CN107988895A - 一种桥梁及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁及其施工方法，解决了在河道内直接浇筑体积较大的桥梁下部结构时，易因热效应而产生温度裂缝，从而造成桥梁结构不稳定的问题。其技术方案要点是包括以下步骤，S1、利用温水或冷水掺加减水剂对成型墩身和承台的混凝土进行搅拌，且在通风和遮阴的环境下入模预制成型墩身和承台；S2、冲孔灌注已成型基桩，且吊装墩身和承台；S3、加固桥梁的下部结构；S4、于桥梁中下部结构的外围处搭建用于保温的成型模板架，且在养护7天后的阴天环境下拆除成型模板架即可，达到了增加桥梁下部结构的连接面积，且确保下部结构中各部分组成的重心均位于同一竖直线上，从而提高桥梁在河道内稳固性的目的。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁施工的技术领域，更具体的说，涉及一种桥梁及其施工方法。
背景技术
桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构；下部结构包括桥台、桥墩和基础；支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。桥梁的施工过程一般先浇筑桥墩，预制桥跨结构以形成预制梁，再将预制梁运输、吊装、定位落至桥墩。
桥梁工程的技术难点主要集中在混凝土的结构工程上，而混凝土工程中，主要技术又集中在模板工程上以及对于混凝土的施工与养护当中，当桥梁用于跨河道连接时，桥梁施工区域的地质情况又为由上至下依次包括素填土、软石层以及岩层，素填土主要由卵石、砾石和砂土、粘土组成，则为提高桥梁的稳固性，下部结构应适当增大，而当桥梁的下部结构体积较大时，混凝土浇筑无法避免的会因热效应而产生温度裂缝，如何降低热效应，保证混凝土结构质量是我们施工的关键。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种桥梁，增加桥梁下部结构的连接面积，且确保下部结构中各部分组成的重心均位于同一竖直线上，从而提高桥梁在河道内的稳固性。
本发明的上述技术第一目的是通过以下技术方案得以实现的：一种桥梁，包括多个下部结构，每个所述下部结构包括承台以及分别位于承台上下侧且经承台连接的墩身和至少两个基桩，所述基桩和墩身中朝向承台的端面分别埋设有位于各自中轴线上的第一定位凸部和第二定位凸部，所述承台的两侧分别具有供第一定位凸部嵌设的第一定位凹部以及供第二定位凸部嵌设的第二定位凹部，且所述第二定位凹部位于所有第一定位凹部之间重心所在的对应处。
通过采用上述技术方案，在基桩上设置第一定位凸部，墩身上设置第二定位凸部，而连接基桩和墩身的承台上具有第一定位凹部和第二定位凹部，且第二定位凹部位于所有第一定位凹部之间的重心所在处，可利用第一定位凸部和第一定位凹部以及第二定位凸部和第二定位凹部的配合，快速吊装承台和墩身，且可提前预制较大体积的承台和墩身，避免施工现场浇筑承台和墩身的不便，降低测量定位的误差，防止现场浇筑过程中三者的重心出现偏差，从而确保下部结构中各部分组成的重心均位于同一竖直线上，且因定位凸部卡入定位凹部的设置，避免基桩与承台或承台与墩身之间发生松动，进而提高桥梁在河道内的稳固性。
本发明的进一步设置在于，所述基桩和墩身均包括被混凝土包裹的筒状钢筋笼，所述筒状钢筋笼包括位于中轴线上的中轴钢筋组，且所述第一定位凸部和第二定位凸部主要由基桩中中轴钢筋组的端部和墩身中中轴钢筋组的端部套设玻璃纤维毡布而分别形成。
通过采用上述技术方案，在基桩和墩身的筒状钢筋笼中直接设置位于中轴线上的中轴钢筋组，使得可倚靠中轴钢筋组凸出于端面的长度而定位设置第一定位凸部和第二定位凸部的成型部，避免在成型基桩和墩身的模板中设置成型部位的不便，且提高第一定位凸部和第二定位凸部分别与基桩和墩身之间的连接强度；玻璃纤维毡布是无捻粗纱平纹织物，具有耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点，防止基桩与承台之间以及承台与墩身之间的连接处因水质的环境成分而发生损坏，从而避免第一定位凸部和第二定位凸部的破坏。
本发明的进一步设置在于，所述筒状钢筋笼还包括位于外圈的周向钢筋组以及至少两个经周向钢筋组固定以固定中轴钢筋组的径向钢筋组，所述径向钢筋组主要由三个异形钢筋于筒状钢筋笼圆周面的重心处两两相交而成，所述径向钢筋组中具有供中轴钢筋组穿设固定的中轴孔，且所述中轴孔主要由三个异形钢筋向远离筒状钢筋笼中轴线的方向弯曲而配合形成。
通过采用上述技术方案，设置径向钢筋组用于固定中轴钢筋组，通过径向钢筋组中的中轴孔，而中轴孔由三个异形钢筋弯曲形成，三个异形钢筋两两交叉，防止中轴钢筋组松动或偏向，从而确保中轴钢筋组位于中轴线处，且便于定位筒状钢筋笼的中轴线所在处。
本发明的进一步设置在于，所述径向钢筋组中的任意一个异形钢筋穿设并受限于其余两个异形钢筋之间所限定的空间内。
通过采用上述技术方案，使得三个异形钢筋之间相互交叉，且在交叉处可固定，可提高径向钢筋组在筒状钢筋笼内的结构强度，进而提高墩身和基桩的结构强度，以便抵抗水流更大的冲击力。
本发明的进一步设置在于，所述第一定位凹部与第一定位凸部之间以及第二定位凹部与第二定位凸部之间均环设有具有缺口的弹性密封圈，且所述玻璃纤维毡布内包裹有位于内侧的弹性橡胶套以及位于外侧的海绵垫。
通过采用上述技术方案，设置弹性密封圈，防止述第一定位凹部与第一定位凸部之间以及第二定位凹部与第二定位凸部之间进水，且避免水质对定位凸部的损害，亦防止增加水与承台或墩台下表面的接触面积，减小对其产生的浮力，避免桥梁的下部结构发生松动，提高下部结构的稳固性；设置弹性橡胶套和海绵垫，使得在将定位凸部插入定位凹部时，减小两者发生的碰撞，从而避免基桩、承台以及墩身的损坏。
本发明的第二目的是提供一种桥梁施工方法，便于搭建桥梁，且降低桥梁的热效应，确保桥梁中混凝土结构的质量，从而提高桥梁在河道内的稳固性。
本发明的上述技术第二目的是通过以下技术方案得以实现的：一种桥梁施工方法，应用施工于以上所述的一种桥梁，包括以下步骤，S1、利用温水或冷水掺加减水剂对成型墩身和承台的混凝土进行搅拌，且在通风和遮阴的环境下入模预制成型墩身和承台；S2、在河道内搭设围堰和工作平台，测量定点后冲孔灌注以成型基桩，采用吊车利用第一定位凸部和第一定位凹部以及第二定位凸部和第二定位凹部的配合将承台和墩身依次吊装搭建；S3、于基桩和承台之间以及承台与墩身之间利用焊接加强固定，且于基桩和承台之间以及承台与墩身之间涂抹水泥砂浆以填充缝隙；S4、于桥梁中下部结构的外围处搭建用于保温的成型模板架，且在养护7天后的阴天环境下拆除成型模板架即可；S5、在桥梁的下部结构上吊装桥跨结构，定时洒水，养护14天以上。
通过采用上述技术方案，在通风和遮阴的环境下，采用预制方式成型体积较大的墩身和承台，避免施工现场浇筑承台和墩身的不便，降低测量定位的误差，在混凝土中掺加减水剂，用于减少混凝土中水泥的用量，使其水化反应相应的减少，以此来减少水泥水化时产生的热量，且在搅拌过程中，利用温水或冷水，严格控制搅拌时的温度，进而降低预制墩身和承台时产生的热效应，防止产生温度裂缝，利用第一定位凸部和第一定位凹部以及第二定位凸部和第二定位凹部的配合便于吊装承台和墩身，焊接加固以及填充缝隙，避免下部结构中各组成之间发生松动，设置成型模板架，避免出现干缩裂缝、强度不够等质量问题，确保桥梁中混凝土结构的质量，从而提高桥梁在河道内的稳固性。
本发明的进一步设置在于，所述S1和S2中成型墩身、承台以及基桩时，采用分层方法或分块方法进行浇注，且于所述中轴钢筋组的一端端部依次包裹弹性橡胶套、海绵垫以及玻璃纤维毡布以预埋形成第一定位凸部和第二定位凸部。
通过采用上述技术方案，采用分层方法或分块方法进行浇注，可以在每次的浇筑过程中减少浇筑长度的蓄热量，来减少水化热聚集在一处，减少成型时温度的应力，进而降低产生的热效应，防止产生温度裂缝。
本发明的进一步设置在于，所述S2中冲孔过程中采用泥浆比重控制在1.0-1.3kg/cm³ 之间的膨润土悬浮泥浆作为护壁泥浆，且保持所述护壁泥浆始终高出孔外水位1.0-1.5m。
通过采用上述技术方案，防止桩孔的冲击过程中出现塌孔现象。
本发明的进一步设置在于，所述S3中在填充缝隙之前于第一定位凸部和第一定位凹部之间以及第二定位凸部和第二定位凹部之间处压入弹性密封圈。
通过采用上述技术方案，将弹性密封圈埋入水泥砂浆内，提高弹性密封圈所在处的密封性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：设置第一定位凸部、第二定位凸部、第一定位凹部以及第二定位凹部，从而提高基桩、承台以及墩身之间的连接牢固性，且采用先预制承台和墩身的方式，防止三者重心具有偏差，确保下部结构中各部分组成的重心均位于同一竖直线上，从而提高桥梁在河道内的稳固性。
附图说明
图1为实施例一中单个下部结构的示意图；
图2为实施例一中单个下部结构的分解图；
图3为实施例一中墩身内的筒状钢筋笼的结构示意图；
图4为筒状钢筋笼中径向钢筋组的示意图；
图5为实施例二的流程图。
图中，1、下部结构；2、基桩；21、第一定位凸部；3、承台；31、第一定位凹部；32、第二定位凹部；4、墩身；41、第二定位凸部；5、筒状钢筋笼；51、周向钢筋组；52、径向钢筋组；521、异形钢筋；522、中轴孔；53、中轴钢筋组；6、弹性密封圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施一：
如图1所示，一种桥梁，包括位于上侧以横跨河道的桥跨结构以及多个位于下侧以共同支撑桥跨结构的下部结构1，图中仅显示单个下部结构1，每个下部结构1中由上至下依次包括一个墩身4、一个承台3以及多个基桩2，且在本实施例中，每个承台3的下方具有四个呈正方形分布的基桩2，基桩2呈圆柱状，承台3呈长方体状，墩身4的横截面呈长腰孔状，每个墩身4的体积为750-810 m³，且墩身4的长度方向平行于河道的水流方向，从而减小水流对墩身4的冲击面积，进而提高下部结构1的稳定性。
结合图2和图3所示所示，承台3由混凝土灌注至包裹方体状钢筋笼而成，而墩身4和基桩2均由混凝土灌注至包裹筒状钢筋笼5而成，图3中以墩身4的筒状钢筋笼5为例，筒状钢筋笼5包括位于外圈以作为外壁的周向钢筋组51构成，周向钢筋组51通过捆扎外圈多个沿轴向设置的钢筋条而形成。周向钢筋组51内焊接固定有多个径向钢筋组52，且墩身4中分布有两个径向钢筋组52。每个筒状钢筋笼5的所有径向钢筋组52中穿设固定有一个中轴钢筋组53，且中轴钢筋组53位于筒状钢筋笼5的中轴线上。
中轴钢筋组53包括多个与径向钢筋组52相焊接固定的钢筋条，中轴钢筋组53中钢筋条的长度长于周向钢筋组51中的钢筋条，使得中轴钢筋组53的一端凸出于周向钢筋组51的同侧端面，且在中轴钢筋组53的该端部由内之外依次包裹弹性橡胶套、海绵垫以及玻璃纤维毡布，使得基桩2中朝向承台3的端面中央形成一个第一定位凸部21，墩身4中朝向承台3的端面中央形成一个第二定位凸部41，弹性橡胶套由凝胶材料制成。承台3的上端面上具有供第二定位凸部41嵌设的第二定位凹部32，承台3的下端面上具有四个供第一定位凸部21嵌设的第一定位凸部21，其中，第二定位凹部32位于四个第一定位凹部31之间重心所在的对应处。且第一定位凹部31与第一定位凸部21之间以及第二定位凹部32与第二定位凸部41之间的缝隙处均环设有一个弹性密封圈6，弹性密封圈6由尼龙材料制成，且弹性密封圈6具有一个缺口，以便将弹性密封圈6螺旋绕设于缝隙处。
结合图4所示，径向钢筋组52由三个异形钢筋521两两相交而成，且三个异形钢筋521的相交处集中在该筒状钢筋笼5圆周面的重心处，且每个径向钢筋组52中的任意一个异形钢筋521穿设并受限于其余两个异形钢筋521之间所限定的交错空间内，每个异形钢筋521的两端焊接固定在周向钢筋组51上，任意两个异形钢筋521的贴合处均进行焊接固定，从而提高每个径向钢筋组52中三个异形钢筋521之间连接的牢固性，进而提高墩身4和基桩2的结构强度。
每个异形钢筋521中位于两个相交点之间处均向远离筒状钢筋笼5中轴线的方向弯曲，且每个径向钢筋组52中位于三个异形钢筋521的相交处均具有一个中轴孔522，以供中轴钢筋组53穿设且固定，而中轴孔522由三个异形钢筋521的弯曲部配合形成，中轴钢筋组53中的钢筋条均与相贴合的异形钢筋521经焊接固定。
实施例二：
结合图5所示，一种桥梁施工方法，应用施工于实施例一中的一种桥梁，包括一下步骤：
S1、预制墩身4和承台3。
焊接固定出墩身4的筒状钢筋笼5和承台3的方体状钢筋笼，混合搅拌用于灌注成型墩身4和承台3的混凝土，混凝土中掺加木质素磺酸钙等具有缓凝性的减水剂，用于减少混凝土中水泥的用量，使其水化反应相应的减少，以此来减少水泥水化时产生的热量，且在搅拌过程中，利用温水或冷水，严格控制搅拌时的温度，进而降低预制墩身4和承台3时产生的热效应，防止产生温度裂缝。
在通风和遮阴的环境下，分别将筒状钢筋笼5和方体状钢筋笼放置入各自的钢模后，灌注搅拌后的混凝土以成型墩身4和承台3，在且灌注时，采用分层方法或分块方法进行浇注，利用钢模成型承台3的第一定位凹部31和第二定位凹部32，当浇注墩身4的顶层前，在中轴钢筋组53的上端部依次包裹弹性橡胶套、海绵垫以及玻璃纤维毡布，且绑扎玻璃纤维毡布的开口处，浇注后使得玻璃纤维毡布的绑扎部位位于混凝土内，从而形成第二定位凸部41。同时成型墩身4和承台3时，应该避开炎热的天气，必要时采取晚上浇筑，且通过加强入模的通风使模内热能够尽快的散失。
S2、冲孔灌注以成型基桩2，且吊装墩身4和承台3。
在河道内搭设围堰和工作平台，对施工场地进行清理，清除桩位周围各种杂物，整平夯实，便于施工机械出入，根据承台3上第一定位凹部31之间的距离，测量定点基桩2的桩位，埋设护筒，使用桩机冲击桩孔，且在桩孔冲击过程中采用膨润土悬浮泥浆作为护壁泥浆，泥浆的比重控制在1.2kg/cm³左右，且保持护壁泥浆始终高出孔外水位1.0-1.5m。采用泥浆泵反循环浆法清孔，焊接固定出基桩2的筒状钢筋笼5，将该筒状钢筋笼5放入桩孔内，采用S1中的分层方法或分块方法进行浇注以成型基桩2和第一定位凸部21。
使用吊车依次将承台3和墩身4吊装至基桩2所在处，且利用第一定位凸部21和第一定位凹部31以及第二定位凸部41和第二定位凹部32的配合快速定位，使得基桩2、承台3以及墩身4的三点重心位于同一竖直线上，避免多次测量以定位承台3和墩身4安装的不便。
S3、加固桥梁的下部结构1。
在基桩2和承台3之间以及承台3与墩身4之间利用焊接将筒状钢筋笼5与方体状钢筋笼加强固定，将弹性密封圈6螺旋压入第一定位凸部21和第一定位凹部31之间以及第二定位凸部41和第二定位凹部32之间缝隙处，随后于基桩2和承台3之间以及承台3与墩身4之间涂抹水泥砂浆以填充缝隙。
S4、养护桥梁的下部结构1。
在桥梁的每个下部结构1外围处搭建一个成型模板架，用于保温和防止暴晒，随后养护7天以上，且在养护期间内，采用湿润的土工布包裹，始终保证混凝土表面始终处于湿润状态，避免出现干缩裂缝、强度不够等质量问题。养护期过后在阴天的环境下拆除成型模板架，避免下部结构1一时接触成型模板架外温差较大的环境时，发生干缩裂缝、强度不够等质量问题。
S5、吊装拼接桥梁的桥跨结构，并养护。
使用吊车将桥跨结构安装于多个下部结构1上，定时洒水，养护14天以上。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种桥梁，包括多个下部结构(1)，每个所述下部结构(1)包括承台(3)以及分别位于承台(3)上下侧且经承台(3)连接的墩身(4)和至少两个基桩(2)，其特征在于：所述基桩(2)和墩身(4)中朝向承台(3)的端面分别埋设有位于各自中轴线上的第一定位凸部(21)和第二定位凸部(41)，所述承台(3)的两侧分别具有供第一定位凸部(21)嵌设的第一定位凹部(31)以及供第二定位凸部(41)嵌设的第二定位凹部(32)，且所述第二定位凹部(32)位于所有第一定位凹部(31)之间重心所在的对应处。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁，其特征在于：所述基桩(2)和墩身(4)均包括被混凝土包裹的筒状钢筋笼(5)，所述筒状钢筋笼(5)包括位于中轴线上的中轴钢筋组(53)，且所述第一定位凸部(21)和第二定位凸部(41)主要由基桩(2)中中轴钢筋组(53)的端部和墩身(4)中中轴钢筋组(53)的端部套设玻璃纤维毡布而分别形成。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁，其特征在于：所述筒状钢筋笼(5)还包括位于外圈的周向钢筋组(51)以及至少两个经周向钢筋组(51)固定以固定中轴钢筋组(53)的径向钢筋组(52)，所述径向钢筋组(52)主要由三个异形钢筋(521)于筒状钢筋笼(5)圆周面的重心处两两相交而成，所述径向钢筋组(52)中具有供中轴钢筋组(53)穿设固定的中轴孔(522)，且所述中轴孔(522)主要由三个异形钢筋(521)向远离筒状钢筋笼(5)中轴线的方向弯曲而配合形成。
4.根据权利要求3所述的一种桥梁，其特征在于：所述径向钢筋组(52)中的任意一个异形钢筋(521)穿设并受限于其余两个异形钢筋(521)之间所限定的空间内。
5.根据权利要求4所述的一种桥梁，其特征在于：所述第一定位凹部(31)与第一定位凸部(21)之间以及第二定位凹部(32)与第二定位凸部(41)之间均环设有具有缺口的弹性密封圈(6)，且所述玻璃纤维毡布内包裹有位于内侧的弹性橡胶套以及位于外侧的海绵垫。
6.一种桥梁施工方法，应用施工于权利要求5所述的一种桥梁，其特征在于：包括以下步骤，
S1、利用温水或冷水掺加减水剂对成型墩身(4)和承台(3)的混凝土进行搅拌，且在通风和遮阴的环境下入模预制成型墩身(4)和承台(3)；
S2、在河道内搭设围堰和工作平台，测量定点后冲孔灌注以成型基桩(2)，采用吊车利用第一定位凸部(21)和第一定位凹部(31)以及第二定位凸部(41)和第二定位凹部(32)的配合将承台(3)和墩身(4)依次吊装搭建；
S3、于基桩(2)和承台(3)之间以及承台(3)与墩身(4)之间利用焊接加强固定，且于基桩(2)和承台(3)之间以及承台(3)与墩身(4)之间涂抹水泥砂浆以填充缝隙；
S4、于桥梁中下部结构(1)的外围处搭建用于保温的成型模板架，且在养护7天后的阴天环境下拆除成型模板架即可；
S5、在桥梁的下部结构(1)上吊装桥跨结构，定时洒水，养护14天以上。
7.根据权利要求6所述的一种桥梁施工方法，其特征在于：所述S1和S2中成型墩身(4)、承台(3)以及基桩(2)时，采用分层方法或分块方法进行浇注，且于所述中轴钢筋组(53)的一端端部依次包裹弹性橡胶套、海绵垫以及玻璃纤维毡布以预埋形成第一定位凸部(21)和第二定位凸部(41)。
8.根据权利要求7所述的一种桥梁施工方法，其特征在于：所述S2中冲孔过程中采用泥浆比重控制在1.0-1.3kg/cm³ 之间的膨润土悬浮泥浆作为护壁泥浆，且保持所述护壁泥浆始终高出孔外水位1.0-1.5m。
9.根据权利要求8所述的一种桥梁施工方法，其特征在于：所述S3中在填充缝隙之前于第一定位凸部(21)和第一定位凹部(31)之间以及第二定位凸部(41)和第二定位凹部(32)之间处压入弹性密封圈(6)。
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