CN108374352B - 一种宽板式桥墩的墩底转体施工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种宽板式桥墩的墩底转体施工方法，包括如下步骤：(1)构筑基桩和下承台，下承台上设置临时支撑；(2)浇筑成型上部结构，并在其中布置预应力钢束；(3)上部结构置于临时支撑上，下承台和上承台之间设转动球铰；(4)张拉第一批预应力钢束，在桥墩上进行主梁浇筑施工；(5)主梁浇筑完成后张拉第二批预应力钢束，拆除临时支撑，开始转体施工；(6)转体就位后，下承台与上承台之间浇筑封固混凝土，放张并拆除第二批预应力钢束。本发明实现了薄壁宽桥墩墩底转体施工，通过在上部结构内布置预应力钢束，用于调整主墩在不同阶段的应力状态，使得主墩既能满足转体过程受力要求，又能满足运营阶段受力要求。

Description

一种宽板式桥墩的墩底转体施工方法及系统

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种宽板式桥墩的墩底转体施工方法及系统。

背景技术

随着交通运输业的迅猛发展，许多城市道路桥梁必须升级改造，跨越既有铁路时，转体施工是较为成熟且安全经济的施工方法，在地面条件具备时，墩底转体的连续刚构桥具有较强的适应性。

目前，对于较窄的转体刚构或斜拉桥，主墩多采用独柱实体墩，墩底采用扩大的承台适应球铰预埋和转盘牵引需要。而对于宽度较大的城市桥梁，主墩多按运营状态需求设置为板式墩，这样转体施工时上部结构全部荷载通过上转盘和球铰传递至承台，然而板式墩的受力与运营阶段差别很大，结构设计是否合理关系到转体能否顺利进行，过大的主墩结构尺寸不利于成桥整体受力，过小的尺寸难以承担转体过程中球铰集中荷载作用。因此，在转体施工过程中，如何调整宽桥墩转体阶段应力状态，使得主墩既能满足转体过程受力要求，又能满足运营阶段受力要求是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽板式桥墩的墩底转体施工方法，有效调整宽桥墩转体阶段应力状态，使得主墩既能满足转体过程受力要求，又能满足运营阶段受力要求。

本发明的技术方案是提供了一种宽板式桥墩的墩底转体施工方法，包括如下步骤：

1)自下而上依次构筑基桩和下承台，在下承台上表面设置平行的若干行临时支撑；

2)浇筑成型上部结构，该上部结构包括由上至下依次设置的桥墩、实体段和上承台，且浇筑成型过程中，在实体段和上承台内水平布置若干预应力钢束；

3)将上部结构置于临时支撑上，且在下承台和上承台之间设置转动球铰；

4)将预应力钢束进行分批张拉，先张拉第一批预应力钢束，在桥墩上进行主梁浇筑施工；

5)在主梁浇筑完成后张拉第二批预应力钢束，拆除临时支撑，开始转体施工；

6)转体就位后，下承台与上承台之间浇筑封固混凝土，放张并拆除第二批预应力钢束。

进一步的，所述步骤2)中预应力钢束布置原则为桥墩截面各部位压应力均衡，且剪应力不超过设计强度的50%。

进一步的，所述预应力钢束采用下弯分散的布置方式。

进一步的，相邻所述预应力钢束的间距为40～60cm。

进一步的，所述桥墩为双薄壁墩结构。

另外，本发明还提供了采用上述施工方法制得的宽板式桥墩的墩底转体系统，包括自下至上依次设置的基桩、下承台和上部结构，所述上部结构包括由上至下依次设置的桥墩、实体段和上承台，所述实体段和上承台内水平布置有若干预应力钢束，所述下承台和上承台之间的轴线上设置有转动球铰，所述转动球铰四周的下承台与上承台之间浇筑有封固混凝土。

进一步的，所述上承台的横截面大于所述桥墩的横截面。

进一步的，所述转动球铰包括上球铰和下球铰，所述下球铰设置在所述下承台的顶面中部，所述上球铰设置在所述上承台的底面中部，所述上球铰和下球铰之间球面接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种宽板式桥墩的墩底转体施工方法实现了薄壁宽桥墩墩底转体施工，通过在墩底实体段及上承台中布置预应力钢束，用于调整主墩内力，使得主墩既能满足转体过程受力要求，又能满足运营阶段受力要求。

(2)本发明提供的这种宽板式桥墩的墩底转体施工方法通过在上承台及墩底实体段设置预应力钢束，使得上承台及转动球铰的组合高度大大降低，不用专门设置应力扩散托梁或托架结构，不用对薄壁墩进行临时加固，大大节约了施工成本，提高了施工效率。

(3)本发明提供的这种宽板式桥墩的墩底转体施工方法在上、下承台封固完成后，放张部分预应力钢束可使上下承台传力更为均匀，各基桩竖向力分配更为合理。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明墩底转体施工方法中经步骤1～4后墩底转体系统的结构示意图；

图2是本发明墩底转体施工方法中经步骤5后墩底转体系统的结构示意图；

图3是本发明墩底转体施工方法中经步骤6后墩底转体系统的结构示意图。

附图标记说明：1、基桩；2、下承台；3、临时支撑；4、上承台；5、实体段；6、桥墩；7、第一批预应力钢束；8、转动球铰；9、封固混凝土；10、保险撑脚；11、环形滑道；12、第二批预应力钢束。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

如图3所示，本实施例提供了一种宽板式桥墩的墩底转体系统，包括自下至上依次设置的基桩1、下承台2和上部结构，所述上部结构包括由上至下依次设置的桥墩6、实体段5和上承台4，所述实体段5和上承台4内水平布置有若干预应力钢束，所述下承台2和上承台4之间的轴线上设置有转动球铰8，所述转动球铰8四周的下承台2与上承台4之间浇筑有封固混凝土9。本实施例的这种宽板式桥墩的墩底转体系统通过实体段5和上承台4内布置的预应力钢束的张拉及放张可调整墩底转体结构内部在不同施工阶段的应力状态，从而使得主墩既能满足转体过程受力要求，又能满足运营阶段受力要求。

进一步的，传统桥梁转体系统中上承台4与桥墩6底部是垂直连接(即上承台4与桥墩6具有相同形状大小的横截面)，无法保证结构强度、刚度及稳定性；而本实施例中设计时使得所述上承台4的横截面大于所述桥墩6的横截面，有效增加了结构刚度和强度，转体时更稳定， 施工与运营时更安全。

具体的，上述宽板式桥墩的墩底转体施工方法，包括如下步骤：

(1)如图1所示，自下而上依次构筑基桩1和下承台2，在下承台2上表面设置平行的若干行临时支撑3。采用冲击钻机成孔，安装钢筋笼和灌注混凝土完成基桩1施工，在基桩1上浇筑成型下承台2，下承台2为支撑上部结构全部重量的基础，而临时支撑3的设计则可使得上部结构荷载较为均匀的传递至下承台2，临时支撑3可采用带法兰顶帽的钢管柱或者钢管混凝土柱，并应方便转体前拆除。

(2)浇筑成型上部结构，该上部结构包括由上至下依次设置的桥墩6、实体段5和上承台4，实体段5和上承台4组成横梁结构，同时在上部结构浇筑成型过程中，在实体段5和上承台4内水平布置若干预应力钢束，通过预应力钢束和横梁结构一起承担上部结构及后续浇筑的主梁的重量。

具体的，本实施例中桥墩6采用双薄壁墩结构设计，以此来降低主墩刚度，满足成桥时转体整体受力要求。而预应力钢束的设计可使得上承台4及转动球铰8的组合高度大大降低，不用专门设置应力扩散托梁或托架结构，不用对薄壁墩进行临时加固，其具体的布置原则是确保桥墩6截面各部位压应力均衡，且剪应力不超过设计强度的50%。进一步的，如图2所示，预应力钢束立面采用下弯分散的布置方式，在满足各阶段受力的情况下方便张拉锚固和后期拆除，在上承台4顺桥梁方向可根据计算得出各阶段的配置根数，并按间距40～60cm布置，以满足预应力钢束锚固间距要求。

(3)将上部结构置于临时支撑3上，通过临时支撑3使得上部结构荷载较为均匀的传递至下承台2，从而利于桥墩6上主梁施工成桥时整体受力，同时在下承台2和上承台4之间设置转动球铰8，通过转动球铰8实现桥墩墩底转体过程。优化的，转动球铰8包括上球铰和下球铰，所述下球铰设置在所述下承台2的顶面中部，所述上球铰设置在所述上承台4的底面中部，所述上球铰和下球铰之间球面接触，由于上球铰和下球铰是球面接触，从而可以减少二者之间的摩擦力，进而可以采用较小的驱动力使得下承台2与上部结构之间发生相对转动。另外，在上承台4上以上承台4中心为圆心的圆周上设置保险撑脚10，在下承台2上设置与保险撑脚10 配合的环形滑道11，所述保险撑脚10底面与环形滑道11之间有间隙，且在保险撑脚10底面镶嵌四氟滑板。

(4)将预应力钢束进行分批张拉，在桥墩6浇筑施工完成后，先张拉第一批预应力钢束7，同时上承台4与下承台2之间的临时支撑3不拆除，通过张拉第一批预应力钢束7提高上部结构的刚度，不用专门设置应力扩散托梁或托架结构，不用对薄壁墩进行临时加固，满足在桥墩6上进行主梁浇筑施工的受力要求。

本实施例中将预应力钢束分批张拉有利于转体施工各阶段结构受力均衡，若第一批张拉全部预应力钢束会导致上、下承台之间支撑脱空，下缘受拉；不张拉则势必需要过多的临时支撑，且承台应力状态不可控，可能引起局部应力过大而开裂。

(5)如图2所示，在主梁浇筑完成后张拉第二批预应力钢束12，通过张拉第二批预应力钢束12来进一步调整上部结构的应力状态，使得桥墩6的竖向力能较为均匀的传递至转动球铰8，满足转体过程中受力要求，进而可拆除对上部结构的临时支撑3，开始转体作业。

上述预应力钢束中作为先张拉的第一批预应力钢束7和后张拉的第二批预应力钢束12的选择方式如下：

张拉的第一批预应力钢束7是在上承台4及实体段5内储备预压应力，其数量及布置应需要满足上承台4、桥墩5及主梁混凝土自重荷载作用在转动球铰8及临时支撑3上的受力要求。

第二批预应力钢束12的数量及布置应满足如下要求：a、使得拆除临时支撑3后转体过程中上承台4及墩底的实体段5受力满足规范关于强度及抗裂等相关要求；b、使得转动球铰8集中点支撑上的宽桥墩横向受力趋于均匀，避免桥墩1在转体阶段因转动球铰8作用面过小，承受过大剪力或局部压应力而开裂。

(6)如图3所示，转体就位后，下承台2与上承台4之间浇筑封固混凝土9，通过封固混凝土9对上承台4与下承台2之间进行加固，此时桥墩墩底转体内部的应力再次发生了改变，然后再放张并拆除第二批预应力钢束12，进而再次调整墩底转体结构内部的应力状态，使得上下承台传力更为均匀，各基桩1竖向力分配更为合理，从而使桥墩能满足运营阶段受力要求。

综上所述，本发明提供的这种宽板式桥墩的墩底转体施工方法实现了薄壁宽桥墩墩底转体施工，通过在墩底实体段及上承台中布置预应力钢束，用于调整主墩在不同阶段的应力状态，使得主墩既能满足转体过程受力要求，又能满足运营阶段受力要求。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种宽板式桥墩的墩底转体施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)自下而上依次构筑基桩和下承台，在下承台上表面设置平行的若干行临时支撑；

2)浇筑成型上部结构，该上部结构包括由上至下依次设置的桥墩、实体段和上承台，且浇筑成型过程中，在实体段和上承台内水平布置若干预应力钢束；

3)将上部结构置于临时支撑上，且在下承台和上承台之间设置转动球铰；

4)将预应力钢束进行分批张拉，先张拉第一批预应力钢束，在桥墩上进行主梁浇筑施工；

5)在主梁浇筑完成后张拉第二批预应力钢束，拆除临时支撑，开始转体施工；

6)转体就位后，下承台与上承台之间浇筑封固混凝土，放张并拆除第二批预应力钢束。

2.如权利要求1所述的宽板式桥墩的墩底转体施工方法，其特征在于，所述步骤2)中预应力钢束布置原则为桥墩截面各部位压应力均衡，且剪应力不超过设计强度的50%。

3.如权利要求2所述的宽板式桥墩的墩底转体施工方法，其特征在于，所述预应力钢束采用下弯分散的布置方式。

4.如权利要求2所述的宽板式桥墩的墩底转体施工方法，其特征在于，相邻所述预应力钢束的间距为40～60cm。

5.如权利要求1所述的宽板式桥墩的墩底转体施工方法，其特征在于，所述桥墩为双薄壁墩结构。

6.一种宽板式桥墩的墩底转体系统，其特征在于，包括自下至上依次设置的基桩、下承台和上部结构，所述上部结构包括由上至下依次设置的桥墩、实体段和上承台，所述实体段和上承台内水平布置有若干预应力钢束，所述下承台和上承台之间的轴线上设置有转动球铰，所述转动球铰四周的下承台与上承台之间浇筑有封固混凝土。

7.如权利要求6所述的宽板式桥墩的墩底转体系统，其特征在于，所述上承台的横截面大于所述桥墩的横截面。

8.如权利要求6所述的宽板式桥墩的墩底转体系统，其特征在于，所述转动球铰包括上球铰和下球铰，所述下球铰设置在所述下承台的顶面中部，所述上球铰设置在所述上承台的底面中部，所述上球铰和下球铰之间球面接触。