CN108360370B - 一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点 - Google Patents

Abstract

发明提供一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点及其施工方法。该连接节点预制桥墩和承台。所述预制桥墩包括钢管节点、上部钢管和混凝土。所述钢管节点包括下部钢管、开孔钢板和连接钢板。所述上部钢管布置在下部钢管的上方。该连接节点的施工方法包括制作钢管节点、布置纵向钢筋、浇筑桥墩混凝土、吊装预制桥墩和浇筑封填混凝土等步骤。该连接节点简化了支模工序，施工速度快，施工质量提高，改善了施工环境，节省了人工费和施工成本。在保证外包钢管不承受竖向荷载并对核心混凝土提供更大侧向约束力的基础上，提高了预制桥墩与承台连接节点的承载能力。

Description

一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点

技术领域

本发明涉及桥梁构件技术领域，特别涉及一种桥墩与承台连接节点。

背景技术

钢管约束混凝土结构具有承载力高、抗震和抗火性能优越、能充分利用高强钢材和混凝土抗压强度等优势。当钢管约束钢筋混凝土柱外包钢管为圆形时，钢管对核心混凝土约束均匀，可充分利用钢管抗拉强度，经济效益良好。

随着交通量的剧增和基础交通设施服役年限的增加，钢管约束混凝土桥墩在建筑结构中已经得到较广的应用。然而，现有技术中预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台的连接节点由于承载能力和刚度不足，在破坏性较大的强震作用下往往存在破坏风险。在破坏性较大的强震作用下，如果预制桥墩与承台连接节点刚度不足，桥墩的顶部和底部会产生较大位移，对桥墩形成偏心受压，进而在桥梁上部结构重力作用下增大偏心距，严重时可能导致桥墩破坏倒塌。而承载能力不足则会导致该节点破坏，形成塑性铰，对结构安全极其不利。

故施工方迫切需要寻求一种承载力高且耐久性强的桥墩与承台连接节点。

发明内容

本发明的目的是提供一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，包括预制桥墩和承台。

所述预制桥墩包括钢管节点、上部钢管和混凝土。

所述钢管节点包括下部钢管、开孔钢板和连接钢板。

所述下部钢管为上下端敞口的中空圆柱体。所述下部钢管的圆周外壁上沿周向均匀布置有若干开孔钢板。所述开孔钢板板面上沿竖直方向设置有若干个孔洞。相邻两块开孔钢板上的孔洞错位设置。所述孔洞中均穿设有穿孔钢筋。各穿孔钢筋交错形成钢筋网。所述穿孔钢筋的数量为a。所述下部钢管内壁上沿周向均匀布置有若干连接钢板。

所述上部钢管为上下端敞口的中空圆柱体。所述上部钢管布置在下部钢管的上方。所述下部钢管的下端面和上部钢管的上端面之间具有间隔。所述上部钢管的内腔和下部钢管的内腔共同组成竖向空腔。所述竖向空腔中布设有纵向钢筋。所述纵向钢筋的数量为b。所述纵向钢筋与连接钢板一一对应，并焊接在连接。所述纵向钢筋的上端伸入到上部钢管的内腔中，下端均伸出下部钢管的下端敞口。所述竖向空腔中浇筑有混凝土。所述下部钢管、上部钢管和混凝土胶结为一个整体。

所述承台的上表面设置有预留凹槽。所述承台中预埋有预留纵向钢筋和预留横向钢筋。所述预留纵向钢筋的数量为c。所述预留横向钢筋的数量为d。其中，a＝d，b＝c。所述预留纵向钢筋穿出预留凹槽的底面，穿出部分为纵向外伸部。所述预留横向钢筋从预留凹槽的四周侧壁穿出，穿出部分为横向外伸部。所述预留凹槽的底面上还布置有若干个临时钢支撑。

所述预制桥墩坐落于承台上方。所述钢管节点布置在预留凹槽中。所述下部钢管搭设在临时钢支撑上。所述纵向钢筋与纵向外伸部一一对应，并焊接连接或采用套筒连接。所述穿孔钢筋与横向外伸部对应，并焊接连接或采用套筒连接。所述预留凹槽中还浇筑有封填混凝土。

进一步，所述连接钢板的长度与下部钢管的高度相同。

进一步，所述纵向钢筋伸入上部钢管段设置有若干个柔性垫脚。所述纵向钢筋通过柔性垫脚支撑在上部钢管内壁上。

进一步，所述下部钢管和上部钢管间隔断开部分处混凝土的表面涂覆有防护涂料。

本发明还公开一种关于上述预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点的施工方法，包括以下步骤：

1)制作钢管节点。在下部钢管外壁焊接开孔钢板。在下部钢管内壁焊接连接钢板。

2)布置纵向钢筋，并将纵向钢筋与连接钢板一一对应焊接。

3)浇筑桥墩混凝土。在下部钢管和上部钢管中间断开部分和上部钢管的顶面支设模板。固定模板后，在下部钢管、上部钢管和模板所形成竖向空腔中浇筑混凝土。养护混凝土并拆模。

4)在预留凹槽底面安装若干块临时钢支撑。吊装预制桥墩并调整角度。将预制桥墩放置在临时钢支撑上。

5)穿设穿孔钢筋。将穿孔钢筋的两端与四周的横向外伸部连接。各穿孔钢筋交错形成钢筋网。将纵向钢筋与纵向外伸部对应连接。

6)浇筑封填混凝土。

进一步，在步骤3)之后，还具有在断开部分的混凝土表面涂覆防护涂料的相关步骤。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A.简化了支模工序，施工速度快，施工质量提高，改善了施工环境，节省了人工费和施工成本。

B.在保证外包钢管不承受竖向荷载并对核心混凝土提供更大侧向约束力的基础上，提高了预制桥墩与承台连接节点的承载能力。桥墩钢管在桥墩与承台连接节点处断开，外包钢管不直接承受竖向荷载，避免发生局部屈曲，比直接承担竖向荷载的钢管提供更大的侧向约束力，使桥墩具有更高的承载能力；

C.桥墩混凝土、下部钢管和承台预留纵向钢筋通过纵向钢筋连接，下部钢管和承台预留横向钢筋连接，浇筑混凝土后预制桥墩与承台在结构上形成整体，在荷载作用下预制桥墩直接将荷载传递给下部钢管和承台，增加节点的抗弯承载力、竖向承载能力；

D.提高了预制桥墩的耐久性。外包钢管和防护涂层对桥墩混凝土的表面进行防护，能够很好的防治冰雪、雨水等腐蚀介质造成的桥墩腐蚀、钢筋锈蚀等问题，提高桥墩的耐久性。

附图说明

图1为桥墩与承台连接节点结构示意图；

图2为钢管节点结构示意图；

图3为预制桥墩结构示意图；

图4为纵向钢筋结构示意图；

图5为承台结构示意图；

图6为预留钢筋连接关系示意图；

图7为桥墩与承台连接节点示意图。

图中：下部钢管1、开孔钢板2、孔洞201、连接钢板3、穿孔钢筋4、纵向钢筋5、上部钢管6、柔性垫脚7、混凝土8、防护涂料9、承台10、承台预留凹槽1001、临时钢支撑12、预留纵向钢筋13、纵向外伸部1301、预留横向钢筋14、横向外伸部1401、封填混凝土17。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1，本实施例公开一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，包括预制桥墩和承台10。

所述预制桥墩包括钢管节点、上部钢管6和混凝土8。

参见图2，所述钢管节点包括下部钢管1、开孔钢板2和连接钢板3。

所述下部钢管1为上下端敞口的中空圆柱体。所述下部钢管1的圆周外壁上沿周向均匀布置有4个竖向开孔钢板2。所述开孔钢板2板面上沿竖直方向设置有3个孔洞201。相邻两块开孔钢板2上的对应孔洞201错位设置。所述孔洞201中均穿设有穿孔钢筋4。12根穿孔钢筋4形成4列，每列3根。每列穿孔钢筋4与相邻两列穿孔钢筋4在水平面的投影交叉。4列穿孔钢筋4交错形成钢筋网。所述下部钢管1内壁上沿周向均匀布置有连接钢板3。

参见图3，所述上部钢管6为上下端敞口的中空圆柱体。所述上部钢管6布置在下部钢管1的上方。所述下部钢管1的下端面和上部钢管6的上端面之间具有间隔。所述上部钢管6的内腔和下部钢管1的内腔共同组成竖向空腔。所述竖向空腔中布设有纵向钢筋5。,所述纵向钢筋5与连接钢板3一一对应，并焊接在连接。所述纵向钢筋5的上端伸入到上部钢管6的内腔中，下端均伸出下部钢管1的下端敞口。所述竖向空腔中浇筑有混凝土8。所述下部钢管1、上部钢管6和混凝土8胶结为一个整体。

参见图5，所述承台10整体为一个长方体。这个长方体的上表面设置有预留凹槽1001。所述承台10中预埋有预留纵向钢筋13和预留横向钢筋14。所述预留纵向钢筋13的数量与纵向钢筋5的数量相同。所述预留横向钢筋14的数量与穿孔钢筋4的数量相同。所述预留纵向钢筋13竖直布置。穿出预留凹槽1001的底面，穿出部分为纵向外伸部1301。所述预留横向钢筋14水平布置。从预留凹槽1001的四周侧壁穿出，穿出部分为横向外伸部1401。每侧侧壁上具有6个外伸部1401。6个外伸部1401布置为两列，每列三根。所述预留凹槽1001的底面上还布置有4个临时钢支撑12。

所述预制桥墩坐落于承台10上方。所述钢管节点布置在预留凹槽1001中。参见图6，所述下部钢管1搭设在临时钢支撑12上。所述纵向钢筋5与纵向外伸部1301一一对应，并采用套筒连接在一起。所述穿孔钢筋4的两端分别与相对两侧侧壁上的横向外伸部1401对应，并采用套筒连接。所述预留凹槽1001中还浇筑有封填混凝土17。所述封填混凝土17将钢管节点包覆。

实施例2：

为改善预制桥墩与承台的节点处的力学性能，本实施例公开一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，包括预制桥墩和承台10。

所述预制桥墩包括钢管节点、上部钢管6和混凝土8。

所述钢管节点包括下部钢管1、开孔钢板2和连接钢板3。

所述下部钢管1为上下端敞口的中空圆柱体。所述下部钢管1的圆周外壁上沿周向均匀布置有4个竖向开孔钢板2。所述开孔钢板2板面上沿竖直方向设置有5个孔洞201。相邻两块开孔钢板2上的对应孔洞201错位设置。所述孔洞201中均穿设有穿孔钢筋4。各穿孔钢筋4交错搭设，形成钢筋网。所述下部钢管1内壁上沿周向均匀布置有连接钢板3。所述连接钢板3竖直布置，连接钢板3的长度与下部钢管1的高度相同。

所述上部钢管6为上下端敞口的中空圆柱体。所述上部钢管6布置在下部钢管1的上方。所述下部钢管1的下端面和上部钢管6的上端面之间具有间隔。所述上部钢管6的内腔和下部钢管1的内腔共同组成竖向空腔。所述竖向空腔中布设有纵向钢筋5。所述纵向钢筋5的数量为b。所述纵向钢筋5与连接钢板3一一对应，并焊接在连接。纵向钢筋5直接传力至下部钢管1。所述纵向钢筋5的上端伸入到上部钢管6的内腔中，下端均伸出下部钢管1的下端敞口。所述纵向钢筋5伸入上部钢管6段设置有个柔性垫脚7。所述纵向钢筋5通过柔性垫脚7支撑在上部钢管6内壁上。避免了纵向钢筋5传力至上部钢管6，上部钢管6不直接承担竖向荷载。避免上部钢管发生局部屈曲，比钢管混凝土桥墩中直接承担竖向荷载的钢管提供更大的侧向约束力，使桥墩具有良好的承载能力和延性。所述竖向空腔中浇筑有混凝土8。所述下部钢管1、上部钢管6和混凝土8胶结为一个整体。所述下部钢管1和上部钢管6间隔断开部分处混凝土8的表面涂覆有防护涂料9，防止混凝土劣化。在本实施例中，所述防护涂料9采用环氧树脂材料。

所述承台10的上表面设置有预留凹槽1001。所述承台10中预埋有预留纵向钢筋13和预留横向钢筋14。所述预留纵向钢筋13的数量为c。所述预留横向钢筋14的数量为d。其中，a＝d，b＝c。所述预留纵向钢筋13竖直布置。穿出预留凹槽1001的底面，穿出部分为纵向外伸部1301。所述预留横向钢筋14水平布置。从预留凹槽1001的四周侧壁穿出，穿出部分为横向外伸部1401。所述预留凹槽1001的底面上还布置有临时钢支撑12。

所述预制桥墩坐落于承台10上方。所述钢管节点布置在预留凹槽1001中。所述下部钢管1搭设在临时钢支撑12上。所述纵向钢筋5与纵向外伸部1301一一对应，并焊接连接。所述穿孔钢筋4与横向外伸部1401对应，并焊接连接。所述预留凹槽1001中还浇筑有封填混凝土17。所述封填混凝土17将钢管节点包覆。

本实施例能够提高节点的抗弯承载能力、竖向承载能力和抗弯刚度，在破坏性强震作用下能有效保证桥墩和承台位移相同，避免桥墩倾斜而偏心受压。并且预制桥墩直接将荷载传递给承台，提高了整个结构体系的承载能力和刚度。

实施例3：

本实施例公开一种关于实施例2所述预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点的施工方法，包括以下步骤：

1)制作钢管节点。在下部钢管1外壁焊接开孔钢板2。在下部钢管1内壁焊接连接钢板3。

2)布置纵向钢筋5，并将纵向钢筋5与连接钢板3一一对应焊接。

3)浇筑桥墩混凝土8。在下部钢管1和上部钢管6中间断开部分和上部钢管6的顶面支设模板。固定模板后，在下部钢管1、上部钢管6和模板所形成竖向空腔中浇筑混凝土8。养护混凝土8并拆模。此时，所述纵向钢筋5的下端伸出混凝土8的下表面。

4)在断开部分的混凝土8表面涂覆防护涂料9。

5)在预留凹槽1001底面安装若干块临时钢支撑12。吊装预制桥墩并调整角度。将预制桥墩放置在临时钢支撑12上。

6)穿设穿孔钢筋4。将穿孔钢筋4的两端与四周的横向外伸部1401连接。各穿孔钢筋4交错形成钢筋网。将纵向钢筋5与纵向外伸部1301对应连接。

7)密实浇筑封填混凝土17。

Claims (6)

1.一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，其特征在于：包括预制桥墩和承台(10)；

所述预制桥墩包括钢管节点、上部钢管(6)和混凝土(8)；

所述钢管节点包括下部钢管(1)、开孔钢板(2)和连接钢板(3)；

所述下部钢管(1)为上下端敞口的中空圆柱体；所述下部钢管(1)的圆周外壁上沿周向均匀布置有若干开孔钢板(2)；所述开孔钢板(2)板面上沿竖直方向设置有若干个孔洞(201)；相邻两块开孔钢板(2)上的孔洞(201)错位设置；所述孔洞(201)中均穿设有穿孔钢筋(4)；各穿孔钢筋(4)交错形成钢筋网；所述穿孔钢筋(4)的数量为a；所述下部钢管(1)内壁上沿周向均匀布置有若干连接钢板(3)；

所述上部钢管(6)为上下端敞口的中空圆柱体；所述上部钢管(6)布置在下部钢管(1)的上方；所述下部钢管(1)的下端面和上部钢管(6)的上端面之间具有间隔；所述上部钢管(6)的内腔和下部钢管(1)的内腔共同组成竖向空腔；所述竖向空腔中布设有纵向钢筋(5)；所述纵向钢筋(5)的数量为b；所述纵向钢筋(5)与连接钢板(3)一一对应焊接；所述纵向钢筋(5)的上端伸入到上部钢管(6)的内腔中，下端均伸出下部钢管(1)的下端敞口；所述竖向空腔中浇筑有混凝土(8)；所述下部钢管(1)、上部钢管(6)和混凝土(8)胶结为一个整体；

所述承台(10)的上表面设置有预留凹槽(1001)；所述承台(10)中预埋有预留纵向钢筋(13)和预留横向钢筋(14)；所述预留纵向钢筋(13)的数量为c；所述预留横向钢筋(14)的数量为d；其中，a＝d，b＝c；所述预留纵向钢筋(13)穿出预留凹槽(1001)的底面，穿出部分为纵向外伸部(1301)；所述预留横向钢筋(14)从预留凹槽(1001)的四周侧壁穿出，穿出部分为横向外伸部(1401)；所述预留凹槽(1001)的底面上还布置有若干个临时钢支撑(12)；

所述预制桥墩坐落于承台(10)上方；所述钢管节点布置在预留凹槽(1001)中；所述下部钢管(1)搭设在临时钢支撑(12)上；所述纵向钢筋(5)与纵向外伸部(1301)一一对应，并焊接连接或采用套筒连接；所述穿孔钢筋(4)与横向外伸部(1401)对应，并焊接连接或采用套筒连接；所述预留凹槽(1001)中还浇筑有封填混凝土(17)。

2.根据权利要求1所述的一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，其特征在于：所述连接钢板(3)的长度与下部钢管(1)的高度相同。

3.根据权利要求1所述的一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，其特征在于：所述纵向钢筋(5)伸入上部钢管(6)段设置有若干个柔性垫脚(7)；所述纵向钢筋(5)通过柔性垫脚(7)支撑在上部钢管(6)内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点，其特征在于：所述下部钢管(1)和上部钢管(6)间隔断开部分处混凝土(8)的表面涂覆有防护涂料(9)。

5.一种关于权利要求1所述预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制作钢管节点；在下部钢管(1)外壁焊接开孔钢板(2)；在下部钢管(1)内壁焊接连接钢板(3)；

2)布置纵向钢筋(5)，并将纵向钢筋(5)与连接钢板(3)一一对应焊接；

3)浇筑桥墩混凝土(8)；在下部钢管(1)和上部钢管(6)中间断开部分和上部钢管(6)的顶面支设模板；固定模板后，在下部钢管(1)、上部钢管(6)和模板所形成竖向空腔中浇筑混凝土(8)；养护混凝土(8)并拆模；

4)在预留凹槽(1001)底面安装若干块临时钢支撑(12)；吊装预制桥墩并调整角度；将预制桥墩放置在临时钢支撑(12)上；

5)穿设穿孔钢筋(4)；将穿孔钢筋(4)的两端与四周的横向外伸部(1401)连接；各穿孔钢筋(4)交错形成钢筋网；将纵向钢筋(5)与纵向外伸部(1301)对应连接；

6)浇筑封填混凝土(17)。

6.一种关于权利要求1所述预制钢管约束钢筋混凝土桥墩与承台连接节点的施工方法，其特征在于：在步骤3)之后，还具有在断开部分的混凝土(8)表面涂覆防护涂料(9)的相关步骤。