CN108457192A - 一种预制装配式立柱连接构造及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于在预制立柱下端预埋若干个钢筋连接套筒，在承台顶部预留凹槽，承台凹槽底面向上伸出承台预留钢筋，预制立柱插入承台顶部的预留凹槽，承台预留凹槽底面伸出的承台预留钢筋与预埋在预制立柱下端的钢筋连接套筒通过灌浆连接，承台预留凹槽与预制立柱之间采用混凝土浇筑填满形成完整结构。本发明通过特殊的连接构造设计及施工工艺，保证预制立柱与承台可靠连接，不在柱底形成薄弱截面，满足强震等不利工况下的连接性能要求。

Description

一种预制装配式立柱连接构造及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种预制装配式构件连接构造及其施工方法。

背景技术

由于支架现浇施工占地多、对环境影响大，难以满足绿色、快速化施工要求；而预制装配式桥梁具有工厂化程度高、标准化生产质量好、施工速度快、工程造价低及绿色环保等特点，在桥梁上、下部结构中逐渐得到推广和运用。而桥梁下部立柱推行预制装配化施工最关键的技术难点则是在于立柱根部与承台连接部位的构造处理。

现有技术的预制装配式结构中，预制立柱和承台的连接主要通过灌浆套筒实现钢筋连接，拼装接缝位于柱底与承台顶交界面，钢筋套筒位于承台上的预制立柱底部区域。

由于桥梁用灌浆套筒尺寸大，单根钢筋连接套筒外径一般达80~100mm，造成套筒与立柱混凝土截面匹配及协同受力性能差，尤其是与外侧保护层混凝土无法良好结合，在滞回往复荷载作用下，立柱底部混凝土保护层容易脱落。同时，由于预制立柱拼装接缝位于柱底与承台顶交界的最不利受力部位，在纵向水平力及地震等荷载作用下，上述钢筋混凝土立柱底拼装接缝边缘出现反复拉压应力，形成薄弱环节，结构抗震等受力性能差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预制装配式立柱连接构造，保证预制立柱与承台可靠连接，不在柱底形成薄弱截面，保护层混凝土不易剥落，满足强震等不利工况下的连接性能要求。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于在预制立柱下端预埋若干个钢筋连接套筒，在承台顶部预留凹槽，凹槽底面向上伸出承台预留钢筋，预制立柱插入承台顶部的预留凹槽，预留凹槽底面伸出的承台预留钢筋与预埋在预制立柱下端的钢筋连接套筒通过灌浆连接，承台预留凹槽与预制立柱之间采用混凝土浇筑填满形成完整结构，以使得预制立柱内预埋的钢筋连接套筒全部位于承台凹槽深度范围内。

进一步地，所述钢筋连接套筒包括套筒本体，所述套筒本体分为三段：

内螺纹段，所述内螺纹段位于套筒本体的上部，所述内螺纹段通过内螺纹与立柱钢筋连接；

灌浆套筒段，所述灌浆套筒段位于套筒本体的下部，含中心轴对称的内腔，承台预留钢筋伸入灌浆套筒段内腔，通过向灌浆套筒段内腔注入高强度无收缩水泥基灌浆料将承台预留钢筋与灌浆套筒段连接成整体；

圆锥形过渡段，所述圆锥形过渡段用于连接内螺纹段和灌浆套筒段，并在圆锥形过渡段向斜上方开设出浆孔。

进一步地，所述圆锥形过渡段斜率在1:2~1:4之间，以获得良好的过渡传力性能，调节伸入钢筋长度误差，并利于灌浆密实。

进一步地，所述灌浆套筒段外壁布置有纵横交错的外凸肋，所述外凸肋呈网格状布置，所述外凸肋高度在5~10mm之间，肋宽在2~3mm之间，纵肋间距30~60mm，横肋间距25~40mm。通过所述外凸肋增加与混凝土的结合性能，并增加灌浆套筒壁的环向刚度。

进一步地，所述承台预留凹槽平面为矩形或多边形，侧面为铅锤面或与铅锤面夹角小于10°的倾斜面，凹槽底部设置泄水孔，凹槽底面伸出的立柱连接钢筋与预制立柱下端预埋套筒平面中心位置相对应。

进一步地，所述承台预留凹槽的深度h满足如下要求：

1）h≥L/5，L为立柱边长，以满足预制立柱嵌固需要，确保拼装接缝不发生破坏；

2）h≥T+50，T为灌浆套筒长度，单位mm，以使得预制立柱内预埋的灌浆套筒全部位于承台凹槽深度范围内，即完工后灌浆套筒位于承台大体积混凝土内，避免套筒对立柱底部结构受力及混凝土保护层产生影响；

3）h≤H/4，H为承台厚度，以满足承台受力需要，避免对承台结构产生较大影响。

进一步地，所述承台预留凹槽的宽度B满足如下要求：

L+h≤B≤ L+3h，L为立柱边长，h为凹槽深度，以使得凹槽与预制立柱周围间隙浇筑的混凝土满足结构受力要求，并具有良好的施工可操作性。

本发明的目的在于提供一种预制装配式立柱连接构造，预制立柱与承台连接性能可靠，传力性能好，不在柱底形成薄弱截面，保护层混凝土不易剥落，可满足强震等不利工况下的连接性能要求。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种预制装配式立柱连接构造的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

预制立柱，立柱预制前将钢筋连接套筒通过内螺纹段与上端立柱主受力钢筋拧紧连接后通过柱底定位模板定位，钢筋连接套筒底端与立柱底定位模板平齐，控制平面定位偏差≤2mm，浇筑混凝土形成预制立柱；

浇筑承台，承台在浇筑时应在顶面与预制立柱连接的部位预留凹槽，凹槽底设置泄水孔，并向上伸出与预制立柱连接的承台预留钢筋，所述预留钢筋通过定位模板定位，控制平面定位偏差≤2mm；

连接面处理，对立柱底面及需埋入承台凹槽范围的侧面、凹槽底面及侧面进行凿毛并清洗处理，通过所述槽底泄水孔排出凹槽底积水；预制立柱安装前2小时内，在凹槽底与立柱连接面区域填筑2~3cm厚砂浆层；

预制立柱安装，将预制立柱底端放入承台顶部预留凹槽，并将承台预留钢筋伸入立柱底的钢筋连接套筒后精确调位，控制立柱平面安装偏差≤2mm，随后通过底部灌浆管向钢筋连接套筒内腔注入高强度无收缩水泥基灌浆料，将连接套筒与承台预留钢筋连接成整体；

凹槽混凝土浇筑，对承台预留凹槽再次清洗处理后，浇筑承台凹槽与立柱间空余部分的混凝土，形成完整结构。

本发明的一种预制装配式立柱连接构造及其施工工艺与现有技术相比具有以下优点：

预制立柱底端埋入承台内部，避免连接缝设置在柱底薄弱截面，以及灌浆套筒管径大造成的保护层易剥落等问题，使立柱底部混凝土受力得到很大改善；

上端通过螺纹与钢筋连接，并设圆锥形过渡段，使灌浆套筒连接长度相比传统全灌浆套筒减少1/2，在节省材料的同时，减少对底部混凝土的削弱及受力的影响，提高抗震性能；

套筒设置圆锥形过渡段，在增强套筒过渡传力性能的同时，其锥体内腔对承台伸出钢筋长度误差具有调节性能，增加套筒适应性；

在套筒圆锥形过渡段向斜上方开设出浆孔，可确保内腔灌浆密实，使得套筒与下端钢筋及承台牢固连接；

与上端钢筋的螺纹连接在预制结构混凝土浇筑前完成，便于精确定位，与下端钢筋的灌浆连接在预制结构安装就位后完成，且承台凹槽后浇混凝土无需支模，施工便捷，应用前景广泛。

附图说明

图1为现有技术中预制装配式构件连接结构的立面示意图。

图2为现有技术中预制装配式构件用钢筋连接套筒的结构示意图。

图3为本发明一种预制装配式构件连接结构的立面示意图。

图4为本发明灌浆套筒段断面图。

图5为本发明中承台的立柱预留凹槽示意图。

图6为本发明中钢筋连接套筒的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

图中包括：钢筋连接套筒1、预制立柱2、承台3、柱状本体100、内螺纹段101、灌浆套筒段102、圆锥形过渡段103、内腔104、注浆孔105、出浆孔106、高强度无收缩水泥基灌浆料107、立柱钢筋201、承台凹槽300、立柱连接钢筋301、泄水孔303、构造短钢筋304、后浇混凝土305。

如图3-图6所示一种预制装配式立柱连接构造，包含：钢筋连接套筒1、预制立柱2、承台3。

钢筋连接套筒1，包含柱状本体100，所述柱状本体100采用铸钢或优质球墨铸铁制造，共分为三段：

内螺纹段101，所述内螺纹段101位于套筒本体的上部，与上端立柱钢筋201拧紧后牢固连接，所述内螺纹段长度为1.0d~1.2d ， d为立柱钢筋201的直径。

灌浆套筒段102，所述灌浆套筒段位于套筒本体的下部，含中心轴对称的内腔104，内腔104内设有多条内凸肋，承台伸出钢筋301伸入所述灌浆套筒段的内腔104，通过在套筒底端注浆孔105向内腔注入高强度无收缩水泥基灌浆料107将承台预留伸出钢筋301与灌浆套筒段102连接成整体，所述灌浆套筒段102长T一般介于250~400mm之间，外径D介于70~100mm之间。

圆锥形过渡段103，所述圆锥形过渡段103用于连接内螺纹段101和灌浆套筒段102，并在所述圆锥形过渡段103向斜上方开设出浆孔106。

所述圆锥形过渡段103外径变化斜率在1:2~1:4之间，以获得良好的过渡传力性能，调节伸入钢筋长度误差，并利于灌浆密实。

预制立柱2，其内沿立柱高度方向布置主要受力的立柱钢筋201，所述立柱钢筋201下端通过螺纹连接钢筋连接套筒1，预制立柱2混凝土浇筑前埋入钢筋连接套筒1，套筒底端与立柱底端平齐。

承台3，所述承台3顶部预留凹槽300，所述承台凹槽300底面向上伸出立柱连接钢筋301，并在凹槽底与立柱连接面区域填筑2~3cm厚接缝砂浆层302后，将预制立柱2放入所述承台凹槽300底部，所述预留钢筋301伸入预制立柱2预埋的灌浆套筒内腔104，并灌浆连接，最后将承台凹槽300与预制立柱周围空余部分浇筑混凝土305，形成完整结构；

所述承台预留凹槽平面为矩形或多边形，侧面为铅锤面或与铅锤面夹角小于10°的倾斜面，凹槽底部设置泄水孔303，凹槽底面伸出的立柱连接钢筋301与预制立柱下端预埋套筒1平面中心位置相对应，偏差≤2mm；

在某些实施例中，承台预留凹槽300除与立柱接触面伸出连接钢筋301外，还在凹槽与后浇混凝土305连接的底面及侧面预留构造短钢筋304，后浇混凝土305内设置构造钢筋；

根据本发明的优选实施例，所述承台凹槽300的横截面呈正方形，所述承台预留凹槽300的深度h在以下范围内：

1）h≥L/5，L为预制立柱2的边长，以满足预制立柱嵌固需要，确保拼装接缝不发生破坏；

2）h≥T+50，T为灌浆套筒段102的长度，单位mm，以使得预制立柱内预埋的灌浆套筒全部位于承台凹槽深度范围内，即完工后灌浆套筒段位于承台大体积混凝土内，避免套筒对立柱底部结构受力及混凝土保护层产生影响；

3）h≤H/4，H为承台3的厚度，以满足承台受力需要，避免对承台结构产生较大影响。

通常情况下，上述要求的承台凹槽深度h介于300~700mm范围，当不能同时满足上述要求时，后浇混凝土305可向上外凸，即其顶面可高于承台3的顶面，以使得施工完成后，预埋连接套筒1在后浇混凝土305顶面以下。

所述承台预留凹槽的宽度介于L+h~ L+3h之间，L为预制立柱2的边长，h为凹槽300的深度，以使得凹槽与预制立柱周围间隙浇筑的混凝土305满足结构受力要求，并具有良好的施工可操作性。

本发明还公开了一种预制装配式立柱连接构造的施工方法，包含以下步骤：

一种预制装配式立柱连接构造的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤及控制要求：

预制立柱，立柱预制2前将连接套筒1通过内螺纹101与上端立柱主受力201钢筋拧紧连接后通过柱底定位模板定位，套筒1底端与立柱底定位模板平齐，控制平面定位偏差≤2mm，浇筑混凝土形成预制立柱；

浇筑承台，承台3在浇筑时应在顶面与预制立柱2连接的部位承台预留凹槽300，凹槽底设置泄水孔303，并向上伸出与预制立柱连接的承台预留钢筋301，所述预留钢筋301通过定位模板定位，控制平面定位偏差≤2mm；

连接面处理，对预制立柱2的底面及需埋入承台凹槽范围的侧面、承台凹槽300的底面及侧面进行凿毛并清洗处理，通过所述槽底泄水孔303排出凹槽底积水；预制立柱2安装前2小时内，在凹槽底与立柱连接面区域填筑2~3cm厚砂浆层302；

预制立柱安装，将预制立柱2底端放入承台顶部预留凹槽300，并将承台预留钢筋301伸入立柱底灌浆套筒内腔104后精确调位，控制立柱平面安装偏差≤2mm，随后通过底部灌浆管105向套筒内腔104注入高强度无收缩水泥基灌浆料107，将套筒1与承台预留钢筋301连接成整体；

凹槽混凝土浇筑，对凹槽再次清洗处理后，浇筑承台凹槽与立柱间空余部分的后浇混凝土305，形成完整结构。

本发明的特点在于：

预制立柱底端埋入承台内部，避免连接缝设置在柱底薄弱截面，以及灌浆套筒管径大造成的保护层易剥落等问题，使立柱底部混凝土受力得到很大改善；

上端通过螺纹与钢筋连接，并设圆锥形过渡段，使灌浆套筒连接长度相比传统全灌浆套筒减少1/2，在节省材料的同时，减少对底部混凝土的削弱及受力的影响，提高抗震性能；

套筒设置圆锥形过渡段，在增强套筒过渡传力性能的同时，其锥体内腔对承台伸出钢筋长度误差具有调节性能，增加套筒适应性；

在套筒圆锥形过渡段向斜上方开设出浆孔，可确保内腔灌浆密实，使得套筒与下端钢筋及承台牢固连接；

与上端钢筋的螺纹连接在预制结构混凝土浇筑前完成，便于精确定位，与下端钢筋的灌浆连接在预制结构安装就位后完成，且承台凹槽后浇混凝土无需支模，施工便捷，应用前景广泛。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于在预制立柱下端预埋若干个钢筋连接套筒，在承台顶部预留凹槽，承台凹槽底面向上伸出承台预留钢筋，预制立柱插入承台顶部的预留凹槽，承台预留凹槽底面伸出的承台预留钢筋与预埋在预制立柱下端的钢筋连接套筒通过灌浆连接，承台预留凹槽与预制立柱之间采用混凝土浇筑填满形成完整结构。

2.如权利要求1所述的一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于，所述钢筋连接套筒包括套筒本体，所述套筒本体分为三段：

内螺纹段，所述内螺纹段位于套筒本体的上部，所述内螺纹段通过内螺纹与立柱钢筋连接；

灌浆套筒段，所述灌浆套筒段位于套筒本体的下部，含中心轴对称的内腔，承台预留钢筋伸入灌浆套筒段内腔，通过向灌浆套筒段内腔注入高强度无收缩水泥基灌浆料将承台预留钢筋与灌浆套筒段连接成整体；

圆锥形过渡段，所述圆锥形过渡段用于连接内螺纹段和灌浆套筒段，并在圆锥形过渡段向斜上方开设出浆孔。

3.如权利要求1所述的一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于，所述圆锥形过渡段斜率在1:2~1:4之间。

4.如权利要求1所述的一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于，所述承台预留凹槽平面方向为矩形或多边形，侧面为铅锤面或与铅锤面夹角小于10°的倾斜面，凹槽底部设置泄水孔，凹槽底面伸出的立柱连接钢筋与预制立柱下端预埋套筒平面中心位置相对应。

5.如权利要求1所述的一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于，所述承台预留凹槽的深度h满足如下要求：

h≥L/5，L为立柱边长，单位为mm；

h≥T+50，T为灌浆套筒长度，单位为mm；

h≤H/4，H为承台厚度，单位为mm。

6.如权利要求5所述的一种预制装配式立柱连接构造，其特征在于，所述承台预留凹槽的宽度B满足L+h≤B≤ L+3h的要求。

7.一种预制装配式立柱连接构造的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

预制立柱，立柱预制前将钢筋连接套筒通过内螺纹段与上端立柱主受力钢筋拧紧连接后通过柱底定位模板定位，钢筋连接套筒底端与立柱底定位模板平齐，控制平面定位偏差≤2mm，浇筑混凝土形成预制立柱；

浇筑承台，承台在浇筑时应在顶面与预制立柱连接的部位预留凹槽，凹槽底设置泄水孔，并向上伸出与预制立柱连接的承台预留钢筋，所述预留钢筋通过定位模板定位，控制平面定位偏差≤2mm；

连接面处理，对立柱底面及需埋入承台凹槽范围的侧面、承台凹槽底面及侧面进行凿毛并清洗处理，通过所述槽底泄水孔排出凹槽底积水；预制立柱安装前2小时内，在凹槽底与立柱连接面区域填筑2~3cm厚砂浆层；

预制立柱安装，将预制立柱底端放入承台顶部凹槽，并将承台预留钢筋伸入立柱底的连接套筒后精确调位，控制立柱平面安装偏差≤2mm，随后通过底部灌浆管向钢筋连接套筒内腔注入高强度无收缩水泥基灌浆料，将钢筋连接套筒与承台预留钢筋连接成整体；

凹槽混凝土浇筑，对承台预留凹槽再次清洗处理后，浇筑承台凹槽与立柱间空余部分的混凝土，形成完整结构。