CN109235236B - 基于法兰连接的装配式空心管墩及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于法兰连接的装配式空心管墩,包括沿轴线在竖直方向上拼装的墩柱,相邻的两节所述墩柱之间设有法兰及铺设在所述法兰上端的砂浆调平层,所述法兰下端通过高强紧固件与下节的所述墩柱的上端连接固定,所述法兰上端通过高强紧固件及所述砂浆调平层与上节的所述墩柱的下端连接固定。本发明还公开了一种基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法。本发明的基于法兰连接的装配式空心管墩及其施工方法采用法兰及高强紧固件对下节墩柱与上节墩柱进行连接,能够降低对施工工人的专业性要求,施工便捷,施工质量易于控制,甚至可拆卸重复使用;管墩可采用工业化预制生产,构件质量能够得到保证和提升。

Description

基于法兰连接的装配式空心管墩及其施工方法
技术领域
本发明涉及公路桥梁建设工程技术领域,具体地指一种基于法兰连接的装配式空心管墩及其施工方法。
背景技术
常规公路桥梁柱式桥墩采用离心工艺预制管墩,相比传统现浇墩柱而言,离心工艺预制管墩具有如下优点:一是,管墩可采用离心工艺工业化预制生产,构件质量能够得到保证和提升;二是,离心预制管墩不降低墩柱偏心受压能力、抗剪能力和抗震能力下可大幅节约混凝土用量,符合“装配式建筑”和“绿色公路”的建设理念。
目前,常规公路桥梁采用管墩时,与承台或者帽梁之间的连接主要有灌浆金属波纹管连接、湿接缝连接和插入式连接,而管墩之间的连接暂无相关工程实例,申请人此前于2017年12月25日申请了“基于端板焊接的装配式空心桥墩及其施工方法”的发明专利申请,详见发明专利申请第201711419315.X号。端板焊接连接方式对施工工人的专业性要求较高,施工质量相对而言较难控制,而且焊接的施工时间也较长。端板焊接连接方式对施工工人的专业性要求较高,施工质量较难控制,焊接的施工时间也较长。
因此,实有必要研究一种新的装配式空心管墩及施工方法,以克服施工队专业性要求高、施工质量较难控制的问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种基于法兰连接的装配式空心管墩,能够降低对施工工人的专业性要求、控制施工质量。
为实现上述目的,本发明所设计的基于法兰连接的装配式空心管墩包括沿轴线在竖直方向上拼装的墩柱,相邻的两节所述墩柱之间设有法兰及铺设在所述法兰上端的砂浆调平层,所述法兰下端通过高强紧固件与下节的所述墩柱的上端连接固定,所述法兰上端通过高强紧固件及所述砂浆调平层与上节的所述墩柱的下端连接固定;所述墩柱为采用混凝土预制成型的空心筒体,所述混凝土内预埋有墩柱主筋及螺旋箍筋,所述墩柱的上下端面上设有墩柱端板,所述墩柱的外壁的上下两端套设有接头套箍,所述接头套箍分别与对应的所述墩柱端板固定,所述墩柱主筋末端固定有套筒,所述套筒位于所述墩柱主筋对应的所述墩柱端板上;所述高强紧固件为高强螺栓,所述法兰下端通过所述高强螺栓与下节的所述墩柱的上端对应的所述套筒螺纹连接固定,所述法兰上端通过所述高强螺栓穿过所述砂浆调平层与上节的所述墩柱的下端对应的所述套筒螺纹连接固定;所述墩柱主筋沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在所述混凝土中,所述墩柱主筋的两端设有外螺纹且分别与对应的所述套筒的内螺纹螺合;所述螺旋箍筋以螺旋方式环绕在墩柱主筋所形成圆形阵列外的圆柱形螺旋线上;所述墩柱端板上沿圆周方向开设有与所述墩柱主筋相对应的端板预留孔阵列;所述端板预留孔为阶梯孔且直径较大的一端朝向所述墩柱内与对应的所述套筒的一端焊接固定;所述接头套箍为沿所述墩柱外壁设置的圆筒且所述接头套箍的外壁上设有朝向所述混凝土内的凹肋。
作为优选方案,所述法兰包括法兰端板、内加劲圈及加劲肋板,所述法兰端板为与所述墩柱端板相匹配的环形钢板,所述内加劲圈为连接两端的所述法兰端板的圆筒,所述加劲肋板从所述内加劲圈外壁延伸而出连接上端和下端的所述法兰端板,所述加劲肋板沿圆周间隔分布;所述法兰端板上沿圆周方向开设有法兰端板安装孔阵列,所述法兰端板安装孔的个数和位置与所述墩柱端板上的所述墩柱预留孔相对应。
作为优选方案,所述墩柱为预制成型且包括混凝土、墩柱主筋、螺旋箍筋、墩柱端板、接头套箍及加强钢筋,所述墩柱主筋、所述螺旋箍筋及所述加强钢筋预埋在所述混凝土内,所述墩柱端板设置在所述墩柱的上下端面上,所述接头套箍沿所述墩柱的圆柱侧壁设置且与对应的所述墩柱端板固定,所述墩柱主筋及所述加强钢筋的末端带有外螺纹且穿过对应所述墩柱端板伸出所述墩柱外;所述高强紧固件为带有垫圈的高强螺母,所述法兰下端通过所述高强螺母与下节的所述墩柱的上端对应的所述墩柱主筋的末端及对应的所述加强钢筋的末端螺纹连接固定,所述法兰上端通过所述高强螺母与穿过所述砂浆调平层的上节的所述墩柱下端的所述墩柱主筋的末端及所述加强钢筋的末端螺纹连接固定。
作为优选方案,所述墩柱主筋沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在所述混凝土中,所述墩柱主筋的两端设有外螺纹且分别与对应的所述高强螺母的内螺纹螺合;所述螺旋箍筋为以螺旋方式环绕在所述墩柱主筋所形成圆形阵列外的圆柱形螺旋线;所述墩柱端板上沿圆周方向开设有与所述墩柱主筋相对应的端板预留孔阵列及与所述加强钢筋相对应的墩柱端板加强钢筋孔阵列;所述接头套箍为沿所述墩柱外壁设置的圆筒且所述接头套箍的外壁上设有朝向所述混凝土内的凹肋;所述加强钢筋沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在所述混凝土中,所述加强钢筋的数量和位置与所述墩柱主筋的数量和位置相对应,且所述加强钢筋位于对应的所述墩柱主筋的径向内侧。
作为优选方案,所述法兰包括法兰端板、内加劲圈及加劲肋板,所述法兰端板为与墩柱端板相匹配的环形钢板,所述内加劲圈为连接上下端的所述法兰端板的圆筒,所述加劲肋板从所述内加劲圈外壁延伸而出连接上下的所述法兰端板,所述加劲肋板沿圆周间隔分布;所述法兰端板上沿圆周方向开设有与所述墩柱主筋相对应的法兰端板安装孔阵列及与所述加强钢筋相对应的法兰端板加强钢筋孔阵列。
本发明的目的在于,提供一种基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法,能够降低对施工工人的专业性要求、控制施工质量。
一种基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法,包括以下步骤: a)、在工厂内预制成型预制墩柱;b)、在预设位置将下节的墩柱安装就位;c)、在下节的墩柱上端面用高强紧固件安装法兰;d)、在法兰的上端面施工砂浆调平层;e)、在砂浆调平层上吊装上节的墩柱,将上节的墩柱与下节的墩柱对齐调平后用高强紧固件与法兰上端固定;f)、施工后处理;
所述高强紧固件为高强螺栓;所述步骤d)进一步包括以下步骤:将与上节墩柱连接的高强螺栓插入法兰上端的法兰端板安装孔中,并用水工胶带或其它措施防止之后施工过程中砂浆调平层的砂浆漏浆;在法兰上端的法兰端板板侧粘贴砂浆调平层的砂浆防漏橡胶圈;在防漏橡胶圈内、法兰的上法兰端板上铺设砂浆调平层;
所述步骤e)进一步包括以下步骤:选择插入法兰上端的法兰端板安装孔中对角三个或者四个高强螺栓,在其下垫施工临时支撑垫块;吊装上节墩柱,转动带临时支撑垫块的高强螺栓调节上节墩柱与法兰之间的间隙及上节墩柱的垂直度;等待砂浆调平层达到设计的硬化强度;
所述步骤f)进一步包括以下步骤:先拧紧无施工临时支撑垫块的高强螺栓;拧紧有施工临时支撑垫块的高强螺栓;取掉施工临时支撑垫块;去掉砂浆防漏橡胶圈;进行外观修饰及防腐措施。
作为优选方案,所述高强紧固件为高强螺母;所述步骤d)进一步包括以下步骤:在法兰的上法兰端板上的法兰端板安装孔及法兰端板加强钢筋孔处粘贴固定砂浆防漏橡胶垫圈;在法兰上端的法兰端板板侧粘贴临时砂浆调平层的砂浆防漏橡胶圈;在防漏橡胶圈内、法兰的上法兰端板上铺设砂浆调平层;所述步骤e)进一步包括以下步骤:选择放入法兰上端的法兰端板安装孔中对角三个或者四个高强螺母,在其下垫施工临时支撑垫块;吊装上节墩柱,通过转动带临时支撑垫块的高强螺母调节上节墩柱与法兰之间的间隙以及上节墩柱的垂直度;等待砂浆调平层达到设计的硬化强度;所述步骤f)进一步包括以下步骤:拧紧无施工临时支撑垫块的高强螺母;拧紧有施工临时支撑垫块的高强螺母;取掉施工临时支撑垫块;去掉临时粘贴的砂浆防漏橡胶圈;进行外观修饰及防腐措施。
本发明的有益效果是:本发明的基于法兰连接的装配式空心管墩及其施工方法采用法兰及高强紧固件对下节墩柱与上节墩柱进行连接,能够降低对施工工人的专业性要求,施工便捷,施工质量易于控制,甚至可拆卸重复使用;管墩可采用工业化预制生产,构件质量能够得到保证和提升。
附图说明
图1为本发明的第一优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩中的墩柱的立面结构示意图。
图2为图1中的墩柱沿A-A方向的剖视结构示意图。
图3为图1中的墩柱的螺旋箍筋的结构示意图。
图4为图1中的墩柱下端的轴向截面结构示意图。
图5为图4中I部分的放大结构示意图。
图6为图1中的墩柱仰视结构示意图。
图7为本发明的第一优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的墩柱连接处的轴向剖视结构示意图。
图8为图7中的法兰的放大结构示意图。
图9为图8中的法兰的径向剖视结构示意图。
图10、图11、图12、图13为本发明的第一优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法的各个步骤示意图。
图14为本发明的第二优选实施例的基于法兰连接的管墩的墩柱的立面结构示意图。
图15为图14中的墩柱沿B-B方向的剖视结构示意图。
图16为图14中的墩柱下端的轴向截面结构示意图。
图17为图16中I部分的放大结构示意图。
图18为图14中的墩柱仰视结构示意图。
图19为本发明的第二优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的墩柱连接处的轴向剖视结构示意图。
图20为图19中的法兰的放大结构示意图。
图21为图20中的法兰的径向剖视结构示意图。
图22、图23为本发明的第二优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法的各个步骤示意图。
图中各部件标号如下:墩柱10(其中,混凝土11、墩柱主筋12、螺旋箍筋13、墩柱端板14、接头套箍15、套筒16、加强钢筋17;端板预留孔141、墩柱端板加强钢筋孔142;凹肋151);法兰20(其中,法兰端板21、内内加劲圈22、加劲肋板23;法兰端板安装孔211、泛滥端板加强钢筋孔212);砂浆调平层30;高强螺栓40;防漏橡胶圈50;临时支撑垫块60;垫圈70;高强螺母80。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
基于上述问题,本发明提供一种基于法兰连接的装配式空心管墩及其施工方法,墩柱之间采用法兰连接,现场采用高强螺栓进行栓接,对工人要求低,施工质量容易控制,施工便捷且可拆卸,使得墩柱之间的连接变得更简捷。
请参阅图1和图2,本发明第一优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩中的墩柱10为预制成型,其包括混凝土11、墩柱主筋12、螺旋箍筋13、墩柱端板14、接头套箍15及套筒16,墩柱主筋12、螺旋箍筋13预埋在混凝土11内,墩柱端板14设置在墩柱10的两端面上,接头套箍15沿墩柱10的圆柱侧壁设置且与对应的墩柱端板14固定,套筒16固定在墩柱端板14上且与墩柱主筋12连接。墩柱主筋12与套筒16连接需要满足《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107-2016)的相关要求。
墩柱主筋12沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在混凝土11中,墩柱主筋12的两端设有外螺纹且分别与对应的套筒16的内螺纹螺合。混凝土11为C70,墩柱主筋12为HRB400钢筋。
请结合参阅图3,螺旋箍筋13为圆柱形螺旋线,螺旋箍筋13以螺旋方式环绕在墩柱主筋12所形成圆形阵列外,且螺旋箍筋13与墩柱主筋12的相交处绑扎固定。螺旋箍筋13的螺旋间距D为10cm,螺旋箍筋13采用HPB300钢筋制成。
请结合参阅图4、图5和图6,墩柱端板14为与墩柱横截面相匹配的环形钢板。墩柱端板14上沿圆周方向开设有端板预留孔141阵列,端板预留孔141的个数和位置与墩柱主筋12相对应。端板预留孔141为阶梯孔,其直径较大的一端朝向墩柱10内,供套筒16的一端固定于此。套筒16与墩柱端板14之间点焊固定,以保证墩柱端板14与纵轴的垂直并满足预制时墩柱主筋12临时张拉的要求。
接头套箍15沿墩柱外侧全截面设置的圆筒,采用钢板压制而成。接头套箍15的边沿与墩柱端板14的边缘之间角焊缝连接成一体。接头套箍15上设有朝向混凝土11内的凹肋151,凹肋151陷入混凝土11中,增加接头套箍15与混凝土11之间的连接紧密性。
请参阅图7,本发明第一优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的墩柱连接处的轴向剖视结构示意图。基于法兰连接的装配式空心管墩中,下方的墩柱10与上方的墩柱10之间设有法兰20及砂浆调平层30,法兰20下端通过高强螺栓40与下方的墩柱10的上端连接固定,法兰20上端通过高强螺栓40穿过砂浆调平层30与上方的墩柱10的下端连接固定。
请参阅图8和图9,法兰20包括法兰端板21、内加劲圈22及加劲肋板23,法兰端板21为与墩柱端板14相匹配的环形钢板,内加劲圈22为连接两端的法兰端板21的圆筒,加劲肋板23从内加劲圈22外壁延伸而出连接上下的法兰端板21。加劲肋板23沿圆周间隔分布。为保证高强螺栓40的安装,内加劲圈23的高度大于高强螺栓40的长度。内加劲圈22及加劲肋板23的厚度为10mm。
上下的法兰端板21上沿圆周方向开设有法兰端板安装孔211阵列,法兰端板安装孔211的个数和位置与墩柱端板14上的墩柱预留孔141相对应。法兰端板安装孔211和端板预留孔141的孔径大于高强螺栓40的螺杆直径高强螺栓40的螺杆,使高强螺栓40可从法兰端板安装孔211和端板预留孔141中穿过。高强螺栓40的螺杆外螺纹直径与套筒16的内螺纹直径相匹配。
法兰20采用Q345钢板焊接而成,焊缝采用双面角焊缝满焊。
砂浆调平层30置于法兰20的上法兰端板21与上方的墩柱10下端的墩柱端板14之间,用于调整上方墩柱10的垂直度。砂浆调平层的厚度为1cm。
以下将结合图10至图13来说明本发明的第一优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法。
请参阅图10,其为在下节墩柱10上安装法兰20的施工示意图。首先,在工厂内按照预设结构预制成型预制墩柱10,施工安装好下节墩柱10;在下节墩柱10的上端的墩柱端板14上摆放法兰20,端板预留孔141与法兰20的下法兰端板安装孔211对齐;在端板预留孔141与法兰20的下法兰端板安装孔211中拧入安装高强螺栓40并拧紧,在拧紧过程中注意微调法兰20的平面位置。如此,法兰20被安装下节墩柱10上。
请参阅图11,其为在法兰20上施工砂浆调平施工层30的施工示意图。将与上节墩柱10连接的高强螺栓40插入法兰20上端的法兰端板安装孔211中,并用水工胶带或其它措施防止之后施工过程中砂浆调平层30的砂浆漏浆;在法兰20上端的法兰端板21板侧粘贴临时砂浆调平层30的砂浆防漏橡胶圈50,防漏橡胶圈50为向上开口盘型以便于上节墩柱10的安装;在防漏橡胶圈50内、法兰20的上法兰端板21上施工砂浆调平层30。
请参阅图12,其为在砂浆调平层30上吊装上节墩柱10的施工示意图。选择插入法兰20上端的法兰端板安装孔211中对角三个或者四个高强螺栓40,在其下垫施工临时支撑垫块60;吊装上节墩柱10,通过带临时支撑垫块60的高强螺栓40的转动来调节上节墩柱10与法兰20之间的间隙,并同时调整上节墩柱10的垂直度,在调节过程中需要确保上节墩柱10与砂浆调平层30之间不留气泡和空隙;等待砂浆调平层30达到设计的硬化强度。
请参阅图13,其为经过施工后处理的装配式空心管墩的结构示意图。先拧紧无施工临时支撑垫块60的高强螺栓40;拧紧有施工临时支撑垫块60的高强螺栓40;取掉施工临时支撑垫块60;去掉临时粘贴的砂浆防漏橡胶圈50;进行外观修饰及必要的防腐等措施。
请参阅图14和图15,本发明第二优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩中的墩柱10为预制成型,其包括混凝土11、墩柱主筋12、螺旋箍筋13、墩柱端板14、接头套箍15及加强钢筋17,墩柱主筋12、螺旋箍筋13及加强钢筋17预埋在混凝土11内,墩柱端板14设置在墩柱10的两端面上,接头套箍15沿墩柱10的圆柱侧壁设置且与对应的墩柱端板14固定,墩柱主筋12及加强钢筋17的末端设有丝头(外螺纹)且穿过墩柱端板14伸出。
墩柱主筋12沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在混凝土11中,墩柱主筋12的两端设有外螺纹且分别与对应的高强螺母80的内螺纹螺合。混凝土11为C70,墩柱主筋12为HRB400钢筋。墩柱主筋12及加强钢筋17的钢筋丝头按《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107-2016)相关规定执行。
同样地,本实施例中的螺旋箍筋13与第一优选实施中一样,螺旋箍筋13为圆柱形螺旋线,螺旋箍筋13以螺旋方式环绕在墩柱主筋12所形成圆形阵列外,且螺旋箍筋13与墩柱主筋12的相交处绑扎固定。螺旋箍筋13的螺旋间距D为10cm,螺旋箍筋13采用HPB300钢筋制成。
请结合参阅图16、图17和图18,墩柱端板14为与墩柱横截面相匹配的环形钢板。墩柱端板14上沿圆周方向开设有端板预留孔141阵列,端板预留孔141的个数和位置与墩柱主筋12相对应。墩柱端板14上沿圆周方向开设有墩柱端板加强钢筋孔142阵列,墩柱端板加强钢筋孔142的个数和位置与加强钢筋17相对应。在图示实施例中,端板预留孔141的个数和位置与墩柱端板加强钢筋孔142的个数和位置相对应,且墩柱端板加强钢筋孔142位于对应的端板预留孔141的径向内侧。墩柱主筋12与墩柱端板14间点焊以保证墩柱端板14与墩柱主筋12的纵轴的垂直并满足生产时墩柱主筋14临时固定要求。
接头套箍15沿墩柱外侧全截面设置的圆筒,采用钢板压制而成。接头套箍15的边沿与墩柱端板14的边缘之间角焊缝连接成一体。接头套箍15上设有朝向混凝土11内的凹肋151,凹肋151陷入混凝土11中,增加接头套箍15与混凝土11之间的连接紧密性。
加强钢筋17沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在混凝土11中,加强钢筋17的数量和位置与墩柱主筋12的数量和位置相对应,且加强钢筋17位于对应的墩柱主筋12的径向内侧。加强钢筋17且采用HRB400钢筋。
请参阅图19,本发明第二优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的墩柱连接处的轴向剖视结构示意图。基于法兰连接的装配式空心管墩中,下方的墩柱10与上方的墩柱10之间设有法兰20及砂浆调平层30,法兰20下端通过垫圈70及高强螺母80与下方的墩柱10的墩柱主筋12及加强钢筋17连接固定,法兰20上端通过垫圈70及高强螺母80与穿过砂浆调平层30的上方的墩柱10的下端的墩柱主筋12及加强钢筋17连接固定。垫圈70及高强螺母80满足《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)相关规定。
请结合参阅图20和图21,法兰20包括法兰端板21、内加劲圈22及加劲肋板23,法兰端板21为与墩柱端板14相匹配的环形钢板,内加劲圈22为连接两端的法兰端板21的圆筒,加劲肋板23从内加劲圈22外壁延伸而出连接上下的法兰端板21。加劲肋板23沿圆周间隔分布。
上下的法兰端板21上沿圆周方向开设有法兰端板安装孔211阵列,法兰端板安装孔211的个数和位置与墩柱端板14上的墩柱预留孔141相对应。上下的法兰端板21上沿圆周方向开设有法兰端板加强钢筋孔212阵列,法兰端板加强钢筋孔212的个数和位置与墩柱端板14上的墩柱加强钢筋孔142相对应。法兰端板安装孔211和端板预留孔141的孔径大于墩柱主筋12的直径,使墩柱主筋12的末端可从法兰端板安装孔211和端板预留孔141中穿过。墩柱主筋12末端的外螺纹直径与垫圈70、高强螺母80的内径相匹配。法兰端板加强钢筋孔212和墩柱端板加强钢筋孔142的孔径大于加强钢筋17的直径,使加强钢筋17的末端可从法兰端板加强钢筋孔212和墩柱端板加强钢筋孔142中穿过。法兰端板安装孔211为φ27.1mm,法兰端板加强钢筋孔212为φ15.9mm。
法兰20采用Q345钢板焊接而成,焊缝采用双面角焊缝满焊。
砂浆调平层30置于法兰20的上法兰端板21与上方的墩柱10下端的墩柱端板14之间,用于调整上方墩柱10的垂直度。砂浆调平层的厚度为1cm。
以下将结合图22至图23来说明本发明的第二优选实施例的基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法。
请参阅图22,其为在下节墩柱10上安装法兰20的施工示意图。首先,在工厂内按照预设结构预制成型预制墩柱10,施工安装好下节墩柱10;在下节墩柱10的上端的墩柱端板14上摆放法兰20,伸出的墩柱主筋12及加强钢筋17分别插入法兰20下法兰端板的法兰端板安装孔211及法兰端板加强钢筋孔212,对齐后安装垫圈70及高强螺母80并拧紧,拧紧过程中注意微调法20平面位置。如此,法兰20被安装下节墩柱10上。
请参阅图23,其为在法兰20上施工砂浆调平施工层30的施工示意图。在法兰20的上法兰端板21上的法兰端板安装孔211及法兰端板加强钢筋孔212处粘贴固定砂浆防漏橡胶垫圈,或其它可行措施防止之后施工过程中调平层砂浆漏浆30;在法兰20上端的法兰端板21板侧粘贴临时砂浆调平层30的砂浆防漏橡胶圈50,防漏橡胶圈50为向上开口盘型以便于上节墩柱10的安装;在防漏橡胶圈50内、法兰20的上法兰端板21上施工砂浆调平层30。
在砂浆调平层30上吊装上节墩柱10:选择放入法兰20上端的法兰端板安装孔211中对角三个或者四个高强螺母80,在其下垫施工临时支撑垫块(60);吊装上节墩柱10,通过带临时支撑垫块60的高强螺母80的转动来调节上节墩柱10与法兰20之间的间隙,并同时调整上节墩柱10的垂直度,在调节过程中需要确保上节墩柱10与砂浆调平层30之间不留气泡和空隙;等待砂浆调平层30达到设计的硬化强度。
经过施工后处理的装配式空心管墩:先拧紧无施工临时支撑垫块60的高强螺母80;拧紧有施工临时支撑垫块60的高强螺母80;取掉施工临时支撑垫块60;去掉临时粘贴的砂浆防漏橡胶圈50;进行外观修饰及必要的防腐等措施。
本发明基于法兰连接的装配式空心管墩及其施工方法的优点主要体现在以下几个方面:
一是,管墩可采用离心工艺工业化预制生产,构件质量能够得到保证和提升。
二是,离心预制管墩不降低墩柱偏心受压能力、抗剪能力和抗震性能下可大幅节约混凝土用量,绿色环保。
三是,采用高强螺栓或螺母和法兰对管墩进行连接,施工便捷,施工质量易于控制,甚至可拆卸重复使用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于法兰连接的装配式空心管墩,包括沿轴线在竖直方向上拼装的墩柱(10),其特征在于:相邻的两节所述墩柱(10)之间设有法兰(20)及铺设在所述法兰(20)上端的砂浆调平层(30),所述法兰(20)下端通过高强紧固件与下节的所述墩柱(10)的上端连接固定,所述法兰(20)上端通过高强紧固件及所述砂浆调平层(30)与上节的所述墩柱(10)的下端连接固定;所述墩柱(10)为采用混凝土(11)预制成型的空心筒体,所述混凝土(11)内预埋有墩柱主筋(12)及螺旋箍筋(13),所述墩柱(10)的上下端面上设有墩柱端板(14),所述墩柱(10)的外壁的上下两端套设有接头套箍(15),所述接头套箍(15)分别与对应的所述墩柱端板(14)固定,所述墩柱主筋(12)末端固定有套筒(16),所述套筒(16)位于所述墩柱主筋(12)对应的所述墩柱端板(14)上;所述高强紧固件为高强螺栓(40),所述法兰(20)下端通过所述高强螺栓(40)与下节的所述墩柱(10)的上端对应的所述套筒(16)螺纹连接固定,所述法兰(20)上端通过所述高强螺栓(40)穿过所述砂浆调平层(30)与上节的所述墩柱(10)的下端对应的所述套筒(16)螺纹连接固定;所述墩柱主筋(12)沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在所述混凝土(11)中,所述墩柱主筋(12)的两端设有外螺纹且分别与对应的所述套筒(16)的内螺纹螺合;所述螺旋箍筋(13)以螺旋方式环绕在墩柱主筋(12)所形成圆形阵列外的圆柱形螺旋线上;所述墩柱端板(14)上沿圆周方向开设有与所述墩柱主筋(12)相对应的端板预留孔(141)阵列;所述端板预留孔(141)为阶梯孔且直径较大的一端朝向所述墩柱(10)内与对应的所述套筒(16)的一端焊接固定;所述接头套箍(15)为沿所述墩柱(10)外壁设置的圆筒且所述接头套箍(15)的外壁上设有朝向所述混凝土(11)内的凹肋(151)。
2.根据权利要求1所述的基于法兰连接的装配式空心管墩,其特征在于:所述法兰(20)包括法兰端板(21)、内加劲圈(22)及加劲肋板(23),所述法兰端板(21)为与所述墩柱端板(14)相匹配的环形钢板,所述内加劲圈(22)为连接两端的所述法兰端板(21)的圆筒,所述加劲肋板(23)从所述内加劲圈(22)外壁延伸而出连接上端和下端的所述法兰端板(21),所述加劲肋板(23)沿圆周间隔分布;所述法兰端板(21)上沿圆周方向开设有法兰端板安装孔(211)阵列,所述法兰端板安装孔(211)的个数和位置与所述墩柱端板(14)上的所述墩柱预留孔(141)相对应。
3.根据权利要求1所述的基于法兰连接的装配式空心管墩,其特征在于:所述墩柱(10)为预制成型且包括混凝土(11)、墩柱主筋(12)、螺旋箍筋(13)、墩柱端板(14)、接头套箍(15)及加强钢筋(17),所述墩柱主筋(12)、所述螺旋箍筋(13)及所述加强钢筋(17)预埋在所述混凝土(11)内,所述墩柱端板(14)设置在所述墩柱(10)的上下端面上,所述接头套箍(15)沿所述墩柱(10)的圆柱侧壁设置且与对应的所述墩柱端板(14)固定,所述墩柱主筋(12)及所述加强钢筋(17)的末端带有外螺纹且穿过对应所述墩柱端板(14)伸出所述墩柱(10)外;所述高强紧固件为带有垫圈(70)的高强螺母(80),所述法兰(20)下端通过所述高强螺母(80)与下节的所述墩柱(10)的上端对应的所述墩柱主筋(12)的末端及对应的所述加强钢筋(17)的末端螺纹连接固定,所述法兰(20)上端通过所述高强螺母(80)与穿过所述砂浆调平层(30)的上节的所述墩柱(10)下端的所述墩柱主筋(12)的末端及所述加强钢筋(17)的末端螺纹连接固定。
4.根据权利要求3所述的基于法兰连接的装配式空心管墩,其特征在于:所述墩柱主筋(12)沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在所述混凝土(11)中,所述墩柱主筋(12)的两端设有外螺纹且分别与对应的所述高强螺母(80)的内螺纹螺合;所述螺旋箍筋(13)为以螺旋方式环绕在所述墩柱主筋(12)所形成圆形阵列外的圆柱形螺旋线;所述墩柱端板(14)上沿圆周方向开设有与所述墩柱主筋(12)相对应的端板预留孔(141)阵列及与所述加强钢筋(17)相对应的墩柱端板加强钢筋孔(142)阵列;所述接头套箍(15)为沿所述墩柱(10)外壁设置的圆筒且所述接头套箍(15)的外壁上设有朝向所述混凝土(11)内的凹肋(151);所述加强钢筋(17)沿纵向以圆形阵列方式间隔分布在所述混凝土(11)中,所述加强钢筋(17)的数量和位置与所述墩柱主筋(12)的数量和位置相对应,且所述加强钢筋(17)位于对应的所述墩柱主筋(12)的径向内侧。
5.根据权利要求3所述的基于法兰连接的装配式空心管墩,其特征在于:所述法兰(20)包括法兰端板(21)、内加劲圈(22)及加劲肋板(23),所述法兰端板(21)为与墩柱端板(14)相匹配的环形钢板,所述内加劲圈(22)为连接上下端的所述法兰端板(21)的圆筒,所述加劲肋板(23)从所述内加劲圈(22)外壁延伸而出连接上下的所述法兰端板(21),所述加劲肋板(23)沿圆周间隔分布;所述法兰端板(21)上沿圆周方向开设有与所述墩柱主筋(12)相对应的法兰端板安装孔(211)阵列及与所述加强钢筋(17)相对应的法兰端板加强钢筋孔(212)阵列。
6.一种如权利要求1所述的基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法,包括以下步骤:
a)、在工厂内预制成型预制墩柱(10);
b)、在预设位置将下节的墩柱(10)安装就位;
c)、在下节的墩柱(10)上端面用高强紧固件安装法兰(20);
d)、在法兰(20)的上端面施工砂浆调平层(30);
e)、在砂浆调平层(30)上吊装上节的墩柱(10),将上节的墩柱(10)与下节的墩柱(10)对齐调平后用高强紧固件与法兰(20)上端固定;
f)、施工后处理;
所述高强紧固件为高强螺栓(40);所述步骤d)进一步包括以下步骤:将与上节墩柱(10)连接的高强螺栓(40)插入法兰(20)上端的法兰端板安装孔(211)中,并用水工胶带或其它措施防止之后施工过程中砂浆调平层(30)的砂浆漏浆;在法兰(20)上端的法兰端板(21)板侧粘贴砂浆调平层(30)的砂浆防漏橡胶圈(50);在防漏橡胶圈(50)内、法兰(20)的上法兰端板(21)上铺设砂浆调平层(30);
所述步骤e)进一步包括以下步骤:选择插入法兰(20)上端的法兰端板安装孔(211)中对角三个或者四个高强螺栓(40),在其下垫施工临时支撑垫块(60);吊装上节墩柱(10),转动带临时支撑垫块(60)的高强螺栓(40)调节上节墩柱(10)与法兰(20)之间的间隙及上节墩柱(10)的垂直度;等待砂浆调平层(30)达到设计的硬化强度;
所述步骤f)进一步包括以下步骤:先拧紧无施工临时支撑垫块(60)的高强螺栓(40);拧紧有施工临时支撑垫块(60)的高强螺栓(40);取掉施工临时支撑垫块(60);去掉砂浆防漏橡胶圈(50);进行外观修饰及防腐措施。
7.根据权利要求6所述的基于法兰连接的装配式空心管墩的施工方法,其特征在于:所述高强紧固件为高强螺母(80);
所述步骤d)进一步包括以下步骤:在法兰(20)的上法兰端板(21)上的法兰端板安装孔(211)及法兰端板加强钢筋孔(212)处粘贴固定砂浆防漏橡胶垫圈(50);在法兰(20)上端的法兰端板(21)板侧粘贴临时砂浆调平层(30)的砂浆防漏橡胶圈(50);在防漏橡胶圈(50)内、法兰(20)的上法兰端板(21)上铺设砂浆调平层(30);
所述步骤e)进一步包括以下步骤:选择放入法兰(20)上端的法兰端板安装孔(211)中对角三个或者四个高强螺母(80),在其下垫施工临时支撑垫块(60);吊装上节墩柱(10),通过转动带临时支撑垫块(60)的高强螺母(80)调节上节墩柱(10)与法兰(20)之间的间隙以及上节墩柱(10)的垂直度;等待砂浆调平层(30)达到设计的硬化强度;
所述步骤f)进一步包括以下步骤:拧紧无施工临时支撑垫块(60)的高强螺母(80);拧紧有施工临时支撑垫块(60)的高强螺母(80);取掉施工临时支撑垫块(60);去掉临时粘贴的砂浆防漏橡胶圈(50);进行外观修饰及防腐措施。
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