CN108049305A - 一种预制桥墩与预制承台的拼接结构及拼接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种预制桥墩与预制承台的拼接结构及拼接方法，利用预制桥墩底部的第一凹槽中的空心钢管与预制承台顶部的环形槽的内壁围成的钢管混凝土凸榫榫接，一方面为预制桥墩在承台上的安装起到良好的定位作用，另一方面提高了拼接处的抗剪承载力和抗弯承载力；在环形槽中浇筑后浇混凝土包裹预制桥墩与预制承台的拼接处，使预制桥墩与预制承台连成一个整体，改善了整体受力结构，使预制桥墩与预制承台的拼接强度大大提高，不低于现浇桥墩强度。采用预制桥墩与预制承台拼接的方式，有效减少了现场混凝土浇筑的工作量，方便现场作业，不占用道路，有效缓解了作业时对城市交通环境的影响，同时缩短了桥梁的施工周期。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种预制桥墩与预制承台的拼接结构及拼接方法。
背景技术
目前我国公路桥梁圆形桥墩大多采用现场现浇筑，现浇桥梁至少存在如下缺陷：1、施工周期过长，易受天气和自然环境影响；2、在施工中占用现状道路，加剧交通堵塞；3、现浇质量不易保证，施工质量受工人整体素质影响。为实现桥墩的工业化制造与快速拼装，需要研发一种新技术，使预制墩柱节段之间、预制墩柱与承台之间的连接设计性能，达到或基本达到整体现浇混凝土墩柱的技术标准；同时，能避免或减少钢筋现场焊接与混凝土现浇，确保施工方便，并减少现场工作量，缩短桥梁施工周期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种预制桥墩与预制承台的拼接结构及拼接方法，既能保证预制桥墩与预制承台的拼接强度不低于现浇桥墩强度，又能缩短桥梁施工周期。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种预制桥墩与预制承台的拼接结构，包括预制桥墩和预制承台；所述预制桥墩的底部中心位置设有圆柱形的第一凹槽，所述第一凹槽内部设有空心钢管，所述空心钢管与所述第一凹槽的内壁贴合；所述预制承台的顶部设有环形槽，所述环形槽的内壁围成与所述空心钢管相适配的钢管混凝土凸榫；所述预制桥墩通过所述空心钢管与所述钢管混凝土凸榫配合，所述预制桥墩的底面与所述环形槽的槽底贴合；所述环形槽的外壁与所述预制桥墩的外壁之间的间隙中填充有后浇混凝土。
本发明采用的另一技术方案为：
一种预制桥墩与预制承台的拼接方法，包括如下步骤：
步骤1：在预制桥墩的底部中心位置浇筑出圆柱形的第一凹槽，并在所述第一凹槽内部预埋空心钢管；在预制承台的顶部浇筑出环形槽，其中，环形槽的内壁围成钢管混凝土凸榫；
步骤2：将所述预制桥墩安装至所述预制承台的环形槽中使所述空心钢管与所述钢管混凝土凸榫榫接；
步骤3：在环形槽中浇筑后浇混凝土以包裹所述预制桥墩。
本发明的有益效果在于：
利用预制桥墩底部的第一凹槽中的空心钢管与预制承台顶部的环形槽的内壁围成的钢管混凝土凸榫榫接，一方面为预制桥墩在承台上的安装起到良好的定位作用，另一方面提高了拼接处的抗剪承载力和抗弯承载力；在环形槽中浇筑后浇混凝土包裹预制桥墩与预制承台的拼接处，使预制桥墩与预制承台连成一个整体，改善了整体受力结构，使预制桥墩与预制承台的拼接强度大大提高，不低于现浇桥墩强度。采用预制桥墩与预制承台拼接的方式，有效减少了现场混凝土浇筑的工作量，方便现场作业，不占用道路，有效缓解了作业时对城市交通环境的影响，同时缩短了桥梁的施工周期。
附图说明
图1为本发明实施例一的预制墩柱与预制承台的拼接结构的主视图；
图2为本发明实施例一的预制墩柱与预制承台的拼接结构的俯视图。
标号说明：
1、预制桥墩；2、预制承台；3、空心钢管；4、环形槽；5、钢管混凝土凸榫；6、后浇混凝土；7、第一水平钢筋；8、竖向钢筋；9、第二水平钢筋；
10、环氧砂浆。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：利用预制桥墩底部的第一凹槽中的空心钢管与预制承台顶部的环形槽的内壁围成的钢管混凝土凸榫榫接，一方面为预制桥墩在承台上的安装起到良好的定位作用，另一方面提高了拼接处的抗剪承载力和抗弯承载力；在环形槽中浇筑后浇混凝土包裹预制桥墩与预制承台的拼接处，使预制桥墩与预制承台连成一个整体，改善了整体受力结构。
本发明提供一种预制桥墩与预制承台的拼接结构，包括预制桥墩和预制承台；所述预制桥墩的底部中心位置设有圆柱形的第一凹槽，所述第一凹槽内部设有空心钢管，所述空心钢管与所述第一凹槽的内壁贴合；所述预制承台的顶部设有环形槽，所述环形槽的内壁围成与所述空心钢管相适配的钢管混凝土凸榫；所述预制桥墩通过所述空心钢管与所述钢管混凝土凸榫配合，所述预制桥墩的底面与所述环形槽的槽底贴合；所述环形槽的外壁与所述预制桥墩的外壁之间的间隙中填充有后浇混凝土。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
利用预制桥墩底部的第一凹槽中的空心钢管与预制承台顶部的环形槽的内壁围成的钢管混凝土凸榫榫接，一方面为预制桥墩在承台上的安装起到良好的定位作用，另一方面提高了拼接处的抗剪承载力和抗弯承载力；在环形槽中浇筑后浇混凝土包裹预制桥墩与预制承台的拼接处，使预制桥墩与预制承台连成一个整体，改善了整体受力结构，使预制桥墩与预制承台的拼接强度大大提高，不低于现浇桥墩强度。
进一步的，所述预制桥墩与预制承台的拼接结构还包括加强钢筋组件，所述加强钢筋组件包括第一水平钢筋和竖向钢筋；所述第一水平钢筋的一端嵌入所述预制桥墩的第一凹槽的槽壁中，另一端延伸至所述第一凹槽的槽壁的外部；所述竖向钢筋的一端嵌入位于所述环形槽下方的所述预制承台中，另一端向上延伸至所述环形槽中；
所述第一水平钢筋与所述竖向钢筋绑扎连接，所述后浇混凝土包裹所述第一水平钢筋和竖向钢筋的伸出部分。
由上述描述可知，在拼接结构中增加第一水平钢筋和竖向钢筋，将预制墩柱底部的第一水平钢筋与预制承台顶部的竖向钢筋绑扎后包裹在后浇混凝土中，进一步提高了预制墩柱与预制承台拼接处的强度，改善了拼接处的力学性能。
进一步的，所述加强钢筋组件还包括第二水平钢筋，所述第二水平钢筋的一端嵌入所述环形槽的外壁中，另一端延伸至所述环形槽中；
所述第二水平钢筋、第一水平钢筋以及竖向钢筋相互绑扎连接，所述后浇混凝土包裹所述第二水平钢筋的伸出部分。
由上述描述可知，在拼接结构增加第一水平钢筋、第二水平钢筋和竖向钢筋，将预制墩柱底部的第一水平钢筋、预制承台的环形槽中的第二水平钢筋和竖向钢筋相互绑扎形成钢筋网后包裹在后浇混凝土中，更进一步提高了预制桥墩与预制承台拼接处的强度。
进一步的，所述加强钢筋组件的个数为四～八个且沿所述预制桥墩的周向均匀分布，每个所述加强钢筋组件包括六根竖向排布的第一水平钢筋、沿所述环形槽的径向成直线排布的四根竖向钢筋和六根竖向排布的第二水平钢筋。
由上述描述可知，通过均匀分布在预制桥墩周围的四～八个加强钢筋组件，使预制桥墩与预制承台拼接处的各个方向的强度均能得到提高，整体力学性能得到改善。
进一步的，所述预制桥墩分别与所述环形槽和钢管混凝土凸榫的接触面上均设有环氧砂浆。
由上述描述可知，环氧砂浆化学性能稳定，耐腐耐候性好，环氧砂浆的热膨胀系数与混凝土接近，不易从被粘结的混凝土基材上脱开，在预制桥墩与预制承台拼接处的接触面上涂覆环氧砂浆，可以大大提高拼接桥梁的使用寿命。
本发明还提供一种预制桥墩与预制承台的拼接方法，包括如下步骤：
步骤1：在预制桥墩的底部中心位置浇筑出圆柱形的第一凹槽，并在所述第一凹槽内部预埋空心钢管；在预制承台的顶部浇筑出环形槽，其中，环形槽的内壁围成钢管混凝土凸榫；
步骤2：将所述预制桥墩安装至所述预制承台的环形槽中使所述空心钢管与所述钢管混凝土凸榫榫接；
步骤3：在环形槽中浇筑后浇混凝土以包裹所述预制桥墩。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
利用预制桥墩底部的第一凹槽中的空心钢管与预制承台顶部的环形槽的内壁围成的钢管混凝土凸榫榫接，一方面为预制桥墩在承台上的安装起到良好的定位作用，另一方面提高了拼接处的抗剪承载力和抗弯承载力；在环形槽中浇筑后浇混凝土包裹预制桥墩与预制承台的拼接处，使预制桥墩与预制承台连成一个整体，改善了整体受力结构，使预制桥墩与预制承台的拼接强度大大提高，不低于现浇桥墩强度。采用预制桥墩与预制承台拼接的方式，有效减少了现场混凝土浇筑的工作量，方便现场作业，不占用道路，有效缓解了作业时对城市交通环境的影响，同时缩短了桥梁的施工周期。
进一步的，所述步骤1还包括：在所述预制桥墩的第一凹槽的槽壁中预埋第一水平钢筋，在所述预制承台的环形槽的下方预埋竖向钢筋；
所述步骤2还包括：将所述第一水平钢筋与所述竖向钢筋绑扎连接。
进一步的，所述步骤1还包括：在所述预制承台的环形槽的外壁预埋第二水平钢筋；
所述步骤2还包括：将所述第二水平钢筋、第一水平钢筋以及竖向钢筋相互绑扎连接。
由上述描述可知，通过在预制墩柱的底部预埋水平的加强钢筋，在预制承台顶部的环形槽中预埋水平和竖向的加强钢筋，拼接时将水平和竖向的加强钢筋绑扎形成钢筋网络，最后在预制承台顶部的环形槽中浇筑后浇混凝土包裹拼接处，提高了预制墩柱与预制承台的整体性，使预制拼装桥梁的整体力学性能得到改善，达到现浇桥梁的技术标准。
进一步的，六根竖向排布的所述第一水平钢筋、沿所述环形槽的径向成直线排布的四根所述竖向钢筋以及六根竖向排布的所述第二水平钢筋构成一个加强钢筋组件，在所述步骤1中预埋四～八个所述加强钢筋组件，其中四～八个所述加强钢筋组件沿所述预制桥墩的周向均匀分布。
由上述描述可知，在拼接处预埋沿预制桥墩的周向均匀分布的四～八个加强钢筋组件，使拼接处的各个方向的强度均得到提高。
进一步的，所述步骤2还包括：在安装所述预制桥墩之前，在所述环形槽的槽底以及所述钢管混凝土凸榫的侧面和上表面分别涂覆一层环氧砂浆。
由上述描述可知，环氧砂浆与混凝土的匹配性和耐久性能优良，在预制桥墩与预制承台拼接处的接触面上预先涂覆环氧砂浆，可以大大改善拼接处的力学性能，进而提高拼接桥梁的使用寿命。
请参照图1至图2所示，本发明的实施例一为：
一种预制桥墩与预制承台的拼接结构，包括预制桥墩1和预制承台2；所述预制桥墩1的底部中心位置设有圆柱形的第一凹槽，所述第一凹槽内部设有空心钢管3，所述空心钢管3与所述第一凹槽的内壁贴合；所述预制承台2的顶部设有环形槽4，所述环形槽4的内壁围成与所述空心钢3管相适配的钢管混凝土凸榫5；所述预制桥墩1通过所述空心钢管3与所述钢管混凝土凸榫5配合，所述预制桥墩1的底面与所述环形槽4的槽底贴合；所述环形槽4的外壁与所述预制桥墩1的外壁之间的间隙中填充有后浇混凝土6。
所述预制桥墩1与预制承台2的拼接结构还包括加强钢筋组件，所述加强钢筋组件包括第一水平钢筋7和竖向钢筋8；所述第一水平钢筋7的一端嵌入所述预制桥墩1的第一凹槽的槽壁中，另一端延伸至所述第一凹槽的槽壁的外部；所述竖向钢筋8的一端嵌入位于所述环形槽4下方的所述预制承台2中，另一端向上延伸至所述环形槽4中；
所述第一水平钢筋7与所述竖向钢筋8绑扎连接，所述后浇混凝土6包裹所述第一水平钢筋7和竖向钢筋8的伸出部分。
所述加强钢筋组件还包括第二水平钢筋9，所述第二水平钢筋9的一端嵌入所述环形槽4的外壁中，另一端延伸至所述环形槽4中；
所述第二水平钢筋9、第一水平钢筋7以及竖向钢筋8相互绑扎连接，所述后浇混凝土6包裹所述第二水平钢筋9的伸出部分。
所述加强钢筋组件的个数为六个且沿所述预制桥墩1的周向均匀分布，每个所述加强钢筋组件包括六根竖向排布的第一水平钢筋7、沿所述环形槽4的径向成直线排布的四根竖向钢筋8和六根竖向排布的第二水平钢筋9。
所述预制桥墩1分别与所述环形槽4和钢管混凝土凸榫5的接触面上均设有环氧砂浆10。
本发明的实施例二为：
实施例二与实施例一的区别在于，所述加强钢筋组件的个数为四个且沿所述预制桥墩的周向均匀分布。
本发明的实施例三为：
实施例三与实施例一的区别在于，所述加强钢筋组件的个数为八个且沿所述预制桥墩的周向均匀分布。本实施例中采用沿预制桥墩的周向均匀分布的八个加强钢筋组件，相比于实施例二中采用四个加强钢筋组件，对预制桥墩与预制承台的拼接处的加强效果更好。
本发明的实施例四为：
一种预制桥墩与预制承台的拼接方法，包括如下步骤：
步骤1：完成预制桥墩和预制承台的预制工作：在预制桥墩的底部中心位置浇筑出圆柱形的第一凹槽，并在所述第一凹槽内部预埋空心钢管；在预制桥墩底部的第一凹槽的槽壁中预埋六组第一水平钢筋，使六组第一水平钢筋沿预制桥墩的周向均匀分布，其中，每组第一水平钢筋包括竖向排布的六根第一水平钢筋；
在预制承台的顶部浇筑出环形槽，其中，环形槽的内壁围成钢管混凝土凸榫；在所述预制承台的环形槽的下方预埋六组竖向钢筋，使六组竖向钢筋沿环形槽的周向均匀分布，其中，每组竖向钢筋包括沿环形槽的径向直线排布的四根竖向钢筋；在环形槽的外壁预埋六组第二水平钢筋；使六组第二水平钢筋沿环形槽的周向均匀分布且每组第二水平钢筋的位置与每组竖向钢筋的位置相互靠近，其中，每组第二水平钢筋包括竖向排布的六根第二水平钢筋；
步骤2：在所述预制承台顶部的环形槽的槽底以及钢管混凝土凸榫的侧面和上表面分别涂覆一层环氧砂浆；然后将所述预制桥墩安装至所述预制承台的环形槽中使所述空心钢管与所述钢管混凝土凸榫榫接；再将所述第一水平钢筋、第二水平钢筋以及竖向钢筋相互绑扎连接；
步骤3：在所述环形槽中浇筑后浇混凝土以包裹所述预制桥墩。
本发明的实施例五为：
实施例五与实施例四的区别在于，在预制桥墩底部的第一凹槽的槽壁中预埋四组第一水平钢筋，使四组第一水平钢筋沿预制桥墩的周向均匀分布，其中，每组第一水平钢筋包括竖向排布的六根第一水平钢筋；
在所述预制承台的环形槽的下方预埋四组竖向钢筋，使四组竖向钢筋沿环形槽的周向均匀分布，其中，每组竖向钢筋包括沿环形槽的径向直线排布的四根竖向钢筋；在环形槽的外壁预埋四组第二水平钢筋；使四组第二水平钢筋沿环形槽的周向均匀分布且每组第二水平钢筋的位置与每组竖向钢筋的位置相互靠近，其中，每组第二水平钢筋包括竖向排布的六根第二水平钢筋。
本发明的实施例六为：
实施例六与实施例四的区别在于，在预制桥墩底部的第一凹槽的槽壁中预埋八组第一水平钢筋，使八组第一水平钢筋沿预制桥墩的周向均匀分布，其中，每组第一水平钢筋包括竖向排布的六根第一水平钢筋；
在所述预制承台的环形槽的下方预埋八组竖向钢筋，使八组竖向钢筋沿环形槽的周向均匀分布，其中，每组竖向钢筋包括沿环形槽的径向直线排布的四根竖向钢筋；在环形槽的外壁预埋八组第二水平钢筋；使八组第二水平钢筋沿环形槽的周向均匀分布且每组第二水平钢筋的位置与每组竖向钢筋的位置相互靠近，其中，每组第二水平钢筋包括竖向排布的六根第二水平钢筋。
综上所述，本发明提供的预制桥墩与预制承台的拼接结构，利用预制桥墩底部的第一凹槽中的空心钢管与预制承台顶部的环形槽的内壁围成的钢管混凝土凸榫榫接，一方面为预制桥墩在承台上的安装起到良好的定位作用，另一方面提高了拼接处的抗剪承载力和抗弯承载力；并设置多根水平加强钢筋和竖向加强钢筋，将水平和竖向加强钢筋绑扎形成钢筋网络，最后在环形槽中浇筑后浇混凝土包裹预制桥墩与预制承台的拼接处，使预制桥墩与预制承台连成一个整体，改善了整体受力结构，使预制桥墩与预制承台的拼接强度大大提高，不低于现浇桥墩强度。本发明提供的预制桥墩与预制承台的拼接方法，采用预制桥墩与预制承台拼接的方式，有效减少了现场混凝土浇筑的工作量，方便现场作业，不占用道路，有效缓解了作业时对城市交通环境的影响，同时缩短了桥梁的施工周期。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种预制桥墩与预制承台的拼接结构，其特征在于，包括预制桥墩和预制承台；所述预制桥墩的底部中心位置设有圆柱形的第一凹槽，所述第一凹槽内部设有空心钢管，所述空心钢管与所述第一凹槽的内壁贴合；所述预制承台的顶部设有环形槽，所述环形槽的内壁围成与所述空心钢管相适配的钢管混凝土凸榫；所述预制桥墩通过所述空心钢管与所述钢管混凝土凸榫配合，所述预制桥墩的底面与所述环形槽的槽底贴合；所述环形槽的外壁与所述预制桥墩的外壁之间的间隙中填充有后浇混凝土。
2.根据权利要求1所述的预制桥墩与预制承台的拼接结构，其特征在于，还包括加强钢筋组件，所述加强钢筋组件包括第一水平钢筋和竖向钢筋；所述第一水平钢筋的一端嵌入所述预制桥墩的第一凹槽的槽壁中，另一端延伸至所述第一凹槽的槽壁的外部；所述竖向钢筋的一端嵌入位于所述环形槽下方的所述预制承台中，另一端向上延伸至所述环形槽中；
所述第一水平钢筋与所述竖向钢筋绑扎连接，所述后浇混凝土包裹所述第一水平钢筋和竖向钢筋的伸出部分。
3.根据权利要求2所述的预制桥墩与预制承台的拼接结构，其特征在于，所述加强钢筋组件还包括第二水平钢筋，所述第二水平钢筋的一端嵌入所述环形槽的外壁中，另一端延伸至所述环形槽中；
所述第二水平钢筋、第一水平钢筋以及竖向钢筋相互绑扎连接，所述后浇混凝土包裹所述第二水平钢筋的伸出部分。
4.根据权利要求3所述的预制桥墩与预制承台的拼接结构，其特征在于，所述加强钢筋组件的个数为四～八个且沿所述预制桥墩的周向均匀分布，每个所述加强钢筋组件包括六根竖向排布的第一水平钢筋、沿所述环形槽的径向成直线排布的四根竖向钢筋和六根竖向排布的第二水平钢筋。
5.根据权利要求1所述的预制桥墩与预制承台的拼接结构，其特征在于，所述预制桥墩分别与所述环形槽和钢管混凝土凸榫的接触面上均设有环氧砂浆。
6.一种预制桥墩与预制承台的拼接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在预制桥墩的底部中心位置浇筑出圆柱形的第一凹槽，并在所述第一凹槽内部预埋空心钢管；在预制承台的顶部浇筑出环形槽，其中，环形槽的内壁围成钢管混凝土凸榫；
步骤2：将所述预制桥墩安装至所述预制承台的环形槽中使所述空心钢管与所述钢管混凝土凸榫榫接；
步骤3：在环形槽中浇筑后浇混凝土以包裹所述预制桥墩。
7.根据权利要求6所述的预制桥墩与预制承台的拼接方法，其特征在于，所述步骤1还包括：在所述预制桥墩的第一凹槽的槽壁中预埋第一水平钢筋，在所述预制承台的环形槽的下方预埋竖向钢筋；
所述步骤2还包括：将所述第一水平钢筋与所述竖向钢筋绑扎连接。
8.根据权利要求7所述的预制桥墩与预制承台的拼接方法，其特征在于，所述步骤1还包括：在所述预制承台的环形槽的外壁预埋第二水平钢筋；
所述步骤2还包括：将所述第二水平钢筋、第一水平钢筋以及竖向钢筋相互绑扎连接。
9.根据权利要求8所述的预制桥墩与预制承台的拼接方法，其特征在于，六根竖向排布的所述第一水平钢筋、沿所述环形槽的径向成直线排布的四根所述竖向钢筋以及六根竖向排布的所述第二水平钢筋构成一个加强钢筋组件，在所述步骤1中预埋四～八个所述加强钢筋组件，其中四～八个所述加强钢筋组件沿所述预制桥墩的周向均匀分布。
10.根据权利要求6所述的预制桥墩与预制承台的拼接方法，其特征在于，所述步骤2还包括：在安装所述预制桥墩之前，在所述环形槽的槽底以及所述钢管混凝土凸榫的侧面和上表面分别涂覆一层环氧砂浆。
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