CN108316131A - 一种分块预制式全预应力墩结构及其建造方法 - Google Patents

Abstract

一种分块预制式全预应力墩结构及其建造方法，该墩结构包括并排设置的多个桩，桩上从下往上依次有承台、底节、墩柱、顶节和盖梁；用预应力筋连接承台、底节、墩柱、顶节和盖梁；墩柱由依次套装的多个标准节组成。预制底节、标准节和顶节，承台上放底节，底节上依次安装多个标准节，形成墩柱，墩柱上安装顶节，顶节上设盖梁，用预应力筋连接底节和承台，顶节和盖梁，底节、墩柱和顶节，按30%控制应力张拉第二预应力筋，再逐筋张拉预应力，调整应力，使墩柱只出现拉应力，灌浆，凝结后，建成分块预制式全预应力墩结构。该墩结构可有效控制预制墩柱和墩柱基础的连接强度，并能调节预应力以适应荷载偏心作用下结构耐久性的要求。

Description

一种分块预制式全预应力墩结构及其建造方法

技术领域

本发明属于桥梁建设技术领域，涉及一种分块预制式全预应力墩（柱）结构；本发明还提供了一种该全预应力墩结构的建造方法。

背景技术

随着我国基础建设工程的发展，各种形式的桥梁得到了广泛的应用。桥梁上部结构的预制、拼装技术已经相当成熟，而桥墩等下部结构仍然广泛采用传统的现浇法施工。众所周知，现浇法施工施工质量不易控制、费用高，且往往成为控制工期的关键工作；尤其在市政工程中直接影响施工工点的道路通行能力，也难以满足城市建设的要求。

桥墩预制拼装技术是将在预制场预制好的节段在现场吊装就位，有的再通过预应力钢筋或预应力钢绞线等连接使之成为一个整体。桥墩预制节段提前预制，吊装作业平行施工，将大大缩短施工工期，且对交通干扰小、施工质量有保证，预制节段混凝土收缩徐变小。但现有的桥墩预制拼装技术也存在一些未完全解决的技术问题。专利《一种预制桥墩与承台的连接构造及其对接式施工方法》ZL201210120445.4），将预制混凝土墩身与承台的接缝设置成凹凸面形成剪力键再同时浇筑，虽能提高施工效率，增大一定的抗剪切能力，但未考虑到预制墩身底部连接段的定位问题及两者的连接强度问题；专利《一种后张预应力企口插接式预制装配桥墩》（ZL201520606848.9）及《装配式混凝土桥墩》（ZL201520599103.4），通过榫卯方式连接，最后通过张拉中心设置的预应力束使得各拼装节段挤压成一个整体。该结构虽有较为理想的施工速度，但仅仅在中心设置预应力筋，结构在动荷载作用下稳定性差，且未考虑荷载偏心作用下抗拉侧企口处耐久性问题。专利《一种预应力混凝土圆柱式空心桥墩预制结构》（ZL201020219649.X）虽在节段周围布置了预应力筋，但预应力筋仅仅起连接作用，且也未考虑荷载偏心作用下抗拉侧企口处耐久性问题及结构抗震问题。

发明内容

本发明的目的在于针对目前桥墩（柱）预制拼装技术现状，提出一种可有效控制预制墩柱和墩柱基础的连接强度，并能调节预应力以适应荷载偏心作用下结构耐久性要求的分块预制式全预应力墩柱。

本发明的另一个目的是提供一种上述全预应力墩结构的建造方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种分块预制式全预应力墩结构，包括并排设置的多个桩，多个桩顶部设有承台，承台上并排设有两个底节，底节上安装有墩柱，该墩柱的顶面上设有顶节，两个顶节上设有盖梁；承台、底节、墩柱、顶节和盖梁通过两条第二预应力筋相连接，第二预应力筋的两端分别设有第二锚具；承台还通过第一预应力筋与底节相连接，第一预应力筋的两端分别设有第三锚具；盖梁还通过两条第三预应力筋与顶节相连接，第三预应力筋的两端分别设有第一锚具；该墩柱由从下往上依次套装的多个标准节组成。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述分块预制式全预应力墩结构的建造方法：预制底节、标准节和顶节，将预制件运至施工现场，将底节放置在承台上，通过第一预应力筋连接底节与承台；在底节上从下往上依次安装多个标准节，形成墩柱，在墩柱上端安装顶节，如果需要盖梁，则在顶节上设置盖梁；通过第三预应力筋连接顶节和盖梁；通过第二预应力筋连接顶节、墩柱和底节，然后，按控制应力的百分比张拉第二预应力筋，使顶节、所有的标准节和底节成为整体，根据预应力筋种类及荷载要求对第一预应力筋和第二预应力筋的预应力筋逐筋张拉，进行应力调整，使墩柱无论是施工状态还是运营状态均处于压应力，而不出现拉应力；之后，对第三预应力筋进行张拉，使得墩柱和盖梁成为一个完整的承重结构；若第二预应力筋采用粘结性钢绞线制成，则灌注水泥浆液；若第二预应力筋采用无粘结性钢绞线制成，也可不灌注水泥浆液；浆液凝结后，即建成分块预制式全预应力墩结构。

本发明全预应力墩结构采用预应力筋将预制的底节、标准节和顶节连接成一个整体墩柱，通过该预应力筋调整整个墩（柱）的应力，使得墩（柱）无论是施工状态还是运营状态均处于压应力，而不出现拉应力，有效控制预制墩柱和墩柱基础之间的连接强度，并能调节预应力以适应荷载偏心作用下结构耐久性的要求。再通过另外的预应力筋将承台（或基础）、墩柱和盖梁连接成一个完整的承重结构。该全预应力墩结构能够实现预制场预制，现场快速拼装，大大缩短施工工期，且对交通干扰小、施工质量有保证，预制节段混凝土收缩小、徐变变形小、抗震及耐久性能优异。

附图说明

图1是本发明全预应力墩结构的示意图。

图2是本发明全预应力墩结构中底节的示意图。

图3是本发明全预应力墩结构中顶节的示意图。

图4是本发明全预应力墩结构中标准节的示意图。

图中：1.桩，2.承台，3.底节，4.第一预应力筋，5.标准节，5.第二预应力筋，7.顶节，8.第三预应力筋，9.第一锚具，10.第二锚具，11.盖梁，12.第三锚具，13.底节本体，14.第一底节预应力筋孔道，15.第二底节预应力筋孔道，16.第一定位槽，17.顶节本体，18.第一凸起，19.第一顶节预应力筋孔道，20.第二顶节预应力筋孔道，21.标准节本体，22.第二定位槽，23.第二凸起，24.标准节预应力筋孔道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明全预应力墩结构，包括并排设置的多个桩1，多个桩1顶部设有承台2，承台2上并排设有两个底节3，底节3上安装有墩柱，该墩柱的顶面上设有顶节7，两个顶节上设有盖梁11。承台2、底节3、墩柱、顶节7和盖梁11通过两条第二预应力筋6相连接，第二预应力筋6的两端分别设有第二锚具10。

承台2还通过第一预应力筋4与底节3相连接，第一预应力筋4的两端分别设有第三锚具12。盖梁11还通过两条第三预应力筋8与顶节7相连接，第三预应力筋8的两端分别设有第一锚具9。

第一预应力筋4、第二预应力筋6和第三预应力筋8采用粘结性钢绞线或无粘结性钢绞线制作而成。

墩柱由从下往上依次设置多个标准节5组成。

如图2所示，本发明全预应力墩结构中的底节3，包括底节本体13，底节本体13下部的纵截面为矩形，上部的纵截面为等腰梯形，该等腰梯形的两个腰上分别设有一个平台，该平台上设有从下往下贯通底节本体13的第一底节预应力筋孔道14，底节本体13的顶面上设有倒等腰梯形状的第一定位槽16，底节本体13的顶面上、第一定位槽16两侧对称设有第二底节预应力筋孔道15，第二底节预应力筋孔道15从上往下贯通底节本体13；底节本体13的底面放置在承台2上。

第二底节预应力筋孔道15朝向承台2的一端设有注浆孔。

如图3所示，本发明全预应力墩结构中的顶节7，包括立方体形的顶节本体17，顶节本体17的下端面上设有第一凸起18，顶节本体17的下端面上还设有两个台阶面，该两个台阶面上均设有竖直贯通顶节本体17的第一顶节预应力筋孔道19，顶节本体17上设有两条竖直贯通顶节本体17的第二顶节预应力筋孔道20，两条第二顶节预应力筋孔道20相对于第一凸起18对称设置，两条第一顶节预应力筋孔道19相对于第一凸起18对称设置。

第二顶节预应力筋孔道20朝向盖梁11的一端设有返浆孔。

盖梁11放置在顶节本体17的顶面上。

如图4所示，本发明全预应力墩结构中的标准节5，包括长方体形的标准节本体21，标准节本体21的顶面上设有第二定位槽22，标准节本体21的底面上设有第二凸起23，第二凸起23的形状和外形尺寸与第二定位槽22的形状和尺寸相适配，标准节本体21上设有两条标准节预应力筋孔道24。

第二凸起23的形状和外形尺寸与第一定位槽16的形状和外形尺寸相适配，第二定位槽22的形状和尺寸与第一凸起18的形状和外形尺寸相适配。

标准节5的立面呈上凹下凸形状，以增强连接界面处的抗剪切能力。标准节5的横截面可根据墩（柱）受力情况设置为圆形、矩形或相应形状的中空薄壁形式。标准节5的高度为2～3m，第二凸起23的高度约为标准节5高度的1/3，第二凸起23的最大宽度约为标准节5宽度或直径的3/4。

依次套接的多个标准节5组成墩柱，即相邻的两个标准节5中，位于上面的标准节5中的第二凸起23伸入位于下面的标准节5中的第二定位槽22内；组成墩柱的所有标准节5中位于最下面的标准节5中的第二凸起23伸入底节3中的第一定位槽16内；顶节7中的第一凸起18伸入组成墩柱的所有标准节5中位于最上面的标准节5中的第二定位槽22内。

组成墩柱的所有标准节5中的标准节预应力筋孔道24依次连通，形成两条标准节预应力筋通道，一条标准节预应力筋通道与顶节7中的一条第二顶节预应力筋孔道20和底节2中的一条第二底节预应力筋孔道15连通，形成预应力筋孔道，该预应力筋孔道内设有第二预应力筋6。

本发明全预应力墩结构中的底节2、标准节5和顶节7均为预制件。将预制件运输到施工现场，将底节3放置在承台2上，将第一预应力筋4穿入底节3上的第一底节预应力筋孔道14内，将底节3与承台2相连接；在底节3上从下往上依次安装多个标准节5，形成墩柱，在墩柱上端安装顶节7，如果需要盖梁11，则在顶节7上设置盖梁11；将第三预应力筋8穿入顶节7上的第一顶节预应力筋孔道19内，使顶节7和盖梁11相连接。然后，将第二预应力筋6穿入预应力筋孔道内，对第二预应力筋6按控制应力的一定百分比（建议值30%，可根据实际需要进行调整）进行张拉，使得顶节7、所有的标准节5和底节3成为整体，根据预应力筋种类及荷载要求对第一预应力筋4和第二预应力筋6的预应力筋逐筋张拉，进行应力调整，使得墩柱无论是施工状态还是运营状态均处于压应力，而不出现拉应力，即全预应力状态；之后，对第三预应力筋8进行张拉，使得桥墩和盖梁成为一个整体，形成一个完整的承重结构。最后，向第二底节预应力筋孔道15内预留的注浆孔向预应力筋孔道内道灌注水泥浆液，直至第二顶节预应力筋孔道20顶部预留的返浆孔冒浆。浆液凝结后还可从该返浆孔补浆。若第二预应力筋6采用无粘结型钢绞线制成，也可不灌注水泥浆液或灌注防腐液等。向顶节7上的第一顶节预应力筋孔道19内灌注水泥浆，使墩柱和盖梁11相连接。

Claims (6)

1.一种分块预制式全预应力墩结构，其特征在于，包括并排设置的多个桩（1），多个桩（1）顶部设有承台（2），承台（2）上并排设有两个底节（3），底节（3）上安装有墩柱，该墩柱的顶面上设有顶节（7），两个顶节上设有盖梁（11）；承台（2）、底节（3）、墩柱、顶节（7）和盖梁（11）通过两条第二预应力筋（6）相连接，第二预应力筋（6）的两端分别设有第二锚具（10）；承台（2）还通过第一预应力筋（4）与底节（3）相连接，第一预应力筋（4）的两端分别设有第三锚具（12）；盖梁（11）还通过两条第三预应力筋（8）与顶节（7）相连接，第三预应力筋（8）的两端分别设有第一锚具（9）；

该墩柱由从下往上依次套装的多个标准节（5）组成。

2.根据权利要求1所述的分块预制式全预应力墩结构，其特征在于，所述的标准节（5）包括长方体形的标准节本体（21），标准节本体（21）的顶面上设有第二定位槽（22），标准节本体（21）的底面上设有第二凸起（23），第二凸起（23）的形状和外形尺寸与第二定位槽（22）的形状和尺寸相适配，标准节本体（21）上设有两条标准节预应力筋孔道（24）；使用时，多个标准节（5）依次套装组成墩柱，相邻两个标准节（5）中位于上面的标准节（5）中的第二凸起（23）伸入位于下面的标准节（5）中的第二定位槽（22）内；组成墩柱的所有标准节（5）中位于最下面的标准节（5）中的第二凸起（23）与底节（3）相连，组成墩柱的所有标准节（5）中位于最上面的标准节（5）与顶节（7）相连，组成墩柱的所有标准节（5）中的标准节预应力筋孔道（24）依次连通，形成两条标准节预应力筋通道，每条标准节预应力筋通道内均设有第二预应力筋（6），墩柱通过第二预应力筋（6）与顶节（7）和底节（3）相连接。

3.根据权利要求2所述的分块预制式全预应力墩结构，其特征在于，所述的底节（3）包括底节本体（13），底节本体（13）下部的纵截面为矩形，上部的纵截面为等腰梯形，该等腰梯形的两个腰上分别设有一个平台，该平台上设有从下往下贯通底节本体（13）的第一底节预应力筋孔道（14），底节本体（13）的顶面上设有倒等腰梯形状的第一定位槽（16），底节本体（13）的顶面上、第一定位槽（16）两侧对称设有第二底节预应力筋孔道（15），第二底节预应力筋孔道（15）从上往下贯通底节本体（13）；底节本体（13）的底面放置在承台（2）上；第二底节预应力筋孔道（15）内设有第二预应力筋（6），底节本体（13）通过第二预应力筋（6）与墩柱相连接，第一底节预应力筋孔道（14）内设有第一预应力筋（4），底节本体（13）通过第一预应力筋（4）与承台（2）相连接；组成墩柱的所有标准节（5）中位于最下面的标准节（5）中的第二凸起（23）伸入第一定位槽（16）内，第二预应力筋（6）穿入第二底节预应力筋孔道（15）内。

4.根据权利要求2所述的分块预制式全预应力墩结构，其特征在于，所述的顶节（7）包括立方体形的顶节本体（17），顶节本体（17）的下端面上设有第一凸起（18），顶节本体（17）的下端面上还设有两个台阶面，该两个台阶面上均设有竖直贯通顶节本体（17）的第一顶节预应力筋孔道（19），顶节本体（17）上设有两条竖直贯通顶节本体（17）的第二顶节预应力筋孔道（20），两条第二顶节预应力筋孔道（20）相对于第一凸起（18）对称设置，两条第一顶节预应力筋孔道（19）相对于第一凸起（18）对称设置；第二顶节预应力筋孔道（20）内设有第二预应力筋（6），顶节本体（17）通过第二预应力筋（6）与墩柱相连接；第一凸起（18）伸入组成墩柱的所有标准节（5）中位于最上面的标准节（5）中的第二凹槽（22）内，第二预应力筋（6）穿入第二顶节预应力筋孔道（20）内。

5.根据权利要求1～4任一所述的分块预制式全预应力墩结构，其特征在于，所述的第二预应力筋（6）采用粘结性钢绞线或无粘结性钢绞线制作而成。

6.一种权利要求1所述分块预制式全预应力墩结构的建造方法，其特征在于，这样建造：预制底节（2）、标准节（5）和顶节（7），将预制件运至施工现场，将底节（3）放置在承台（2）上，通过第一预应力筋（4）连接底节（3）与承台（2）；在底节（3）上从下往上依次安装多个标准节（5），形成墩柱，在墩柱上端安装顶节（7），如果需要盖梁（11），则在顶节（7）上设置盖梁（11）；通过第三预应力筋（8）连接顶节（7）和盖梁（11）；通过第二预应力筋（6）连接顶节（7）、墩柱和底节（3），然后，按控制应力的百分比张拉第二预应力筋（6），使顶节（7）、所有的标准节（5）和底节（3）成为整体，根据预应力筋种类及荷载要求对第一预应力筋（4）和第二预应力筋（6）的预应力筋逐筋张拉，进行应力调整，使墩柱无论是施工状态还是运营状态均处于压应力，而不出现拉应力；之后，对第三预应力筋（8）进行张拉，使得墩柱和盖梁（11）成为一个完整的承重结构；若第二预应力筋（6）采用粘结性钢绞线制成，则灌注水泥浆液；若第二预应力筋（6）采用无粘结性钢绞线制成，也可不灌注水泥浆液；浆液凝结后，即建成分块预制式全预应力墩结构。