CN109853365A - 一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造及制作方法 - Google Patents

一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造及制作方法 Download PDF

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贾俊峰
李文韬
白玉磊
杜修力
张凯迪
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Abstract

本发明公开了一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造及制作方法,该构造包括:预制墩身、连接钢板、预制承台;预制墩身各节段为四面拼装式,上下端部采用高强混凝土预制,墩身包括预制在内部的弯起钢筋、高强螺杆、加劲板、拉结筋、纵筋、箍筋以及预留孔道,通过弯起钢筋完成水平方向的承插式连接;用以完成各节段竖向连接的连接钢板布置在各节段之间,预制墩身的内外两侧,通过弯起钢筋和高强螺杆完成安装;预制承台和墩身第一节段的连接由预制在其中的弯起钢筋、高强螺杆和L型连接钢板完成,墩身第一节段用UHPC预制。本发明施工简单,方便吊装,并且依靠安装在多个节段之间的由高强螺栓固定的钢板解决了节段间接缝面张开的问题。

Description

一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造及制作 方法
技术领域
本发明涉及桥梁工程建设领域,涉及桥梁的工业化设计与施工建造技术,特别是设计一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造及制作方法。
背景技术
目前对于在山区中建造的桥梁下部结构,由于受到运输条件、现场施工、吊装高度及重量等客观因素的限制,预制装配式桥墩成为最佳的选择,在工厂生产好各预制构件后运输至施工现场,将各节段构件吊装并拼装成整体,这种桥墩不仅能满足结构所需的承载力,也有利于质量保证、节省劳动力、减少施工污染、降低对施工现场条件的要求,越来越受到工程项目的青睐。
因为预制装配桥墩的各节段间接缝面在受拉侧允许张开,不仅使结构失去了由混凝土受拉开裂与钢筋变形伸长提供的能量耗散,也使受压区高度减小产生更大的局部应力。这种预制构件的接合部缺点使结构的整体性难以确保,直接影响地震作用下桥墩的承载力。因此,需要一种连接可靠,能够保证桥墩整体性且吊装安装难度较低的节段连接构造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造及制作方法,用于解决预制装配空心高墩节段的连接和整体性问题。
本发明采用的技术方案为:一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,预制墩身、预制承台、连接钢板、预埋的表面做粗糙处理的加劲板、预埋弯起钢筋、预埋的高强螺杆、螺帽、预留的孔道、预埋与加劲板焊接的纵筋、预埋拉结筋、预埋箍筋、预埋分布钢筋、预埋一端弯起的纵筋、保护层钢筋笼、高强混凝土、UHPC和普通混凝土;依靠安装在多个节段之间的由高强螺杆和螺帽固定的钢板来完成各部分的连接,同时达到限制节段间接缝面张开的效果,以提高桥墩的整体性。由节段墩身长面和节段墩身宽面组成;
所述预制墩身由长面和宽面组成,在工厂中预制而成,第一节段整体用UHPC材料预制,其余节段墩身中部采用普通混凝土预制,上下端部采用高强混凝土预制。
所述连接钢板设置于预制墩身节段间和墩身与承台间的接合部内外两侧,其特征在于墩身内外所覆连接钢板通过弯起钢筋、高强螺杆和螺帽固定连接,且钢板的内侧表面要做粗糙处理,安装于墩身外侧的钢板的外侧表面焊接有保护层钢筋笼。
所述加劲板预留孔洞,外侧表面做喷砂粗糙处理,内侧与纵筋焊接在一起,在预制混凝土面时预埋在节段端部。
所述弯起钢筋应部分预埋于混凝土墩身长面的节段端部,露出足够承插和安装连接的长度。
所述高强螺杆,在预制混凝土面时预埋在节段端部,露出一定长度以安装连接钢板和螺帽。
所述孔道在预制混凝土墩身宽面时留出,预留位置对应预埋于长面的弯起钢筋位置。
所述保护层钢筋笼,焊接于墩身外侧钢板表面。
上述基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩的制作方法包括以下步骤:
(1)首先在工厂完成墩身各节段、承台和连接钢板的预制工作,墩柱节段由四面墩身组成,分为长面和宽面两种构造,长面和宽面均预埋加劲板和高强螺杆,不同之处在于长面要预埋弯起钢筋,拉结筋部分焊接于加劲板上,宽面要预留孔道以使弯起钢筋穿过,拉结筋两端均焊接于加劲板上;预制承台上表面设有预埋弯起钢筋;
(2)所有预制构件运至现场后,先进行预制承台的吊装,随后对墩柱进行逐节段吊装安装;
(3)在吊装墩柱节段的四面墩身时,首先吊装其中一面,调整好墩身垂直度置于下面一个节段或承台的对应处,采取临时稳固支撑,之后依次吊装其余三面,将长面的弯起钢筋,对准宽面对应的预留孔道,完成水平方向的承插式安装,并采取临时稳固支撑;
(4)在完成一个节段的拼装后,对此节段的下端部和下面一节段或承台的上端部进行连接钢板的安装,将各矩形或L型钢板安装于墩身内外的对应位置,拧紧螺帽,完成竖向的固定连接;
(5)在墩身外侧连接钢板所焊接的钢筋笼基础上浇筑混凝土保护层并养护一段时间;
(6)在完成所有节段的吊装、安装以及浇筑连接钢板保护层后,拆除临时稳固支撑,预制装配桥墩即可投入使用。
本发明在预制墩柱的端部预埋加劲板、高强螺杆和弯起钢筋,外覆钢板并通过高强螺杆和螺帽固定以实现节段本身以及各节段间的界面连接。通过施工现场的承插式匹配拼装以及固定连接,预制墩柱在水平向和竖直向形成一个整体。
本发明的有益效果为:该基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造解决了以往预制装配桥墩接缝面受拉张开的缺陷,使预制装配桥墩的整体性得到提高,并且连接可靠,主要构件均在工厂预制,易于控制,操作过程简单,可显著减少现场混凝土浇筑工作量,加快施工进度,保证施工质量,是一种先进可靠的模块化预制装配高墩构造。
附图说明
图1为整体正视图。
图1-1为节段间细部构造正视图。
图1-2为节段与承台间细部构造正视图。
图2为整体侧视图。
图2-1为节段间细部构造侧视图
图2-2为节段与承台间细部构造侧视图。
图3为E-E截面示意图。
图3-1为E-E截面竖缝连接部细部示意图。
图4为E-E截面分解示意图。
图5为F-F截面示意图。
图6为A-A截面示意图。
图7为B-B截面示意图。
图8为C-C截面示意图。
图9为D-D截面示意图。
图10为H-H截面示意图。
图10-1为H-H截面细部构造示意图。
图11为G-G截面示意图。
图11-1为G-G截面细部构造示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的做进一步说明。
如图1所示,一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,由多节节段墩身由下而上依次拼装组成;每段节段有预制的四面墩身,分为长、宽面两种;节段水平拼装通过长面的预埋弯起钢筋穿过宽面的预留孔道完成螺栓连接;各节段间的竖直拼装通过墩身上下端部预埋的高强螺杆穿过内外两侧外覆连接钢板的孔洞实现螺栓连接。
如图4所示,节段分为长面16和宽面17;长面包括,预埋的表面做粗糙处理的加劲板2、预埋高强螺栓4、预埋的与加劲板焊接的纵筋5、预埋拉结筋6、预埋弯起钢筋7、预埋箍筋9;预埋的表面做粗糙处理的加劲板2、预埋高强螺栓4、预埋的与加劲板焊接的纵筋5、预埋拉结筋6和预埋弯起钢筋7位于节段的上下端部,预埋箍筋9位于节段中部;预埋高强螺杆4和预埋弯起钢筋7穿过加劲板2上对应的孔洞,纵筋5与加劲板2内侧焊接连在一起,拉结筋6焊接于加劲板2上,使内外两侧的加劲板2形成整体。
宽面包括,预留孔道1、预埋的表面做粗糙处理的加劲板2、预埋高强螺栓4、预埋的与加劲板焊接的纵筋5、预埋拉结筋6、预埋箍筋9。预留孔道1、预埋的表面做粗糙处理的加劲板2、预埋高强螺栓4、预埋的与加劲板焊接的纵筋5和预埋拉结筋6位于节段的上下端部,预埋箍筋9位于节段中部。预留孔道1和加劲板2上的孔洞位置对应,预埋高强螺杆4穿过加劲板2上对应的孔洞,纵筋5与加劲板2内侧焊接连在一起,拉结筋6焊接于加劲板2上,使墩身内外两侧预埋的加劲板2形成整体。
如图10、11所示,预制承台18的组成包括,预埋弯曲钢筋7、预埋箍筋9、预埋分布钢筋10、预埋一端弯起的纵筋11。预埋弯曲钢筋7位于预制承台18的上部,穿过连接钢板3完成螺栓连接;预埋箍筋9围绕纵筋11进行绑扎连接;预埋分布钢筋布置于预制承台18内部。
如图3-1所示,所述水平连接由预埋弯起钢筋7穿过预留孔道1,拧紧螺帽完成螺栓连接。
如图1-1、1-2所示,所述竖直连接由预埋高强螺杆4穿过连接钢板3,将连接钢板3贴覆在加劲板2上,拧紧螺帽完成螺栓连接,最后在墩身外侧的连接钢板上焊接钢筋笼12并浇筑混凝土。
所述装配高墩每节段由节段墩身长面16和节段墩身宽面17组成。
所述高强螺栓连接构造,设置在多个预制墩柱节段之间,及承台与预制墩柱节段之间。
所述的预制承台18,布置有分布钢筋10和一端弯起的纵筋11,且上表面设有预埋的弯起钢筋7。
所述预制装配墩柱节段的上下端部设有预埋弯起钢筋7、预埋加劲板2,预埋高强螺杆4、预留孔道1、预埋拉结筋9,其中弯起钢筋7预埋于节段墩身长面16,对应的预留孔道分布在节段墩身宽面17,预埋加劲板2的内侧与纵筋5焊接在一起,拉结筋9设置在纵筋之间。
所述连接钢板3,包括矩形和L型两种,矩形用于节段间连接,L型用于墩身与承台间连接,预留有与弯起钢筋7、高强螺杆4相对应的孔洞,设置于加劲板外侧。
上述基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩的制作方法,包括以下步骤:
(1)首先在工厂完成墩身各节段、承台和连接钢板的预制工作,墩柱节段由四面墩身组成,分为长面和宽面两种构造,长面和宽面均预埋加劲板和高强螺杆,不同之处在于长面要预埋弯起钢筋,拉结筋部分焊接于加劲板上,宽面要预留孔道以使弯起钢筋穿过,拉结筋两端均焊接于加劲板上;预制承台上表面设有预埋弯起钢筋;
(2)所有预制构件运至现场后,先进行预制承台的吊装,随后对墩柱进行逐节段吊装安装;
(3)在吊装墩柱节段的四面墩身时,首先吊装其中一面,调整好墩身垂直度置于下面一个节段或承台的对应处,采取临时稳固支撑,之后依次吊装其余三面,将长面的弯起钢筋,对准宽面对应的预留孔道,完成水平方向的承插式安装,并采取临时稳固支撑;
(4)在完成一个节段的拼装后,对此节段的下端部和下面一节段或承台的上端部进行连接钢板的安装,将各矩形或L型钢板安装于墩身内外的对应位置,拧紧螺帽,完成竖向的固定连接;
(5)在墩身外侧连接钢板所焊接的钢筋笼基础上浇筑混凝土保护层并养护一段时间;
(6)在完成所有节段的吊装、安装以及浇筑连接钢板保护层后,拆除临时稳固支撑,预制装配桥墩即可投入使用。
应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:由多节节段墩身由下而上依次拼装组成;每段节段有预制的四面墩身,分为长、宽面两种;节段水平拼装通过长面的预埋弯起钢筋穿过宽面的预留孔道完成螺栓连接;各节段间的竖直拼装通过墩身上下端部预埋的高强螺杆穿过内外两侧外覆连接钢板的孔洞实现螺栓连接;
节段分为长面(16)和宽面(17);长面包括,预埋的表面做粗糙处理的加劲板(2)、预埋高强螺栓(4)、预埋的与加劲板焊接的纵筋(5)、预埋拉结筋(6)、预埋弯起钢筋(7)、预埋箍筋(9);预埋的表面做粗糙处理的加劲板(2)、预埋高强螺栓(4)、预埋的与加劲板焊接的纵筋(5)、预埋拉结筋(6)和预埋弯起钢筋(7)位于节段的上下端部,预埋箍筋(9)位于节段中部;预埋高强螺杆(4)和预埋弯起钢筋(7)穿过加劲板(2)上对应的孔洞,纵筋(5)与加劲板(2)内侧焊接连在一起,拉结筋(6)焊接于加劲板(2)上,使内外两侧的加劲板(2)形成整体;
宽面包括,预留孔道(1)、预埋的表面做粗糙处理的加劲板(2)、预埋高强螺栓(4)、预埋的与加劲板焊接的纵筋(5)、预埋拉结筋(6)、预埋箍筋(9);预留孔道(1)、预埋的表面做粗糙处理的加劲板(2)、预埋高强螺栓(4)、预埋的与加劲板焊接的纵筋(5)和预埋拉结筋(6)位于节段的上下端部,预埋箍筋(9)位于节段中部;预留孔道(1)和加劲板(2)上的孔洞位置对应,预埋高强螺杆(4)穿过加劲板(2)上对应的孔洞,纵筋(5)与加劲板(2)内侧焊接连在一起,拉结筋(6)焊接于加劲板(2)上,使墩身内外两侧预埋的加劲板(2)形成整体。
2.根据权利要求1所述的一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:预制承台(18)的组成包括,预埋弯曲钢筋(7)、预埋箍筋(9)、预埋分布钢筋(10)、预埋一端弯起的纵筋(11);预埋弯曲钢筋(7)位于预制承台(18)的上部,穿过连接钢板(3)完成螺栓连接;预埋箍筋(9)围绕纵筋(11)进行绑扎连接;预埋分布钢筋布置于预制承台(18)内部。
3.根据权利要求1所述的一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:所述水平连接由预埋弯起钢筋(7)穿过预留孔道(1),拧紧螺帽完成螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:所述竖直连接由预埋高强螺杆(4)穿过连接钢板(3),将连接钢板(3)贴覆在加劲板(2)上,拧紧螺帽完成螺栓连接,最后在墩身外侧的连接钢板上焊接钢筋笼12并浇筑混凝土。
5.根据权利要求1所述的一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:所述高强螺栓连接构造,设置在多个预制墩柱节段之间,及承台与预制墩柱节段之间。
6.根据权利要求1所述的一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:所述的预制承台(18,)布置有分布钢筋(10)和一端弯起的纵筋(11),且上表面设有预埋的弯起钢筋(7)。
7.根据权利要求1所述的一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:所述预制装配墩柱节段的上下端部设有预埋弯起钢筋(7)、预埋加劲板(2),预埋高强螺杆(4)、预留孔道(1)、预埋拉结筋(9),其中弯起钢筋(7)预埋于节段墩身长面(16),对应的预留孔道分布在节段墩身宽面(17),预埋加劲板(2)的内侧与纵筋(5)焊接在一起,拉结筋(9)设置在纵筋之间。
8.根据权利要求1所述的一种基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩构造,其特征在于:所述连接钢板(3),包括矩形和L型两种,矩形用于节段间连接,L型用于墩身与承台间连接,预留有与弯起钢筋(7)、高强螺杆(4)相对应的孔洞,设置于加劲板外侧。
9.利用权利要求1所述构造进行的基于高强螺栓连接的模块化预制装配高墩的制作方法,其特征在于:该方法包括以下步骤,
(1)首先在工厂完成墩身各节段、承台和连接钢板的预制工作,墩柱节段由四面墩身组成,分为长面和宽面两种构造,长面和宽面均预埋加劲板和高强螺杆,不同之处在于长面要预埋弯起钢筋,拉结筋部分焊接于加劲板上,宽面要预留孔道以使弯起钢筋穿过,拉结筋两端均焊接于加劲板上;预制承台上表面设有预埋弯起钢筋;
(2)所有预制构件运至现场后,先进行预制承台的吊装,随后对墩柱进行逐节段吊装安装;
(3)在吊装墩柱节段的四面墩身时,首先吊装其中一面,调整好墩身垂直度置于下面一个节段或承台的对应处,采取临时稳固支撑,之后依次吊装其余三面,将长面的弯起钢筋,对准宽面对应的预留孔道,完成水平方向的承插式安装,并采取临时稳固支撑;
(4)在完成一个节段的拼装后,对此节段的下端部和下面一节段或承台的上端部进行连接钢板的安装,将各矩形或L型钢板安装于墩身内外的对应位置,拧紧螺帽,完成竖向的固定连接;
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