CN107165038B - 一种桥梁的全预制下部结构与施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁的全预制下部结构及施工方法，主要由单块整体预制下部构件、预制垫板、预应力钢绞线、抗震钢筋组成；在工厂整体预制的单块预制构件由盖梁、墩柱、扩大基础组成；每个整体单块预制构件的盖梁均预留波纹管，现场组装时预应力钢绞线通过预留波纹管串联各构件；所述单块预制构件扩大基础间设置混凝土现浇段，在现场施工时将单块预制构件扩大基础连为一体；在整幅基础底部设置整块预制垫板；各个预制构件的盖梁顶部预留待预制主梁施工时伸入主梁预留孔的抗震钢筋。本发明提出一种全预制桥梁下部结构设计和施工方法，方式既简单，又适用于高震区使用。

Description

一种桥梁的全预制下部结构与施工方法

技术领域

本发明专利涉及一种桥梁结构及施工技术领域。

背景技术

预制安装的概念早已被人们接受，但主要是对上部结构。混凝土梁或钢梁在工厂制作完成后，运至工地，只等墩台盖梁做完，就可以把梁架上去。目前，预制安装概念正在扩展到下部结构。盖梁和立柱开始在工厂预制，再运到工地安装。例如，在美国的一些无地震区(如德克蕯斯州)就已经实施了这一工艺。但在一些地震多发地区，就很少采用这种方法。从构造上讲，立柱和盖梁两个构件采用预制安装最方便。因为它们都是直杆，制作、运输、吊装都很简单。但在地震地区，问题恰恰出现在两者连接界面上。从抗震角度出发，这个界面是最关键部位，要求该部位要有足够的强度和延性。而在大部分情况下，盖梁立柱的预制安装会造成抗震性能下降。

在庞大的公路桥梁群体中，约有1/4的桥梁已经老化过时或功能缺失。也就是说，有成千上万的桥梁需要维修、加固或更换。桥梁的改造升级，从长远考虑无疑是件好事，是必要的；但从当下考虑，它会给日常交通带来极大麻烦。断交、绕道不但会造成交通混乱，而且还会造成用户延误时间和不必要的燃料消耗，经济损失巨大。因此，在桥梁加固改建过程中，应尽量缩短工期，最小限度干扰交通。

采用预制安装方法施工无疑比现浇更能加快工程进度，减少现场操作时间，这是早已得到证实的结论。预制安装工艺可以平行作业，大量工作在工厂内完成，少占用现场的空间和时间，不必长时间地关闭交通和绕道。另外，还降低了工人在混乱场面中工作的危险性。

国内下部结构节段预制拼装技术研究和应用相对较少，但正逐渐获得我国工程师的关注和重视。节段预制拼装桥墩是将桥沿垂直方向分成若干块件，如承台、柱、盖梁等，工厂预制，运输到施工场地，现场拼装。工程预制构件容易标准化，更能发挥预制工艺的优点：预制工厂化，便于质量控制；对周边环境和交通影响小；能有效消除危险区域作业的安全隐患；预制混凝土收缩徐变小等。

现有预制下部结构，均为盖梁、墩柱、基础分开预制，各部位现场连接，但盖梁与墩柱、墩柱与基础间的连接方式或复杂、或抗震性能得不到保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种桥梁的全预制下部结构与施工方法，以解决盖梁、墩柱与基础间的连接方式既简单，又保证良好的抗震性能等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种桥梁的全预制下部结构，主要由单块整体预制下部构件1、预制垫板2、预应力钢绞线3、抗震钢筋4组成；在工厂整体预制的单块整体预制下部构件1由盖梁、墩柱、扩大基础组成；每个单块整体预制下部构件1的盖梁均预留波纹管，现场组装时预应力钢绞线3通过预留波纹管串联各构件；所述单块整体预制下部构件1扩大基础间设置混凝土现浇段，在现场施工时将单块整体预制下部构件1扩大基础连为一体；在整幅基础底部设置整块预制垫板2；各个单块整体预制下部构件1的盖梁顶部预留待预制主梁施工时伸入主梁预留孔的抗震钢筋4。

一种桥梁的全预制下部结构的施工方法，由盖梁、墩柱、扩大基础组成的整体单块预制下部构件1、预制垫板2在预制工厂预制完成后，运输至工程现场，现场施工；

步骤一：开挖基坑，场地整平；将预制垫板2放置于墩位处，初步调整垫板顶面水平；

步骤二:吊装单块整体预制下部构件1，将单块整体预制下部构件1置于垫板2顶面，并微调单块整体预制下部构件1垂直度、高程；单块整体预制下部构件1垂直度、高程微调方法：垫板2顶面放置千斤顶，千斤顶的顶端通过单块整体预制下部构件1周边的钢牛腿支撑单块整体预制下部构件1，通过调整各千斤顶高度微调单块整体预制下部构件1垂直度和高程；单块整体预制下部构件1调整后，固定千斤顶，扩大基础与预制垫板间隙填充快硬高强砂浆，以确保单块整体预制下部构件1垂直度、高程的保持；

步骤三：浇筑单块整体预制下部构件1扩大基础间现浇混凝土，张拉贯穿盖梁预应力钢绞线3；

步骤四：施工上部结构，将抗震钢筋4伸入主梁预留孔，同时进行基坑回填。

本发明与现有预制下部结构技术方案相比，主要有以下优点及积极效果：

1、预制单块整体预制下部构件1的盖梁、墩柱、扩大基础在工厂一体化预制浇筑，下部结构为全预制构件，无需现场连接盖梁和墩柱、墩柱和基础节点，无需现场浇筑混凝土，且基础为扩大基础，无需施工桩基，尽可能简化施工工艺，缩短工期。

2、预制垫板2提高基础与地基接触面积，降低基底压应力，并减小基础沉降。将各预制单块整体预制下部构件1置于同一块垫板，可以减小横桥向单块整体预制下部构件1的不均匀沉降。垫板2就位后保持水平，可确保下部结构垂直度满足要求。

3、通过预应力钢绞线3、预制单块整体预制下部构件1基础之间混凝土现浇段加强预制构件横向联系，使横向分块的下部结构在现场连为一体。

4、抗震钢筋4为工厂预制，现场施工时直接插入主梁预留孔即可，减小现场施工工序，缩短工期。

5、通过垫板2位置水平，初步保证墩柱垂直度，预制单块整体预制下部构件1就位后再次微调垂直度，可确保盖梁、墩柱、承台垂直度满足使用要求。同时一体化预制单块整体预制下部构件1盖梁、墩柱、扩大基础只需调整一次垂直度，而竖向分块预制下部结构需分别调整盖梁、墩柱、承台垂直度。

6、解决了预制下部结构吊装、运输的难题。如预制单块整体预制下部构件1吊装重量过大或尺寸过大，可将下部结构横向分块，减小吊装重量和构件尺寸，降低施工场地、吊装器械要求，可满足运输车辆限高、限载要求。相邻单块整体预制下部构件1连接节点位于扩大基础横桥向位置，不为受力控制点，连接简单。

7、单块整体预制下部构件1墩柱钢筋采用延性抗震设计，通过配置足够箍筋确保其为延性构件，可满足抗震要求。解决了竖向分块的预制下部结构现场连接复杂、连接节点抗震性能不足的难题。

附图说明

图1是本发明的组装结构示意图。

图2是本发明的预制单块整体预制下部构件1断面结构示意图。

图3是本发明的预制单块整体预制下部构件1立面结构示意图。

图4是本发明的预制单块整体预制下部构件1俯视示意图。

图5是本发明的施工方法步骤一的示意图。

图6是本发明的施工方法步骤二的示意图。

图7是本发明的施工方法步骤三的示意图。

图8是本发明的施工方法步骤四的示意图。

图9是本发明的单块整体预制下部构件1垂直度微调示意图。

图中编号：1、单块整体预制下部构件，1-1、稚墙，1-2、预制盖梁，1-3、预制扩大基础，1-4、预留钢筋，1-5、预制墩，2、预制垫板，2-1快硬高强砂浆，3、预应力钢绞线，4、抗震钢筋，5、预制下部结构间现浇混凝土段，6、钢牛腿，7、千斤顶。

具体实施方式

本发明所述的下部结构整幅断面构造图如图1所示，主要由单块整体预制下部构件1、预制垫板2、预应力钢绞线3、抗震钢筋4组成。主要设计原理：对于可采用扩大基础的桥梁下部结构整体预制，可根据吊装重量、运输尺寸采用横向分块预制，将各预制单块整体预制下部构件1运输到现场组装。单块整体预制下部构件1由盖梁、墩柱、扩大基础组成，单块整体预制下部构件1在工厂整体预制。单块整体预制下部构件1盖梁预留波纹管，现场组装时通过预应力钢绞线3串联各构件，加强单块整体预制下部构件1间横向联系。单块整体预制下部构件1扩大基础间设置混凝土现浇段，现场施工时将构件扩大基础连为一体。整幅基础底部设置整块预制垫板2。各构件盖梁顶部预留抗震钢筋4，待预制主梁施工时伸入主梁预留孔，保护主梁在地震作用下不落梁。

单块整体预制下部构件1具体构造如图2、3、4所示。预制厂搭设整块单块整体预制下部构件1模板，一次性绑扎盖梁、墩柱、扩大基础钢筋，采用C40混凝土一次性浇筑盖梁、墩柱、扩大基础，确保预制单块整体预制下部构件1具有与现浇结构相同的整体性，边墩下部结构需预制雉墙。盖梁顶部预制时预留抗震钢筋4，待主梁施工时伸入主梁预留孔，保护主梁在地震作用下不落梁。下部结构采用延性抗震设计，将钢筋混凝土桥墩中通过配置足够钢筋确保其为延性构件。

本发明的施工方法：整体预制单块整体预制下部构件1、预制垫板2在预制工厂预制完成后，运输至工程现场，现场施工步骤如图5、6、7、8所示。

步骤一：参见图5所示，开挖基坑，场地整平。将预制垫板2放置于墩位处，初步调整垫板顶面水平。

步骤二:参见图6所示，吊装单块整体预制下部构件1，将单块整体预制下部构件1置于垫板2顶面，并微调单块整体预制下部构件1垂直度、高程。单块整体预制下部构件1垂直度、高程微调方法：垫板2顶面用千斤顶支撑单块整体预制下部构件1，通过调整各千斤顶高度微调单块整体预制下部构件1垂直度和高程。如图9所示。

步骤三：参见图7所示，浇筑单块整体预制下部构件1扩大基础间现浇混凝土，张拉贯穿盖梁预应力钢绞线3。

步骤四：参见图8所示，施工上部结构，将抗震钢筋4伸入主梁预留孔，同时进行基坑回填。

Claims (2)

1.一种桥梁的全预制下部结构，其特征在于，主要由单块整体预制单块整体预制下部构件(1)、预制垫板(2)、预应力钢绞线(3)、抗震钢筋(4)组成；在工厂整体预制的单块整体预制单块整体预制下部构件(1)由盖梁、墩柱、扩大基础组成；每个单块整体预制下部构件(1)的盖梁均预留波纹管，现场组装时预应力钢绞线(3)通过预留波纹管串联各构件；所述单块整体预制下部构件(1)扩大基础间设置混凝土现浇段，在现场施工时将单块整体预制下部构件(1)扩大基础连为一体；在整幅基础底部设置整块预制垫板(2)；各个单块整体预制下部构件(1)的盖梁顶部预留待预制主梁施工时伸入主梁预留孔的抗震钢筋(4)。

2.一种桥梁的全预制下部结构的施工方法，其特征在于，由盖梁、墩柱、扩大基础组成的单块整体预制下部构件(1)、预制垫板(2)在预制工厂预制完成后，运输至工程现场，现场施工；

步骤一：开挖基坑，场地整平；将预制垫板(2)放置于墩位处，初步调整垫板顶面水平；

步骤二:吊装单块整体预制下部构件(1)，将单块整体预制下部构件(1)置于垫板(2)顶面，并微调单块整体预制下部构件(1)垂直度、高程；单块整体预制下部构件(1)垂直度、高程微调方法：垫板(2)顶面放置千斤顶，千斤顶的顶端通过单块整体预制下部构件(1)周边的钢牛腿支撑单块整体预制下部构件(1)，通过调整各千斤顶高度微调单块整体预制下部构件(1)垂直度和高程；单块整体预制下部构件(1)调整后，固定千斤顶，扩大基础与预制垫板间隙填充快硬高强砂浆，以确保单块整体预制下部构件(1)垂直度、高程的保持；

步骤三：浇筑单块整体预制下部构件(1)扩大基础间现浇混凝土，张拉贯穿盖梁预应力钢绞线(3)；

步骤四：施工上部结构，将抗震钢筋(4)伸入主梁预留孔，同时进行基坑回填。