CN109056506A - 插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩 - Google Patents
插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩 Download PDFInfo
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Abstract
插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，属于桥梁工程领域。其包括承台、钢管混凝土节段、预应力筋和锚具；钢管混凝土节段由钢管和混凝土组成，为了安装和定位方便在钢管混凝土节段设置了承插段和凹槽段并且为了提桥墩的整体性能和抗震性能在钢管混凝土节段中间留有预应力孔道，拼装完成之后通过张拉预应力是桥墩形成一个牢固的整体。本发明所提出的插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩具有抗压和抗剪承载能力极强、易于工厂化制作、节约模板、施工便捷、节能环保等特点，能显著缩短桥墩建造工期，为强震区桥梁快速建造，降低由于桥梁建造引起的交通延误、环境污染等不利社会、经济影响提供快捷有效的解决方案。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程领域，具体涉及预制节段拼装钢管混凝土桥墩。
背景技术
近年来，随着社会经济的发展，人们对生活质量水平也越来越重视，城市交通拥堵，空气质量差,雾霾天气过多等问题成为了人们关注的热点。这些因素使基础建设施工面临巨大的挑战，其中尤以城市桥梁的建造最为突出。如何减少施工对交通的阻碍，降低对环境的污染，缩短施工工期成为城市桥梁建设的首要问题。因此，预制拼装技术很快走进了人们的视野，桥梁建造迫切需要这种工业化的节段拼装技术得以发展和应用。除此之外，部分受到施工环境影响，传统施工方法不可行的地区也急需这种新的技术。
预制拼装桥梁技术的实质就是将立模、浇筑等施工流程在预制工厂完成，在现场进行拼装和部分浇筑。各类预制构件被分成若干节段之后，降低了对运输和吊装设备的要求，无现浇工序降低了对环境的污染，合理的拼装工序也能缩短工期，降低对交通的影响。
我国正处于大规模交通基础设施建设时期，在城市桥梁、跨海桥梁的建造过程中，桥梁快速建造技术以其构件加工质量高、建造效率高、环境友好等优势越来越受到建设业主和重视。桥梁结构预制装配技术将是未来桥梁工程建设的一个重要发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，满足桥梁工业化建造技术中桥梁关键构件的节段预制拼装构造，实现预制装配桥墩的机械化施工，减少现场焊接和混凝土浇筑等工作量。
本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，属于桥梁工程领域；其包括承台(1)、钢管混凝土节段(2)、预应力筋(3)和锚具(4)；钢管混凝土节段(2)轴向自下而上依次分为下中上三节段，每节段均由钢管(5)和混凝土(6)组成，钢管(5)同轴套在混凝土(6)的外侧；为了安装和定位方便，在钢管混凝土节段(2)的下、中节段的下端均设置为承插段(7)，上端均为凹槽段(8)，钢管混凝土节段(2)的上节段的下端设置为承插段(7)；承插段(7)为在钢管(5)和混凝土(6)齐平的端面处，在钢管的外侧为一圆环凹台，承插段(7)处钢管的外直径小于所在钢管中间外直径；凹槽段(8)为在钢管(5)和混凝土(6)齐平的端面处，钢管(5)具有向上凸起的同轴圆环凹槽，圆环凹槽的外直径与所在钢管(5)外直径相同，圆环凹槽的外内直径大于所在钢管(5)内直径，即圆环凹槽的管壁薄于所在钢管(5)的管壁，圆环凹槽内没有混凝土；承台(1)的上表面设有与钢管混凝土节段(2)下节段下端承插段(7)相匹配的凹槽，钢管混凝土节段(2)下节段下端承插段(7)插入到承台(1)上表面的凹槽内，钢管混凝土节段(2)自下而上的下中上三节段之间均采用承插段(7)、凹槽段(8)匹配连接，对应的承插段(7)插入到凹槽段(8)内；预应力筋(3)依次穿过承台(1)、钢管混凝土节段(2)的下中上节段，预应力筋(3)采用锚具(4)将承台(1)钢管混凝土节段(2)紧固成一整体。
为了提高桥墩的整体性能和抗震性能，在钢管混凝土节段(2)中间留有预应力孔道(9)，预应力筋(3)穿过预应力孔道(9)，拼装完成之后通过张拉预应力筋使桥墩形成一个牢固的整体。
本发明构造简洁，性能可靠，便捷可行，经济实用，为节段预制拼装桥墩的推广和应用奠定技术基础。
所述的钢管混凝土节段(2)设置的承插段(7)和凹槽段(8)，为保证桥墩安装完成后的整体性能，理论上承插段(7)的外径应该等于凹槽段(8)的内经，但考虑到施工误差和安装方便等原因，在加工制作时承插段(7)的外直径小于凹槽段(8)的内直径1-2mm。
承台(1)上表面的凹槽槽壁内表面为钢管，此钢管内直径大于钢管混凝土节段(2)下节段下端承插段(7)外直径1-2mm。
钢管混凝土节段(2)上节段的承插段(7)插入钢管混凝土节段(2)中节段的凹槽段(8)，钢管混凝土节段(2)中节段的承插段(7)插入钢管混凝土节段(2)下节段的凹槽段(8)。
其制备方法，包括以下步骤：
1)混凝土承施工，在现场浇筑混凝土承台，并在承台拼接处留有凹槽，同时将预应力筋的下端预埋在混凝土承台中，方便桥墩的安装；
2)依次安装钢管混凝土节段的下中上节段，使预应力筋依次穿过钢管混凝土节段的下中上节段；张拉预应力筋进行锚固，完成桥墩的制作。
所述的钢管混凝土节段(2)其中部留有预应力孔道(9)在桥墩拼装完成之后，通过张拉预应力筋(3)、锚具(4)锚固等提高桥墩的整体性，且在地震作用下预应力筋(3)的预应力可提高桥的的恢复能力减少残余位移，提高了桥墩的抗震性能，保证了交通生命线的畅通，为震后抗震救灾提供了宝贵的时间。
所述的钢管混凝土节段(2)预制过程中，不需要利用除构造本身所需的钢管外的其他模板模具。
本发明与现有现浇桥墩相比，具有以下优点：节段预制拼装钢管混凝土桥墩将钢管混凝土抗压和抗剪承载能力强、施工便捷、充分发挥高强材料特性的优点和节段预制拼装桥墩快速建造、节能环保的优势结合，利用钢管混凝土的高性能提高节段拼装桥墩的竖向承载能力和水平抗侧能力，初始刚度明显加强，进而避免节段拼装桥墩塑性铰区发生破坏等缺点，同时在节段预制过程中也减少预制模具，缩短桥墩建造工期，提高生产效率。为强震区桥梁快速建造，降低由于桥梁建造引起的交通延误、环境污染等不利社会、经济影响提供快捷有效解决方案，同时也为后期桥梁震后受损修复提供了可行方案。在中高地震烈度区，节段预制拼装钢管混凝土桥墩具有重要的推广价值。
附图说明
图1插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩。
图2钢管混凝土节段构造图及其水平剖面图。
图3插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩拼装流程图。
图中：1—承台；2—钢管混凝土节段；3—预应力筋；4—锚具；5—钢管；6—混凝土；7—承插段；8—凹槽段；9—预应力孔道。
具体实施方式
以下结合附图2、附图3，对本发明的具体实施方式作进一步描述，但本发明并不限于以下实施例。
步骤1：加工钢管混凝土节段2)具体包括如下步骤：
1)制作钢管混凝土节段2，在工厂制作钢管混凝土节段2，按设计尺寸选取钢管5，钢管的凹槽段8外径等于钢管5的外径，厚度为钢管厚度的一半，承插段7外径小于凹槽段外径的1-2mm内径等于钢管5内径，在钢管5内部布置PVC管作为预应力筋3孔道，浇筑混凝土，其中凹槽段8不进行浇筑；钢管混凝土节段2的上节段上端为齐平端，不设置上部凹槽。钢管混凝土节段2的上中下节段浇筑时，钢管5的管壁作为钢管混凝土节段2侧模，除底模板外，无其他模板。
步骤2：节段桥墩拼装，如图3所示，具体包括如下步骤：
1)混凝土承台1施工，在现场浇筑混凝土承台1，并在承台拼接处留有凹槽，方便桥墩的安装；
2)安装钢管混凝土节段，将预应力筋穿过钢管混凝土节段并将钢管混凝土节段2的承插段7插入到承台的凹槽内，完成底部节段安装；
3)安装钢管混凝土节段2，将预应力筋3穿过钢管混凝土节段2的预应力筋孔道9，并将钢管混凝土节段2的承插段7)插入到钢管混凝土节段2)的凹槽段8，完成中节段安装；
4)重复3)直到最顶端钢管混凝土节段2安装完成；
5)张拉预应力筋3进行锚固，完成桥墩的制作。
Claims (8)
1.一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，其特征在于，包括承台(1)、钢管混凝土节段(2)、预应力筋(3)和锚具(4)；钢管混凝土节段(2)轴向自下而上依次分为下中上三节段，每节段均由钢管(5)和混凝土(6)组成，钢管(5)同轴套在混凝土(6)的外侧；在钢管混凝土节段(2)的下、中节段的下端均设置为承插段(7)，上端均为凹槽段(8)，钢管混凝土节段(2)的上节段的下端设置为承插段(7)；承插段(7)为在钢管(5)和混凝土(6)齐平的端面处，在钢管的外侧为一圆环凹台，承插段(7)处钢管的外直径小于所在钢管中间外直径；凹槽段(8)为在钢管(5)和混凝土(6)齐平的端面处，钢管(5)具有向上凸起的同轴圆环凹槽，圆环凹槽的外直径与所在钢管(5)外直径相同，圆环凹槽的外内直径大于所在钢管(5)内直径，即圆环凹槽的管壁薄于所在钢管(5)的管壁，圆环凹槽内没有混凝土；承台(1)的上表面设有与钢管混凝土节段(2)下节段下端承插段(7)相匹配的凹槽，钢管混凝土节段(2)下节段下端承插段(7)插入到承台(1)上表面的凹槽内，钢管混凝土节段(2)自下而上的下中上三节段之间均采用承插段(7)、凹槽段(8)匹配连接，对应的承插段(7)插入到凹槽段(8)内；预应力筋(3)依次穿过承台(1)、钢管混凝土节段(2)的下中上节段，预应力筋(3)采用锚具(4)将承台(1)钢管混凝土节段(2)紧固成一整体。
2.按照权利要求1所述的一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，其特征在于，在钢管混凝土节段(2)中间留有预应力孔道(9)，预应力筋(3)穿过预应力孔道(9)，拼装完成之后通过张拉预应力筋使桥墩形成一个牢固的整体。
3.按照权利要求1所述的一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，其特征在于，在加工制作时承插段(7)的外径小于凹槽段(8)的内经1-2mm。
4.按照权利要求1所述的一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，其特征在于，承台(1)上表面的凹槽槽壁内表面为钢管，此钢管内直径大于钢管混凝土节段(2)下节段下端承插段(7)外直径1-2mm。
5.按照权利要求1所述的一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，其特征在于，钢管混凝土节段(2)上节段的承插段(7)插入钢管混凝土节段(2)中节段的凹槽段(8)，钢管混凝土节段(2)中节段的承插段(7)插入钢管混凝土节段(2)下节段的凹槽段(8)。
6.按照权利要求1所述的一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，其特征在于，钢管混凝土节段(2)的上中下节段浇筑时，钢管(5)的管壁作为钢管混凝土节段(2)侧模，除底模板外，再无其他模板。
7.按照权利要求1所述的一种插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩，其特征在于，钢管混凝土节段的上节段上端为齐平端，不设置上部凹槽。
8.安装权利要求1-7任一项所述的插入式后张无粘结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)混凝土承施工，在现场浇筑混凝土承台，并在承台拼接处留有凹槽，同时将预应力筋的下端预埋在混凝土承台中，方便桥墩的安装；
2)依次安装钢管混凝土节段的下中上节段，使预应力筋依次穿过钢管混凝土节段的下中上节段；张拉预应力筋进行锚固，完成桥墩的制作。
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