间的部分设有橡胶保护层(12);橡胶保护层(1¾用于保护薄层钢板(15)与薄层橡胶(16)之 间的连接; 预留穿筋孔(11)和螺纹孔(17)均沿叠层钢板橡胶层(10)的圆周方向布置,预留穿筋孔 (11)设置在螺纹孔(17)的外侧;叠层钢板橡胶层(10)的中心设有预留钢管孔(18),预留钢 管孔(18)为矩形孔;螺纹孔(17)用来锚固带肋钢筋螺杆(9); 带肋钢筋螺杆(9) 一端带有螺纹,拧紧于螺纹孔(17)内;所述螺纹孔(17)内壁预留和带 肋钢筋螺杆(9)相匹配的螺纹;所述预埋矩形钢管(8)外径小于中心预留矩形孔(18)的边 长;薄层钢板(15)和薄层橡胶(16)厚度根据所需抗压刚度确定,并确定预留穿筋孔(11)和 中心预留矩形孔(18)的孔径大小; 将预埋矩形钢管(8)插入叠层钢板橡胶层(10)的中心预留矩形孔(18)中,使得预埋矩 形钢管(8)处在中间位置,其间隙上下两端用植筋胶封住;所述带肋钢筋螺杆(9)与预制墩 身(1) 一起浇筑时用于锚固桥墩底部以增加叠层钢板橡胶层(1〇)与墩底部混凝土之间的锚 固强度; 预制桥墩底部的柔性层(2),在预制墩身(1)浇筑时,将预埋矩形钢管(8)底部端口堵 住,上部端口敞开,使得其中填充混凝土形成钢管混凝土,提高其抗剪强度。
4. 根据权利要求1所述的一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节点连接方式, 其特征在于:承台顶面预留凹槽⑷的半径大于预制墩身⑴的半径,承台顶面预留凹槽(4) 的深度为5_,用于校正墩身竖向垂直度和水平位置; 预制拼装时,首先在预埋的金属波纹管(5)内灌满自密实高强微膨胀灌浆料,并溢出布 满承台顶面预留凹槽⑷内,将墩底预留纵向钢筋(3)对中并插入金属波纹管(5)内,待壤底 预留纵向钢筋(3)完全插入承台中预埋金属波纹管(5)内。
5.利用权利要求1所述连接方式进行的一种墩底设置柔性层的预制拼装桥墩一承台节 点连接作法,其特征在于: 首先制作柔性层(2),将带肋钢筋螺杆〇?)拧紧于预留螺孔(17)内,同时将矩形钢管(8) 插入叠层钢板橡胶(10)中的预留钢管孔(18)内,使矩形钢管(8)位于叠层钢板橡胶(1〇)中 间,并在矩形钢管(8)和预留钢管孔(18)之间两端间隙处涂抹植筋胶,防止叠层钢板橡胶 (2)与预制桥墩墩身(1)浇筑在一起时泥浆等流入矩形钢管⑻和预留钢管孔之间的间隙; 接下来,绑扎预制桥墩墩身(1)的纵筋和箍筋,同时将墩底预留纵向钢筋(3)穿过叠层 钢板橡胶(10)中的预留穿筋孔(11)中并伸出一定长度;同时,在墩底预留纵向钢筋(3)与预 留穿筋孔(11)之间的两端间隙处涂抹植筋胶,防止预制桥墩墩身(1)浇筑混凝土时候水泥 浆流入墩底预留纵向钢筋(3)和预留穿筋孔(11)之间的间隙;另外,墩底预留纵向钢筋(3) 处于叠层钢板橡胶(10)之间的无粘结段可以减小塑性铰区钢筋的集中塑性变形,同时叠层 钢板橡胶(10)内的预留穿筋孔(11)约束纵向钢筋屈曲;最后,以墩底柔性层(2)作为底模, 与固定于叠层钢板橡胶(10)的上连接板(13)的带肋钢筋螺杆(9)以及桥墩(1)的纵筋和箍 筋一起浇筑预制成型,带肋钢筋螺杆(9)加强桥墩(1)和叠层钢板橡胶(10)的连接; 接下来,绑扎承台(6)的钢筋,在承台内与预制桥墩(2)和叠层钢板橡胶(10)中心位置 的矩形钢管(8)对应位置和深度,固定预埋比矩形钢管(8)外径大5mm的预留孔洞,并在预留 孔底部用不透水胶带封住;在与墩底预留纵向钢筋(3)相对应位置设置预埋金属波纹管(5) 并进行位置固定,预埋金属波纹管(5)下端口用不透水胶带封住,在预埋金属波纹管(5)上 端放置一个直径稍大于预制桥墩(1)直径的圆形木板,厚度5mm,模板上端与承台〇3)上表面 齐平;浇筑承台⑹混凝土,待混凝土初凝后,将圆形木板去掉,形成承台顶部预留凹槽(4); 接下来,在预埋金属波纹管(5)内灌满事先拌制好的自密实高强微膨胀灌浆料,并溢出 承台顶部预留凹槽(4),随后将预制桥墩底部伸出的纵向钢筋(3)插入承台中的预埋金属波 纹管(5)内,待预制桥墩底部叠层钢板橡胶(3)的下连接钢板(14)底部完全插入预留凹槽 (4)并将灌浆料挤压出预留凹槽(4),临时支撑桥墩(2)保持设计垂度,待灌浆料初凝后即完 成预制拼装桥墩-承台节点的施工。
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