CN108103926A - 基于端板焊接的装配式空心桥墩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于端板焊接的装配式空心桥墩，包括桩基、现浇承台、预制墩柱及预制帽梁；现浇承台现浇形成在若干桩基上端形成水平连接桩基的平台；预制墩柱竖直连接在现浇承台上方，预制墩柱包括部分预埋在现浇承台内的承台预埋墩柱节段及预制墩柱节段，预制墩柱节段自承台预埋墩柱节段沿竖直方向向上顺次焊接拼接至预设高度后与预制帽梁的下端连接。本发明还公开了一种基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法。本发明中预制墩柱节段和承台预埋墩柱节段采用集中预制，可实现工业化生产，提升施工质量；利用承台现浇先预埋承台预埋墩柱节段，通过预埋深度变化与模数化预制墩柱长度解决实际工程中墩柱高度的不同，实现预制墩柱长度的模数化。
Description
技术领域
本发明涉及公路桥梁建设工程技术领域，具体地指一种基于端板焊接的装配式空心桥墩及其施工方法。
背景技术
上世纪七十年代左右，欧美国家开始应用预制节段拼装桥墩技术进行桥梁下部结构施工。1971年，美国德克萨斯州开创性使用预制节段拼装桥墩，建成了Corpus Christi市上跨JFK堤道公路桥。1997年，Mander J.B.和Cheng C.T.首次通过试验研究了无粘结预应力筋连接的接缝节段拼装桥墩的抗震性能。2002年，美国加州大学伯克利分校的Hewes和普利斯特利针对四个大比例尺寸、采用胶接缝的节段拼装桥墩试件进行了循环加载拟静力试验研究。1999-2004年，美国德州大学Billington提出了一种适合于非抗震设防区的中小跨径规则桥梁下部结构的节段拼装体系。随后，在2004年，Billington推荐了一种适合于抗震区使用的预制节段拼装桥墩体系。2006年，新西兰坎特伯雷大学的Palermo和Pampanin等研究人员对具有耗能钢筋的干接缝节段拼装桥墩进行了循环加载拟静力试验研究。2007年，美国布法罗大学Yu-Chen Ou等人提出在节段拼装桥墩中设置贯通节段的纵向耗能钢筋，达到依靠纵向钢筋屈服增加耗能能力的目的，并对4个预应力节段拼装桥墩试件进行拟静力试验研究。2010年，韩国学者Kim T.H.等提出采用贯通接缝的钢管作为节段拼装桥墩的抗剪装置与耗能装置，进行了循环加载拟静力试验，并进行了精细的有限元模型分析。E1Gawady M.A.等通过拟静力往复试验研究了预制纤维增强复合材料管节段拼装桥墩的抗震性能。
我国针对预制拼装桥墩的研究相对上部结构的研究较为滞后。2008年，同济大学桥梁抗震学科组针对矩形截面预应力节段拼装桥墩进行了拟静力试验以研究其抗震性能。2011年，同济大学葛继平等学者对干接缝节段拼装桥墩进行了振动台抗震试验性能研究。2014年，招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁工程结构动力学国家重点实验室和美国纽约州立大学布法罗分校地震工程研究中心共同完成了国际合作项目“节段拼装桥墩抗震性能地震台试验研究”。
伴随着我国高速公路网的规划建设和城市化进程的加速，为了减小桥梁施工过程中对环境的依赖和影响，在工程实践中，采用预制节段拼装技术具有很大的优势，早期的应用主要集中于跨海跨江等大型桥梁，如东海大桥、杭州湾大桥、上海长江大桥等工程，采用了现浇湿接缝连接预制墩柱的技术。港珠澳大桥采用了节段张拉预应力筋和节段连接普通钢筋相结合的技术，为我国工程实践和研究提供了新的思路。2015年修建的上海嘉闵高架工程首次在城市高架桥梁中使用灌浆套筒连接的节段预制墩柱技术。2016年底建成通车的济祁高速淮南至合肥段淮河特大桥引桥采用了预制管桩和预制墩柱方案。
伴随着我国高速公路网的规划建设和城市化进程的加速，为了减小桥梁施工过程中对环境的依赖和影响，在工程实践中，采用预制节段拼装技术具有很大的优势，早期的应用主要集中于跨海跨江等大型桥梁，如东海大桥、杭州湾大桥、上海长江大桥等工程，采用了现浇湿接缝连接预制墩柱的技术。港珠澳大桥采用了节段张拉预应力筋和节段连接普通钢筋相结合的技术，为我国工程实践和研究提供了新的思路。2015年修建的上海嘉闵高架工程首次在城市高架桥梁中使用灌浆套筒连接的节段预制墩柱技术。2016年底建成通车的济祁高速淮南至合肥段淮河特大桥引桥采用了预制管桩和预制墩柱方案。正在建的长沙湘府路高架桥采用的方案基本同上海嘉闵高架桥。
目前，常规公路桥梁使用的连接方式中具有代表性主要是两种，分别介绍如下：
(1)灌浆套筒连接方式：
上海嘉闵高架工程、长沙湘府路高架桥目前采用灌浆套筒连接技术，该方案墩柱体积大、吊装重量大(如上海市政墩柱吊装控制重量125吨)。
由于灌浆套筒外径比钢筋大的多，故采用灌浆套筒连接时钢筋直径大(如上海采用直径40mm钢筋作为主筋)，间距大，混凝土外保护层厚,适用于非抗震设计区，且墩柱尺寸较大弯矩较小的桥墩。
(2)湿接缝连接方式：
济祁高速淮南至合肥段淮河特大桥引桥采用了现浇杯口的湿接缝连接方案，墩柱下缘直径增大的那一部分就是现浇的混凝土杯口。该方案主要的缺点是工期长，需要等待现浇混凝土达到一定龄期混凝土强度达到一定程度后才可以去掉临时支撑和继续施工下一步工序。
上述两连接方法共同存在的预制问题是现场使用的墩柱高度每一个都不相同，导致预制时需要按照实际墩高来预制，不能按照模板尺寸来控制，预制高度控制较麻烦。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于端板焊接的装配式空心桥墩，墩柱可采用标准化的预制墩柱节段拼装而成，能够简化墩柱高度控制。
为实现上述目的，本发明所设计的基于端板焊接的装配式空心桥墩包括桩基、现浇承台、预制墩柱及预制帽梁；所述现浇承台现浇形成在若干所述桩基上端形成水平连接所述桩基的平台；所述预制墩柱竖直连接在所述现浇承台上方，每一所述预制墩柱包括部分预埋在所述现浇承台内的承台预埋墩柱节段及预制墩柱节段，所述预制墩柱节段自对应的所述承台预埋墩柱节段沿竖直方向向上焊接拼接与所述预制帽梁的下端连接。
作为优选方案，所述承台预埋墩柱节段包括结构主筋、预制混凝土预埋柱身、构造钢筋及焊接端板，所述预制混凝土预埋柱身预制形成包裹沿竖直方向设置的所述结构主筋的混凝土空心柱体，所述构造钢筋沿纵向设置在承台预埋墩柱节段的空心墩的空腔内，所述焊接端板设置在所述预制混凝土预埋柱身的上端面上，所述焊接端板焊接连接在所述结构主筋的上端。
作为优选方案，所述预制墩柱节段包括墩柱主筋、预制混凝土柱身及焊接接头，所述预制混凝土柱身预制形成包裹沿纵向设置的所述墩柱主筋的混凝土空心柱体，所述焊接接头设置在所述预制混凝土柱身的下端面上，邻接所述承台预埋墩柱节段的所述预制墩柱节段的下端面上的所述焊接接头与所述焊接端板焊接连接，所述焊接接头焊接连接在对应的所述墩柱主筋的末端。
作为优选方案，所述焊接接头包括焊接接头端板和接头套箍，焊接接头端板水平设置在预制混凝土柱身的端面上，所述接头套箍从所述焊接接头端板的边缘向预制混凝土柱身的侧壁延伸出，所述接头套箍上设有朝向预制混凝土柱身的凸起。
作为优选方案，所述承台预埋墩柱节段的上端面的所述焊接端板与邻接的所述预制墩柱节段的下端面的所述焊接接头之间通过焊接对接。所述焊接端板的外缘设有焊缝缺口，所述焊接接头端板的外缘设有焊缝缺口，所述承台预埋墩柱节段的上端面与邻接的所述预制墩柱节段的下端面采用所述焊接端板的焊缝缺口与所述焊接接头端板的焊缝缺口满焊焊接的方式连接成整体。
作为优选方案，所述结构主筋及所述构造钢筋向下预留超出于预制混凝土预埋柱身的端头，所述构造钢筋向上预留超出于所述预制混凝土预埋柱身的端头，所述承台预埋墩柱节段与邻接的所述预制墩柱节段的空腔内填充有将所述构造钢筋向上预留的所述端头浇填的现浇填芯混凝土。
作为优选方案，邻接的二个所述预制墩柱节段之间采用下方的所述预制墩柱节段的上端面的所述焊接接头的焊缝接口与上方的所述预制墩柱节段的下端面的所述焊接接头的焊缝缺口满焊焊接连接的方式沿纵向连接成整体。
作为优选方案，所述基于端板焊接的装配式空心桥墩进一步包括设置在两根竖直方向平行设置的所述预制墩柱之间的墩系梁，所述墩系梁包括中间水平设置的湿浇横梁段及两端的预制墩柱连接段，每一所述预制墩柱连接段竖直设置在对应的所述预制墩柱的二个所述预制墩柱节段之间，所述预制墩柱连接段包括预制柱身及设置在预制柱身的上端面、下端面上的钢端板，所述预制柱身下端的所述钢端板与所述预制柱身下方的所述预制墩柱节段的上端面的所述焊接接头焊接连接，所述预制柱身上端的所述钢端板与所述预制柱身上方的所述预制墩柱节段的下端面的所述焊接接头焊接连接。
本发明的目的还在于，提供一种基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，墩柱可采用标准化的预制墩柱节段拼装而成，能够简化墩柱高度控制。
为实现上述目的，本发明所设计的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法包括以下步骤：步骤a)，在施工现场施工桩基；步骤b)，在工厂内预制承台预埋墩柱节段、预制墩柱节段；步骤c)，在施工现场浇筑现浇承台；步骤d)，吊装预制墩柱节段；步骤e)，焊接预制墩柱节段与承台预埋墩柱节段。
作为优选方案，所述步骤b)进一步包括以下步骤：搭设预制承台预埋墩柱节段的结构主筋和预制墩柱节段的墩柱主筋；将焊接端板与结构主筋焊接固定，将焊接接头与墩柱主筋焊接；将结构主筋和墩柱主筋分别置入相应模板内浇筑混凝土形成预制混凝土预埋柱身和预制混凝土柱身。
作为优选方案，所述步骤c)进一步包括以下步骤：搭设现浇承台内钢筋；固定承台预埋墩柱节段，并安装承台预埋墩柱节段内的构造钢筋；搭设模板浇筑承台混凝土形成现浇承台。
作为优选方案，在所述步骤c)中，承台预埋墩柱节段放置时设置有焊接端板的一端朝上，承台预埋墩柱节段放置固定后检验垂直度，并确保所有承台预埋墩柱节段的焊接端板的顶面在同一水平面上。
作为优选方案，在所述步骤d)中，起吊安装预制墩柱节段时设置焊接接头的端面朝下，邻接承台预埋墩柱节段的下端的焊接接头与承台预埋墩柱节段顶部的焊接端板的位置对应，吊装到位后调整预制墩柱节段的垂直度，保证承台预埋墩柱节段与预制墩柱节段的紧密贴合，并采取临时措施稳固预制墩柱节段。
作为优选方案，在所述步骤e)中，浇筑承台预埋墩柱节段底部的现浇填芯混凝土，使承台预埋墩柱节段和邻接的预制墩柱节段与现浇承台形成整体。
作为优选方案，所述施工方法进一步包括以下步骤：f)工厂内预制墩系梁；g)拼装焊接墩系梁；h)拼装预制帽梁。
作为优选方案，所述步骤f)包括以下步骤：将两端的钢端板竖直放置进行预制预制墩柱连接段，将预制墩柱连接段竖直置于两端进行湿浇横梁段的预制。
作为优选方案，所述步骤g)包括以下步骤：将墩系梁运输至施工现场进行起吊安装；将预制墩柱连接段下端的钢端板与下方预制墩柱节段的焊接接头焊接，将预制墩柱连接段上端的钢端板与上方预制墩柱节段的焊接接头焊接。
作为优选方案，在所述步骤h)中，与预制帽梁邻接的预制墩柱节段上端凸伸出墩柱主筋，预制帽梁完成工厂预制后运输至现场进行起吊安装，预制帽梁通过灌浆套筒或灌浆金属波纹管连接的方式与预制墩柱形成整体。
本发明的有益效果是：(1)预制墩柱节段和承台预埋墩柱节段采用集中预制，预制构件可实现工业化生产，施工质量能够得到保证和提升；(2)利用承台现浇先预埋承台预埋墩柱节段，通过预埋深度变化与模数化预制墩柱长度共同解决实际工程中墩柱高度的不同，实现预制墩柱长度的模数化；(3)承台预埋墩柱节段与预制墩柱节段之间、邻接的预制墩柱节段之间采用端板焊接的连接方式，施工快捷，有效缩短现场施工周期。
附图说明
图1为本发明第一优选实施例的基于端板焊接的装配式空心桥墩的主视结构示意图。
图2为图1中的基于端板焊接的装配式空心桥墩的俯视结构示意图。
图3为图1中的基于端板焊接的装配式空心桥墩的现浇承台与桩基和预制墩柱之间的连接结构示意图。
图4为图3的俯视结构示意图。
图5为图1中的基于端板焊接的装配式空心桥墩的现浇承台与预制墩柱的承台预埋墩柱节段之间的连接结构示意图。
图6为图5的俯视结构示意图。
图7为图1中的基于端板焊接的装配式空心桥墩的预制墩柱的预制墩柱节段的结构示意图。
图8为图7中的预制墩柱节段的焊接端板的结构示意图。
图9为图8中I部分的放大结构示意图。
图10为图1中的基于端板焊接的装配式空心桥墩的现浇承台与预制墩柱的承台预埋墩柱节段之间的施工结构示意图。
图11为图10中II部分的放大结构撒示意图。
图12为图10的俯视结构示意图。
图13为本发明第二优选实施例的基于端板焊接的装配式空心桥墩的主视结构示意图。
图14为图13中的基于端板焊接的装配式空心桥墩的墩系梁的放大结构示意图。
图15为图14中的墩系梁的结构示意图。
图16为图15中的墩系梁的墩柱连接段的结构示意图。
图17位为图14中的基于端板焊接的装配式空心桥墩的墩系梁与预制墩柱的预制墩柱节段之间的连接结构示意图。
图18为图17中III部分的放大结构示意图。
图中各部件标号如下：
桩基10、桩系梁20、现浇承台30、预制墩柱50(其中，承台预埋墩柱节段51、预制墩柱节段53)、墩系梁60(其中，湿浇横梁段61、预制墩柱连接段63)、预制帽梁70；
承台预埋墩柱节段51：结构主筋511、预制混凝土预埋柱身513、构造钢筋515、焊接端板517、现浇填芯混凝土519；
预制墩柱节段53：墩柱主筋531、预制混凝土柱身533、焊接接头535、焊接接头端板5351、接头套箍5353；
预制墩柱连接段63：预制柱身631、钢端板633。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1和图2，本发明的第一优选实施例的基于端板焊接的装配式空心桥墩包括桩基10、现浇承台30、预制墩柱50及预制帽梁70；现浇承台30浇筑形成在若干桩基10上端，形成垂直连接若干桩基10的平台，桩基10及现浇承台30填埋于地面以下；若干根预制墩柱50垂直连接在现浇承台30上方，预制墩柱50采用预制拼接而成并置于地面上；预制帽梁70采用预制拼装在预制墩柱50上方，预制帽梁70横向连接若干根预制墩柱50。
图示实施例中，现浇承台30下方设有八根桩基10，八根桩基10按照四根两排的方式分布；现浇承台30上方设有二根预制墩柱30，二根预制墩柱30并排分布。
请结合参阅图3和图4，预制墩柱50包括承台预埋墩柱节段51及预制墩柱节段53，承台预埋墩柱节段51在制作现浇承台30时预埋到现浇承台30内，预制墩柱节段53自承台预埋墩柱节段51向上顺次拼接后与预制帽梁70的下端连接。
请参阅图5和图6，承台预埋墩柱节段51为预制空心墩，其包括结构主筋511、预制混凝土预埋柱身513、构造钢筋515及焊接端板517。结构主筋511为承台预埋墩柱节段51的纵向主要支撑结构，预制混凝土预埋柱身513预制形成包裹结构主筋511的混凝土结构，构造钢筋515为沿纵向设置在承台预埋墩柱节段51的空心墩的空腔内，焊接端板517设置在预制混凝土预埋柱身513的上端面与临近的预制墩柱节段53的下端面连接。
承台预埋墩柱节段51为预制构件，为保证与现浇承台30之间的连接结构强度，结构主筋511及构造钢筋515向下预留超出于预制混凝土预埋柱身513的端头。
为了保证承台预埋墩柱节段51与邻近的预制墩柱节段53之间的连接强度，构造钢筋515向上预留超出于预制混凝土预埋柱身513的端头。
承台预埋墩柱节段51在现浇承台30现浇施工时预埋在现浇承台30内，承台预埋墩柱节段51的预埋深度(承台预埋墩柱节段51超出现浇承台30的高度)可根据预制墩柱节段53的长度和预制墩柱50的整体设计高度来调整。即，根据预制墩柱50的整体设计高度可计算出所需的预制墩柱节段53的数量和台预埋墩柱节段51的预埋深度。
请参阅图7，预制墩柱节段53为预制空心墩，其包括墩柱主筋531、预制混凝土柱身533及焊接接头535。墩柱主筋531为预制墩柱节段53的纵向主要支撑结构，预制混凝土柱身533预制形成包裹墩柱主筋531的混凝土结构，焊接接头535分别设置在预制混凝土柱身533的下端面和上端面上并与临近的承台预埋墩柱节段51的上端面或邻近的预制墩柱节段53的上端面、下端面连接。
请参阅图8，焊接接头535为包裹在预制混凝土柱身533的上端和下端的钢制构件，其包括焊接接头端板5351和接头套箍5353，焊接接头端板5351横向设置在预制混凝土柱身533的端面上，接头套箍5353从焊接接头端板5351的边缘向预制混凝土柱身533的侧壁延伸出。请结合参阅图9，接头套箍5353上设有朝向预制混凝土柱身533的凸起，凸起可陷入预制混凝土柱身533的混凝土内，以增加焊接接头535与预制混凝土柱身533的连接紧密性。
请结合参阅图10和图11，承台预埋墩柱节段51与邻接的预制墩柱节段53之间采用端板焊接和现浇填芯混凝土的方式拼接成整体。承台预埋墩柱节段51的上端面的焊接端板517与邻接的预制墩柱节段53的下端面的焊接接头535之间通过焊接对接。具体地，焊接端板517的外缘设有焊缝缺口，对应地，焊接接头535的焊接接头端板5351的外缘也设有焊缝缺口，焊接端板517与焊接接头端板5351上下对齐后，焊缝缺口亦对齐，在焊缝缺口中满焊即可将承台预埋墩柱节段51与邻接的预制墩柱节段53连接。
请结合参阅图12，为了增加连接的强度及可靠性，承台预埋墩柱节段51与邻接的预制墩柱节段53的空腔内填充有现浇填芯混凝土519，将承台预埋墩柱节段51超出现浇承台30的部分与邻接的预制墩柱节段53的下段之间的空腔填满。现浇填芯混凝土519将构造钢筋515向上预留的部分全部浇填，保证了承台预埋墩柱节段51与邻接的预制墩柱节段53的连接可靠性。
同样地，预制帽梁70在预制时也可以一起预制一部分的墩柱，下缘设置钢端板；安装预制帽梁70时仅需要将钢端板焊接在预制墩柱50最上端的焊接接头535即可完成预制帽梁70的拼接。
此外，预制帽梁70也可采用如下方式进行拼接，与预制帽梁70邻接的预制墩柱节段53上端可不设置焊接接头535并伸出墩柱主筋531。预制帽梁70完成工厂预制后，运输至现场进行起吊安装，通过灌浆套筒或灌浆金属波纹管连接的方式与预制墩柱50形成整体。
请结合参阅图13和图14，当桥墩的墩高超过一定高度时，墩柱之间需要增设墩系梁来增加结构强度。如图13所示，本发明的第二优选实施例的基于端板焊接的装配式空心桥墩包括桩基10、现浇承台30、预制墩柱50、墩系梁60及预制帽梁70；现浇承台30浇筑形成在若干桩基10上端，形成垂直连接若干桩基10的平台，桩基10及现浇承台30填埋于地面以下；若干根预制墩柱50垂直连接在现浇承台30上方，预制墩柱50采用预制拼接而成并置于地面上；预制墩柱50之间横向采用墩系梁60连接；预制帽梁70采用预制拼装在预制墩柱50上方，预制帽梁70横向连接若干根预制墩柱50。桩基10、现浇承台30、预制墩柱50及预制帽梁70的结构和连接方式与第一优选实施例中相同，在此不做赘述，以下将详细记载增设的墩系梁60的结构。
墩系梁60横向设置在竖直方向平行设置的两根预制墩柱50之间，横向连接两根预制墩柱50，以增加结构强度。请结合参阅图16和图17，墩系梁60的两端分别设置在对应的预制墩柱50的二个预制墩柱节段53之间。
请参阅图15和图16，墩系梁60包括中间的横向设置的湿浇横梁段61及两端的预制墩柱连接段63，预制墩柱连接段63设置在预制墩柱50的二个预制墩柱节段53之间，湿浇横梁段61横向连接二个预制墩柱连接段63。预制墩柱连接段63包括预制柱身631及设置在预制柱身631的上端面、下端面上的钢端板633，预制柱身631与湿浇横梁段61一同预制形成。
请结合参阅图17和图18，墩系梁60拼装时，预制柱身631下端的钢端板633与预制柱身631下方的预制墩柱节段53的上端面的焊接接头535对齐并焊接连接，预制柱身631上端的钢端板633与预制柱身631上方的预制墩柱节段53的下端面的焊接接头535对齐并焊接连接。
下方的预制墩柱节段53的上端面的焊接接头535与上方的预制墩柱节段53的下端面的焊接接头535之间采用焊接连接。焊接接头535的焊接接头端板5351的外缘设有焊缝缺口，对接的两个焊接接头535的焊缝缺口对齐后采用满焊焊接连接，将邻接的预制墩柱节段53沿纵向连接成整体。
本实施例中基于端板焊接的装配式空心桥墩也是采用端板焊接的连接方式，预制墩柱50的拼接方案不变，单独预制墩系梁60可以方便的实现结构的拼装。
通过以上可知，本发明的基于端板焊接的装配式空心桥墩由于连接变的可靠、简单、便捷，整个桥墩设计方案带来一系列的变化：
(1)预制墩柱采用墩柱预制空心墩，混凝土强度高、单位重量低(大约是常规结构单位重量的50％左右)，运输、吊装都变的更容易；
(2)可以利用承台现浇实现预埋小节段墩柱，通过预埋深度的变化来使得墩柱其它节段可以标准化(如标准长度5m、5.5m、6m等)，使得预制可以标准化、工业化；
(3)预制墩柱连接的便捷化解决了墩柱一些特殊构造；
(4)采用端板焊接的连接方式，将改变整个桥墩预制拼装的设计思路，让构件变的更轻、安装变的更简单、便捷，墩柱更好的实现工业化预制，且适用范围更加广阔。
本发明的优选实施例的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法包括以下步骤：
a)在施工现场进行桩基10施工。
工厂内预制预应力混凝土管桩，按设计和规范要求进行现场沉桩施工；管桩内安装与承台连接钢筋并浇筑桩内填芯混凝土形成桩基10。
b)在工厂内预制承台预埋墩柱节段51、预制墩柱节段53。
首先，搭设预制件钢筋骨架(结构主筋511、墩柱主筋531)；
接着，将焊接端板517与结构主筋511焊接固定，将焊接接头535与墩柱主筋531焊接；
然后，分别置入相应模板内，浇筑混凝土形成预制混凝土预埋柱身513和预制混凝土柱身533，如此完成预制承台预埋墩柱节段51和预制墩柱节段53预制。
c)在施工现场浇筑现浇承台30。
首先，搭设现浇承台30内钢筋；然后固定承台预埋墩柱节段51，并安装固定承台预埋墩柱节段51内的构造钢筋515；最后搭设模板浇筑承台混凝土形成现浇承台30。
在步骤c)中，承台预埋墩柱节段51放置时，设置焊接端板517的一端应朝上，放置固定后应检验其放置的垂直度，保证所有承台预埋墩柱节段51的焊接端板517的顶面在同一水平面上，固定后应检验其坐标、高程和顶面端板水平度。
d)吊装预制墩柱节段53。
起吊安装预制墩柱节段53时，设置焊接接头535的端面朝上下，邻接承台预埋墩柱节段51的下端的焊接接头535与承台预埋墩柱节段51顶部的焊接端板517的位置对应，吊装到位后应据实适当调整预制墩柱节段53的垂直度，保证承台预埋墩柱节段51与预制墩柱节段53的紧密贴合，并采取临时措施稳固预制墩柱节段53，防止发生倾倒。
e)拼接预制墩柱节段53与承台预埋墩柱节段51。
在焊接接头535外缘预留的焊缝缺口内实施焊接作业，将承台预埋墩柱节段51和预制墩柱节段53焊接形成连接。
在步骤e)中，焊接可采用手工焊或二氧化碳气体保护焊，焊接层数宜不小于3层，内层焊渣必须清理干净后方可施焊外一层，焊缝应饱满、连续，且根部必须焊透。焊接作业完成后，应对焊缝质量进行检验，包括外观检验和100％无损探伤检验，焊接质量应符合规范规定。
浇筑承台预埋墩柱节段51底部的现浇填芯混凝土519内的混凝土，使其承台预埋墩柱节段51和邻接的预制墩柱节段53与现浇承台30形成整体。
f)工厂内预制墩系梁60。
横向设置的湿浇横梁段61及两端的预制墩柱连接段63，首先进行预制墩柱连接段63的预制，预制该构件时结构放平使得两端的钢端板633竖直放置，与湿浇横梁段61的连接面朝上。预制墩柱连接段63预制完成后，竖直置于两端再进行湿浇横梁段61的预制，从而完成墩系梁60的工厂预制。
g)拼装墩系梁60。
将墩系梁60运输至施工现场进行起吊安装，下端的钢端板633与下方预制墩柱节段53的焊接接头535焊接，上端的钢端板633与上方预制墩柱节段53的焊接接头535焊接形成整体预制墩柱50。
设有墩系梁时，墩系梁上方的墩柱长度可通过预制墩柱连接段63的预制高度和预制墩柱节段53共同调节。
如无墩系梁60，则可跳过步骤f)和步骤g)直接进行步骤h)。
h)拼装预制帽梁70。
与预制帽梁70邻接的预制墩柱节段53上端不设置焊接接头535并凸伸出墩柱主筋531。预制帽梁70完成工厂预制后，运输至现场进行起吊安装，通过灌浆套筒或灌浆金属波纹管连接的方式与预制墩柱50形成整体。
通过上述记载可清楚地了解，本发明的基于端板焊接的装配式空心桥墩及其施工方法的优点主要体现在以下几个方面：
一是，预制墩柱节段和承台预埋墩柱节段采用集中预制，采用集中预制，预制构件可实现工业化生产，施工质量能够得到保证和提升；
二是，利用承台现浇先预埋承台预埋墩柱节段，通过预埋深度变化与模数化预制墩柱长度共同解决实际工程中墩柱高度的不同，实现预制墩柱长度的模数化；
三是，承台预埋墩柱节段与预制墩柱节段之间、邻接的预制墩柱节段之间采用端板焊接的连接方式，施工快捷，有效缩短现场施工周期；
四是，承台预埋墩柱节段与预制墩柱节段采用空心墩结构，降低材料用量和运输、吊装重量；
五是，承台预埋墩柱节段与邻接的预制墩柱节段底部设现浇填芯混凝土段与现浇承台形成整体，可增加墩柱受到意外撞击时结构的安全性，同时增加墩柱与承台、承台预埋墩柱节段与预制墩柱节段之间连接的安全度，降低疲劳荷载对于连接的不利影响。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (18)
1.一种基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：所述基于端板焊接的装配式空心桥墩包括桩基(10)、现浇承台(30)、预制墩柱(50)及预制帽梁(70)；所述现浇承台(30)现浇形成在若干所述桩基(10)上端形成水平连接所述桩基(10)的平台；所述预制墩柱(50)竖直连接在所述现浇承台(30)上方，每一所述预制墩柱(50)包括部分预埋在所述现浇承台(30)内的承台预埋墩柱节段(51)及预制墩柱节段(53)，所述预制墩柱节段(53)自对应的所述承台预埋墩柱节段(51)沿竖直方向向上焊接拼接与所述预制帽梁(70)的下端连接。
2.根据权利要求1所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：所述承台预埋墩柱节段(51)包括结构主筋(511)、预制混凝土预埋柱身(513)、构造钢筋(515)及焊接端板(517)，所述预制混凝土预埋柱身(513)预制形成包裹沿竖直方向设置的所述结构主筋(511)的混凝土空心柱体，所述构造钢筋(515)沿纵向设置在承台预埋墩柱节段(51)的空心墩的空腔内，所述焊接端板(517)设置在所述预制混凝土预埋柱身(513)的上端面上，所述焊接端板(517)焊接连接在所述结构主筋(511)的上端。
3.根据权利要求2所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：所述预制墩柱节段(53)包括墩柱主筋(531)、预制混凝土柱身(533)及焊接接头(535)，所述预制混凝土柱身(533)预制形成包裹沿纵向设置的所述墩柱主筋(531)的混凝土空心柱体，所述焊接接头(535)设置在所述预制混凝土柱身(533)的下端面上，邻接所述承台预埋墩柱节段(51)的所述预制墩柱节段(53)的下端面上的所述焊接接头(535)与所述焊接端板(517)焊接连接，所述焊接接头(535)焊接连接在对应的所述墩柱主筋(531)的末端。
4.根据权利要求3所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：所述焊接接头(535)包括焊接接头端板(5351)和接头套箍(5353)，焊接接头端板(5351)水平设置在预制混凝土柱身(533)的端面上，所述接头套箍(5353)从所述焊接接头端板(5351)的边缘向预制混凝土柱身(533)的侧壁延伸出，所述接头套箍(5353)上设有朝向预制混凝土柱身(533)的凸起。
5.根据权利要求3所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：所述承台预埋墩柱节段(51)的上端面的所述焊接端板(517)与邻接的所述预制墩柱节段(53)的下端面的所述焊接接头(535)之间通过焊接对接。所述焊接端板(517)的外缘设有焊缝缺口，所述焊接接头端板(5351)的外缘设有焊缝缺口，所述承台预埋墩柱节段(51)的上端面与邻接的所述预制墩柱节段(53)的下端面采用所述焊接端板(517)的焊缝缺口与所述焊接接头端板(5351)的焊缝缺口满焊焊接的方式连接成整体。
6.根据权利要求5所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：所述结构主筋(511)及所述构造钢筋(515)向下预留超出于预制混凝土预埋柱身(513)的端头，所述构造钢筋(515)向上预留超出于所述预制混凝土预埋柱身(513)的端头，所述承台预埋墩柱节段(51)与邻接的所述预制墩柱节段(53)的空腔内填充有将所述构造钢筋(515)向上预留的所述端头浇填的现浇填芯混凝土(519)。
7.根据权利要求5所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：邻接的二个所述预制墩柱节段(53)之间采用下方的所述预制墩柱节段(53)的上端面的所述焊接接头(535)的焊缝接口与上方的所述预制墩柱节段(53)的下端面的所述焊接接头(535)的焊缝缺口满焊焊接连接的方式沿纵向连接成整体。
8.根据权利要求3所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩，其特征在于：所述基于端板焊接的装配式空心桥墩进一步包括设置在两根竖直方向平行设置的所述预制墩柱(50)之间的墩系梁(60)，所述墩系梁(60)包括中间水平设置的湿浇横梁段(61)及两端的预制墩柱连接段(63)，每一所述预制墩柱连接段(63)竖直设置在对应的所述预制墩柱(50)的二个所述预制墩柱节段(53)之间，所述预制墩柱连接段(63)包括预制柱身(631)及设置在预制柱身(631)的上端面、下端面上的钢端板(633)，所述预制柱身(631)下端的所述钢端板(633)与所述预制柱身(631)下方的所述预制墩柱节段(53)的上端面的所述焊接接头(535)焊接连接，所述预制柱身(631)上端的所述钢端板(633)与所述预制柱身(631)上方的所述预制墩柱节段(53)的下端面的所述焊接接头(535)焊接连接。
9.一种根据基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，包括以下步骤：步骤a)，在施工现场施工桩基(10)；步骤b)，在工厂内预制承台预埋墩柱节段(51)、预制墩柱节段(53)；步骤c)在施工现场浇筑现浇承台(30)；步骤d)吊装预制墩柱节段(53)；步骤e)焊接预制墩柱节段(53)与承台预埋墩柱节段(51)。
10.根据权利要求9所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于，所述步骤b)进一步包括以下步骤：搭设预制承台预埋墩柱节段(51)的结构主筋(511)和预制墩柱节段(53)的墩柱主筋(531)；将焊接端板(517)与结构主筋(511)焊接固定，将焊接接头(535)与墩柱主筋(531)焊接；将结构主筋(511)和墩柱主筋(531)分别置入相应模板内浇筑混凝土形成预制混凝土预埋柱身(513)和预制混凝土柱身(533)。
11.根据权利要求9所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于：所述步骤c)进一步包括以下步骤：搭设现浇承台(30)内钢筋；固定承台预埋墩柱节段(51)，并安装承台预埋墩柱节段(51)内的构造钢筋(515)；搭设模板浇筑承台混凝土形成现浇承台(30)。
12.根据权利要求11所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于：在所述步骤c)中，承台预埋墩柱节段(51)放置时设置有焊接端板(517)的一端朝上，承台预埋墩柱节段(51)放置固定后检验垂直度，并确保所有承台预埋墩柱节段(51)的焊接端板(517)的顶面在同一水平面上。
13.根据权利要求9所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于：在所述步骤d)中，起吊安装预制墩柱节段(53)时设置焊接接头(535)的端面朝下，邻接承台预埋墩柱节段(51)的下端的焊接接头(535)与承台预埋墩柱节段(51)顶部的焊接端板(517)的位置对应，吊装到位后调整预制墩柱节段(53)的垂直度，保证承台预埋墩柱节段(51)与预制墩柱节段(53)的紧密贴合，并采取临时措施稳固预制墩柱节段(53)。
14.根据权利要求9所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于：在所述步骤e)中，浇筑承台预埋墩柱节段(51)底部的现浇填芯混凝土(519)，使承台预埋墩柱节段(51)和邻接的预制墩柱节段(53)与现浇承台(30)形成整体。
15.根据权利要求9所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于：所述施工方法进一步包括以下步骤：f)工厂内预制墩系梁(60)；g)拼装焊接墩系梁(60)；h)拼装预制帽梁(70)。
16.根据权利要求15所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于，所述步骤f)包括以下步骤：将两端的钢端板(633)竖直放置进行预制预制墩柱连接段(63)，将预制墩柱连接段(63)竖直置于两端进行湿浇横梁段(61)的预制。
17.根据权利要求15所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于，所述步骤g)包括以下步骤：将墩系梁(60)运输至施工现场进行起吊安装；将预制墩柱连接段(63)下端的钢端板(633)与下方预制墩柱节段(53)的焊接接头(535)焊接，将预制墩柱连接段(63)上端的钢端板(633)与上方预制墩柱节段(53)的焊接接头(535)焊接。
18.根据权利要求15所述的基于端板焊接的装配式空心桥墩的施工方法，其特征在于：在所述步骤h)中，与预制帽梁(70)邻接的预制墩柱节段(53)上端凸伸出墩柱主筋(531)，预制帽梁(70)完成工厂预制后运输至现场进行起吊安装，预制帽梁(70)通过灌浆套筒或灌浆金属波纹管连接的方式与预制墩柱(50)形成整体。
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