CN107675610A - 一种预制拼装桥墩节段连接的构造和作法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制拼装桥墩节段连接的构造和作法，属于桥梁工程领域。该连接构造为基于超高性能混凝土(UHPC)、内套连接钢管和高强螺栓连接的预制拼装钢管混凝土桥墩。该连接构造包括承台、预埋节段、预制钢管混凝土节段、内套连接钢管和盖梁。预制钢管混凝土节段和预埋节段的外部均为预制钢管节段。预制钢管混凝土节段中填充混凝土为部分填充，预制钢管混凝土节段的两端预留高度为内套连接钢管的一半。连接中将超高性能混凝土UHPC应用于预制桥墩节段之间，充分利用了超高性能混凝土UHPC卓越的抗压和抗拉性能，从而解决了预制桥墩节段连接薄弱的问题。

Description

一种预制拼装桥墩节段连接的构造和作法

技术领域

本发明属于桥梁工程领域，具体涉及一种预制拼装桥墩节段连接的构造和作法。

背景技术

钢管混凝土桥墩因其具有高强度和高刚度以及卓越的延性和耗能能力而广泛应用于城市桥梁，山区高墩桥梁以及跨海桥梁中，尤其是，钢管混凝土桥墩具有较好的抗震性能而被应用于高烈度地区的桥梁建设。随着城市交通，山区桥梁以及跨海大桥建设的快速发展，在有限场地内进行快速桥梁建设的需求日益突出。同时，当前城市桥梁建设中业主和居民对桥梁的建设提出了更高要求，即除了保证桥梁结构的安全和耐久外，还要尽量避免或减少交通中断和交通干扰，减少因施工造成的交通拥堵，减少因施工造成的各种环境污染。因此，低碳、环保、快速、高效逐渐成为当今城市桥梁建设的主流设计理念。而传统的现浇混凝土桥梁不可避免地存在工期长，对交通干扰大，环境污染严重等问题。

预制拼装技术是实现桥梁建设工业化解决上述矛盾的一种有效手段。目前我国预制拼装技术在桥梁上部结构中应用已经趋于成熟，而桥墩的预制拼装技术的研究和应用相对较少。现阶段仅有部分跨海桥梁和城市桥梁采用了整墩预制现浇湿接头连接的预制拼装技术。但由于桥梁的预制拼装建造具有建造效率高、构件质量好、环境友好等优势，在未来的桥梁建设中将会大规模的应用。

然而，与传统的整体现浇桥墩不同，预制拼装桥墩节段间的连接方式和连接质量直接影响到桥墩整体的受力性能和抗震性能。对于节段预制拼装桥墩的抗震性能，国内外研究表明合理的节段连接能够保证桥墩具有良好的抗震性能。因此，可靠而简便的节段连接方式是预制拼装桥墩应用的关键。现有的预制拼装桥墩节段连接方式还较少，且具体实施方式较为繁琐，连接质量难以得到保证。

发明内容

本发明旨在提出一种可靠的预制拼装桥墩节段间的连接方式，以解决传统连接方式的不足。连接中将超高性能混凝土UHPC应用于预制桥墩节段之间，充分利用了超高性能混凝土UHPC卓越的抗压和抗拉性能，从而解决了预制桥墩节段连接薄弱的问题。连接中内插钢管的构造利于现场快速拼装。本发明给出了节段预制拼装钢管混凝土桥墩的作法和节段连接的具体构造。

本发明的具体技术方案如下：

本发明采用的技术方案为一种预制拼装桥墩节段连接构造，该连接构造为基于超高性能混凝土9(UHPC)、内套连接钢管11和高强螺栓6连接的预制拼装钢管混凝土桥墩。该连接构造包括承台3、预埋节段7、预制钢管混凝土节段2、内套连接钢管11和盖梁1。预制钢管混凝土节段2和预埋节段7的外部均为预制钢管节段12。

预埋节段7埋置在承台3和盖梁1中，承台3和盖梁1通过预埋节段7与桥墩墩身中的预制钢管混凝土节段2连接。预制钢管混凝土节段2之间以及预制钢管混凝土节段2与预埋节段7之间通过现浇UHPC接头连接，现浇UHPC接头包括内套连接钢管11、超高性能混凝土9和高强螺栓6，内套连接钢管11设置在预制钢管节段12内，内套连接钢管11的内部填充有超高性能混凝土9，内套连接钢管11与预制钢管节段12之间通过高强螺栓6进行紧固连接。

为保证预埋节段7与承台3以及预埋节段7与和盖梁1之间的可靠连接，在预埋节段7端部焊接有端板5，端板5和预埋节段7的预制钢管节段12之间焊接有加劲肋8，端板5四周安装有锚栓4。

预制拼装桥墩的墩身由多节预制钢管混凝土节段2组成，预制钢管混凝土节段2由预制节段钢管12、填充混凝土10、预埋PVC管13、UHPC浇筑入口15和UHPC浇筑出口14组成，填充混凝土10设置在预制管节段12中。为保证现浇UHPC接头的顺利浇筑，采用不含粗骨料的超高性能混凝土UHPC9，且在填充混凝土10的中预埋PVC管13，同时在填充混凝土10的端部设置UHPC浇筑入口15和UHPC浇筑出口14，UHPC浇筑入口15和UHPC浇筑出口14的直径取决于现浇UHPC接头中的超高性能混凝土9的浇筑量。

为保证预制钢管混凝土节段2中填充混凝土10与现浇UHPC接头9之间可靠连接，填充混凝土10的端部为锯齿状，以增大新旧混凝土之间的咬合力。

在预制钢管混凝土节段2顶端插入内套连接钢管11，内套连接钢管11的内侧螺栓孔处焊有螺帽17，螺栓孔为高强螺栓6的安装孔；为便于安装，内套连接钢管11的外径应比预制钢管混凝土节段2的内径小1mm-2mm。为避免浇筑时UHPC浆液外泄，在内套连接钢管11焊接螺帽17端部用密封材料密封。

预制钢管混凝土节段2中填充混凝土10为部分填充，预制钢管混凝土节段2的两端预留高度为内套连接钢管11的一半。

内套连接钢管11的长度根据塑性铰计算公式得到，或取内套连接钢管11长度等于桥墩宽度或桥墩直径。

螺栓孔16采取交错布置的方式，高强螺栓6的数目、直径和强度应根据具体强度需求计算获得。

附图说明

图1预制拼装桥墩外部构造

图2预制拼装桥墩剖面构造

图3预埋节段构造

图4.1矩形桥墩预制钢管混凝土预埋节段A—A剖面图

图4.2圆形桥墩预制钢管混凝土预埋节段A—A剖面图

图5预制钢管混凝土拼装节段

图6.1为内套连接钢管螺栓孔布置图。

图6.2为内套连接钢管剖面图。

图6.3为矩形连接钢管螺栓布置B-B剖面图

图6.4为圆形连接钢管螺栓布置B-B剖面图

图7预制拼装桥墩拼装流程

图中：1—盖梁；2—预制钢管混凝土节段；3—承台；4—锚栓；5—端板；6—高强螺栓；7—预埋节段；8—加劲肋；9—超高性能混凝土；10—填充混凝土；11—内套连接钢管；12—预制钢管节段；13—预埋PVC管；14—UHPC浇筑出口；15—UHPC浇筑入口；16—螺栓孔；17—焊接螺帽。

具体实施方式

以下结合附图1—附图7对本发明的具体实施方式做进一步描述：

一种预制拼装桥墩节段连接的构造和作法，步骤一：在工厂中制备预埋节段7，预制钢管混凝土节段2和内套连接钢管11，具体步骤如下：

1首先将钢板切割成目标尺寸后在对应位置处开出螺栓孔16和UHPC浇筑入口15、UHPC浇筑出口14。

2预埋节段7由预制节段钢管12、端板5、加劲肋8、锚栓4组成。预制钢管节段12由钢板焊接得到。将预制钢管节段12焊接至端板5，预制钢管节段12和端板5四周焊接加劲肋8。端板5四周开有螺栓孔，可将锚栓4连接在端板5上。将预埋节段7埋置于承台中，预埋节段7上部出露高度为内套连接钢管11长度的一半。

3预制钢管混凝土节段2由预制钢管节段12、预制节段填充混凝土10、预埋PVC管13、UHPC浇筑入口15、UHPC浇筑出口14组成。制作时首先将预埋PVC管13插入UHPC浇筑入口15和UHPC浇筑出口14，并用密封材料将PVC管内部端口密封，防止混凝土灌入PVC管内。同时在PVC管和钢管连接处用密封材料密封，防止浇筑时混凝土浆液外泄。浇筑时可将一钢棒插入PVC管作为支撑，避免浇筑混凝土时PVC管发生位置偏离。预制节段填充混凝土10两端的模板应做成锯齿状。

4制作内套连接钢管11时，先在钢板螺栓孔处点焊上螺帽17。为了便于连接，内套连接钢管11的外径应比预制钢管混凝土节段2的内径小1-2mm。内套连接钢管11的长度根据塑性铰计算公式得到，或取内套连接钢管11长度等于桥墩宽度或桥墩直径。

5)将内套连接钢管11插入预制钢管混凝土节段2的一端并用高强螺栓6连接。

步骤二：预制节段桥墩现场拼装，如图7所示，流程如下：

1将含有预埋节段7的混凝土承台3吊装至设计位置并固定。

2将预制钢管混凝土节段2吊起，未安装内套连接钢管11的一端朝下。然后将底节内套连接钢管11插入预制钢管混凝土节段2下端，用高强螺栓将二者连接。

3向内套连接钢管11中浇筑超高性能混凝土9。浇筑时超高性能混凝土从下部入口15灌入，当混凝土浆液从上部出口14溢出时浇筑完成。浇筑完成后用密封材料将浇筑出入口密封。

4重复步骤2和3完成整个桥墩的拼装。

Claims (7)

1.一种预制拼装桥墩节段连接构造，其特征在于：该连接构造为基于超高性能混凝土(UHPC)(9)、内套连接钢管(11)和高强螺栓(6)连接的预制拼装钢管混凝土桥墩；该连接构造包括承台(3)、预埋节段(7)、预制钢管混凝土节段(2)、内套连接钢管(11)和盖梁(1)；预制钢管混凝土节段(2)和预埋节段(7)的外部均为预制管节段(12)；

预埋节段(7)埋置在承台(3)和盖梁(1)中，承台(3)和盖梁(1)通过预埋节段(7)与桥墩墩身中的预制钢管混凝土节段(2)连接；预制钢管混凝土节段(2)之间以及预制钢管混凝土节段(2)与预埋节段(7)之间通过现浇UHPC接头连接，现浇UHPC接头包括内套连接钢管(11)、超高性能混凝土(UHPC)(9)和高强螺栓(6)，内套连接钢管(11)设置在预埋钢管节段(12)内，内套连接钢管(11)的内部填充有超高性能混凝土(UHPC)(9)，内套连接钢管(11)与预制管节段(12)之间通过高强螺栓(6)进行紧固连接；

为保证预埋节段(7)与承台(3)以及预埋节段(7)与和盖梁(1)之间的可靠连接，在预埋节段(7)端部焊接有端板(5)，端板(5)和预埋节段(7)的预制管节段(12)之间焊接有加劲肋(8)，端板(5)四周安装有锚栓(4)；

预制拼装桥墩的墩身由多节预制钢管混凝土节段(2)组成，预制钢管混凝土节段(2)由预制节段钢管(12)、填充混凝土(10)、预埋PVC管(13)、UHPC浇筑入口(15)和UHPC浇筑出口(14)组成，填充混凝土(10)设置在预制节段钢管(12)中；为保证现浇UHPC接头的顺利浇筑，采用不含粗骨料的超高性能混凝土(UHPC)(9)，且在填充混凝土(10)的中预埋PVC管(13)，同时在填充混凝土(10)的端部设置UHPC浇筑入口(15)和UHPC浇筑出口(14)，UHPC浇筑入口(15)和UHPC浇筑出口(14)的直径取决于现浇UHPC接头中的超高性能混凝土(UHPC)(9)的浇筑量。

2.根据权利要求1所述的一种预制拼装桥墩节段连接构造，其特征在于：为保证预制钢管混凝土节段(2)中填充混凝土(10)与现浇UHPC接头(9)之间可靠连接，填充混凝土(10)的端部为锯齿状，以增大新旧混凝土之间的咬合力。

3.根据权利要求1所述的一种预制拼装桥墩节段连接构造，其特征在于：在预制钢管混凝土节段(2)顶端插入内套连接钢管(11)，内套连接钢管(11)的内侧螺栓孔处焊有螺帽(17)，螺栓孔为高强螺栓(6)的安装孔；为便于安装，内套连接钢管(11)的外径应比预制钢管混凝土节段(2)的内径小1mm-2mm；为避免浇筑时UHPC浆液外泄，在内套连接钢管(11)焊接螺帽(17)端部用密封材料密封。

4.根据权利要求1所述的一种预制拼装桥墩节段连接构造，其特征在于：预制钢管混凝土节段(2)中填充混凝土(10)为部分填充，预制钢管混凝土节段(2)的两端预留高度为内套连接钢管(11)的一半。

5.根据权利要求1所述的一种预制拼装桥墩节段连接构造，其特征在于：内套连接钢管(11)的长度根据塑性铰计算公式得到，或取内套连接钢管(11)长度等于桥墩宽度或桥墩直径。

6.根据权利要求1所述的一种预制拼装桥墩节段连接构造，其特征在于：螺栓孔(16)采取交错布置的方式，高强螺栓(6)的数目、直径和强度应根据具体强度需求计算获得。

7.一种预制拼装桥墩节段连接的构造和作法，其特征在于：步骤一：在工厂中制备预埋节段(7)，预制钢管混凝土节段(2)和内套连接钢管(11)，具体步骤如下：

1)首先将钢板切割成目标尺寸后在对应位置处开出螺栓孔(16)和UHPC浇筑入口(15)、UHPC浇筑出口(14)；

2)预埋节段(7)由预制节段钢管(12)、端板(5)、加劲肋(8)、锚栓(4)组成；预制钢管节段(12)由钢板焊接得到；将预制钢管节段(12)焊接至端板(5)，预制钢管节段(12)和端板(5)四周焊接加劲肋(8)；端板(5)四周开有螺栓孔，可将锚栓(4)连接在端板(5)上；将预埋节段(7)埋置于承台中，预埋节段(7)上部出露高度为内套连接钢管(11)长度的一半；

3)预制钢管混凝土节段(2)由预制钢管节段(12)、预制节段填充混凝土(10)、预埋PVC管(13)、UHPC浇筑入口(15)、UHPC浇筑出口(14)组成；制作时首先将预埋PVC管(13)插入UHPC浇筑入口(15)和UHPC浇筑出口(14)，并用密封材料将PVC管内部端口密封，防止混凝土灌入PVC管内；同时在PVC管和钢管连接处用密封材料密封，防止浇筑时混凝土浆液外泄；浇筑时可将一钢棒插入PVC管作为支撑，避免浇筑混凝土时PVC管发生位置偏离；预制节段填充混凝土(10)两端的模板应做成锯齿状；

4)制作内套连接钢管(11)时，先在钢板螺栓孔处点焊上螺帽(17)；为了便于连接，内套连接钢管(11)的外径应比预制钢管混凝土节段(2)的内径小1-2mm；内套连接钢管(11)的长度根据塑性铰计算公式得到，或取内套连接钢管(11)长度等于桥墩宽度或桥墩直径；

5)将内套连接钢管(11)插入预制钢管混凝土节段(2)的一端并用高强螺栓(6)连接；

步骤二：预制节段桥墩现场拼装，流程如下：

1)将含有预埋节段(7)的混凝土承台(3)吊装至设计位置并固定；

2)将预制钢管混凝土节段(2)吊起，未安装内套连接钢管(11)的一端朝下；然后将底节内套连接钢管(11)插入预制钢管混凝土节段(2)下端，用高强螺栓将二者连接；

3)向内套连接钢管(11)中浇筑超高性能混凝土(9)；浇筑时超高性能混凝土从下部入口(15)灌入，当混凝土浆液从上部出口(14)溢出时浇筑完成；浇筑完成后用密封材料将浇筑出入口密封；

4)重复步骤二中的2)和3)完成整个桥墩的拼装。