CN110205918B - 一种装配式桥梁桩柱拼装结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式桥梁桩柱拼装结构及其连接方法，包括桩基、墩柱、第一钢管柱、第二钢管柱，桩基的顶部设置承口，第一钢管柱设置在承口内，第二钢管柱顶部位于墩柱内，第二钢管柱底部露出墩柱的部分为插口部，第一钢管柱的顶部和底部开口，第一钢管柱、第二钢管柱的形状相同，第二钢管柱的插口部插入第一钢管柱内部，第一钢管柱的侧壁在若干设定的位置形成外凸，与若干外凸的位置相对的第二钢管柱侧壁形成内凹，若干外凸与若干内凹形成若干空腔，空腔分别与第一钢管柱、第二钢管柱的轴向平行，空腔的内部设置销钉，第二钢管柱与第一钢管柱之间的空隙压注灌浆料。实现了桩基和墩柱之间的快速精确拼装连接，降低施工成本，降低施工难度。

Description

一种装配式桥梁桩柱拼装结构及其连接方法

技术领域

本发明属于公路桥梁技术领域，具体涉及一种装配式桥梁桩柱拼装结构及其连接方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

当前在工业与民用建筑领域内，装配式建筑发展的如火如荼，但在公路桥涵方面却鲜有实施工程实例，只是在个别省市的某些工程中开展了探索性的试验工作。一般建筑工程多为多层结构，如此便于集中运输、吊装，而且每一层的柱梁板结构均可借助已经完工的相邻结构进行吊装和支撑。发明人发现，相对一般建筑工程来说，桥涵结构具有结构尺寸大、构件重量重、总体呈带状分布、各个构件之间相对独立的特点，如此便极大的增加了施工成本和施工难度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种装配式桥梁桩柱拼装结构及其连接方法。针对一般桥梁结构的特点，本发明提供了一种承插式桩柱连接方案，它具有结构受力可靠、安装精度高、施工风险低的优点，为一般桥梁的桩柱结构推行装配化施工提供可能。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种装配式桥梁桩柱拼装结构，包括桩基、墩柱、第一钢管柱、第二钢管柱，桩基的顶部设置承口，第一钢管柱设置在承口内，第二钢管柱顶端部分位于墩柱内，第二钢管柱底部露出墩柱的部分为插口部，第一钢管柱的顶部和底部开口，内部为空心结构，第二钢管柱为实心结构，第一钢管柱、第二钢管柱的形状相同，第二钢管柱的插口部插入第一钢管柱内部，第一钢管柱的侧壁在若干设定的位置形成外凸，与若干外凸的位置相对的第二钢管柱侧壁形成内凹，若干外凸与若干内凹形成若干空腔，空腔分别与第一钢管柱、第二钢管柱的轴向平行，空腔的内部设置销钉，第二钢管柱与第一钢管柱之间的空隙压注灌浆料。

本发明利用桩基和墩柱之间的插接进行拼装连接，桩基的承口内的第一钢管柱和墩柱的插口部配合连接，第一钢管柱的钢管在设定的位置外凸,第二钢管柱的相对位置内凹，共同构成类圆形的空腔，空腔内设置销钉，第二钢管柱与第一钢管柱之间的空隙压注专用灌浆料后，起到防止第二钢管柱与第一钢管柱之间发生相对角位移的作用。

所述空隙包括第二钢管柱与第一钢管柱之间的空腔位置和其它空隙位置。

在一些实施例中，销钉底端在钢管柱的切向位置焊接两个对称的第一圆柱体，顶端在钢管柱的径向位置焊接两个对称的第二圆柱体；两个第一圆柱体的直径大于两个第二圆柱体的直径，两个第一圆柱体分别夹在第一钢管柱和第二钢管柱之间；第一圆柱体与第二圆柱体的长度均应小于销钉长度的一半。

销钉用以锁定预制墩柱与现浇桩基的相对平面位置。两个第一圆柱体和两个第二圆柱体整体上形成十字形的结构，压浆后，则完全锁定第一钢管柱和第二钢管柱，并将所有空隙填充密实。

在又一些实施例中，销钉、两个第一圆柱体、两个第二圆柱体的外表面设置螺纹。

销钉的外表面设置螺纹既可增大了压浆通道空间，提高了压浆密实的可靠性，又增大专用灌浆料与销钉的咬合力，有效防止销钉移位、变形。

在一些实施例中，插口部的底部设置成辐射状的若干第一凹槽，若干第一凹槽的位置分别与若干空腔的位置相对应，第一凹槽由插口部的底部的中心向外辐射延伸到插口第二钢管柱的侧壁，插口的侧壁上预留缺口。

在一些实施例中，第一钢管柱的内侧壁与第二钢管柱的外侧壁之间，空腔的外侧设置0～2mm的空隙。设置0～2mm的空隙方便安装和微调。

在一些实施例中，桩基的顶部外缘为第一环形水平面，承口顶部第一钢管柱的外侧为第一环形倾斜面；与此对应，墩柱的底面外缘为第二环形水平面，外缘与第二钢管柱之间为第二环形倾斜面，第一环形水平面与第二环形水平面形状相配合，第一环形倾斜面与第二环形倾斜面形状相配合。

在预制墩柱安装时，引导插口部顺利滑入承口的第一钢管柱内，降低安装时预制墩柱的就位难度。

在又一些实施例中，桩基顶部的第一环形水平面所对应的环形空间内设置若干灌浆套筒，若干灌浆套筒成环形排列，灌浆套筒的上表面与桩基顶部的上表面在同一水平面上，桩基内部设置若干第一锚固钢筋，若干第一锚固钢筋与若干灌浆套筒的位置相对应，第一锚固钢筋的顶部伸入灌浆套筒内，墩柱内部设置若干第一墩柱主筋，若干第一墩柱主筋成圆环形排列，分别与若干第一锚固钢筋的位置相对应，若干第一墩柱主筋的底端伸出墩柱并插入灌浆套筒内；

或，灌浆套筒成环形设置在墩柱的底部、第二环形水平面对应的空间内，桩基内部设置若干第一锚固钢筋，若干第一锚固钢筋与若干灌浆套筒的位置相对应，第一锚固钢筋伸出桩柱连接段顶部一定长度，墩柱内部设置若干第一墩柱主筋，若干第一墩柱主筋成圆环形排列，分别与若干第一锚固钢筋的位置相对应，第一墩柱主筋的底部伸入灌浆套筒内。

灌浆套筒内灌注专用灌浆料，预制墩柱钢筋插入后，可实现墩柱与桩基的连接，以保证桩柱结构受力。

在一些实施例中，还包括桩系梁，桩系梁的钢筋笼由系梁横向钢筋和系梁箍筋绑扎固定组成，系梁箍筋与系梁横向钢筋垂直，桩系梁的上表面位于承口的下方，桩系梁位于相邻桩基之间，系梁横向钢筋端部伸入桩基内部，且伸过桩基中心。

桩系梁位于相邻桩基之间，桩系梁起到加强桩基整体性的作用。

在一些实施例中，承口内部还包括第一横向加劲板、第二横向加劲板和若干竖向加劲板，承口的顶部第一钢管柱的外侧设置第一横向加劲板，第一横向加劲板为圆环形，第一横向加劲板与第一倾斜面平行，第一钢管柱的底部设置第二横向加劲板，第二横向加劲板为圆环形，第二横向加劲板的部分位于第一钢管柱底部的内侧，部分位于第一钢管柱底部的外侧，第一横向加劲板和第二横向加劲板之间连接若干竖向加劲板，若干竖向加劲板圆环形排列，第二横向加劲板板水平布置，垂直于第一钢管柱，若干竖向加劲板竖直布置，垂直于第一钢管柱，第二横向加劲板位于第一钢管柱外侧的部分上设置若干圆环形布置的螺栓孔。

在又一些实施例中，第二横向加劲板的下方埋设1-2条横向的压浆管，压浆管紧挨第二横向加劲板，压浆管与桩基外侧壁相通的位置为压浆口，第二横向加劲板为圆环形板，其内部中空，压浆管的一端连接压浆口，另一端位于第二横向加劲板中空部分的下方。

插口部的第一凹槽、压浆管的设置，是为了进行压浆，使专用压浆料填充第一钢管柱和第二钢管柱之间的所有空隙，使第一钢管柱和第二钢管柱之间能够保证稳定的连接，防止两者之间发生相对转动。压浆料通过压浆口进入压浆管，进入第一凹槽，进入若干空腔，同时进入第一钢管柱和第二钢管柱之间的空隙。

在又一些实施例中，桩基内部还包括若干第二锚固钢筋，若干第二锚固钢筋成圆环形排列，若干第二锚固钢筋的顶部分别插入第二横向加劲板的若干螺栓孔，若干第二锚固钢筋与若干螺栓孔一一对应。

在一些实施例中，若干第一栓钉焊接到第一钢管柱的外侧壁上，成环形排列，与第一钢管柱垂直。

在一些实施例中，桩基内部设置若干桩基主筋，若干桩基主筋成圆环形排列，若干桩基主筋位于灌浆套筒外侧。

在又一些实施例中，桩基内部还包括第一箍筋和第二箍筋、第三箍筋，第一箍筋和第二箍筋、第三箍筋为螺旋型箍筋，第一箍筋包围在若干第一锚固钢筋的外侧，第二箍筋包围在若干桩基主筋的外侧，第三箍筋包围在若干第二锚固钢筋的外侧。

在一些实施例中，墩柱的底部，第二钢管柱的外侧设置若干辐射状排列的第二凹槽，若干第二凹槽分别与若干空腔连通。

专用压浆料由压浆口依次进入压降管、第一凹槽、空腔、第二凹槽，第二凹槽在预制墩柱侧面的出口即为压浆料出口；预制墩柱安装就位前，在灌浆套筒内灌注专用灌浆料，然后吊装预制墩柱，将第一墩柱主筋插入灌浆套筒内，专用灌浆料溢出，则灌浆套筒内灌浆密实，其凝固后，则使得第一墩柱主筋与第一锚固钢筋连接紧密、牢固。

在一些实施例中，墩柱内部还包括若干第二墩柱主筋，若干第二墩柱主筋成圆环形排列，若干第二墩柱主筋的底部插入第二钢管柱内。

在又一些实施例中，墩柱内部还包括第四箍筋、第五箍筋，第四箍筋、第五箍筋为螺旋型箍筋，第四箍筋包围在若干第一墩柱主筋的外侧，第五箍筋包围在若干第二墩柱主筋的外侧，第五箍筋的底部位于第二钢管柱的顶部。

在一些实施例中，墩柱内部还包括若干第二栓钉、若干第三栓钉，若干第二栓钉为等间距垂直分布的若干栓钉组，每个栓钉组由若干圆环形排列的第二栓钉组成，第二栓钉部分位于第二钢管柱内部，部分位于第二钢管柱的外侧，与第二钢管柱垂直；若干第三栓钉位于若干第二栓钉的下方，若干第三栓钉成圆环形排列，位于第二钢管柱的内部，与第二钢管柱垂直。

一种装配式桥梁桩柱拼装结构的连接方法，具体步骤如下：

将若干第二栓钉以一定的间距焊接到第二钢管柱的内外侧，将第五箍筋与第二墩柱主筋绑扎形成第二墩柱钢筋笼，其底部伸入第二钢管柱内，与第二钢管柱按同心圆设置，并临时固定；

将若干第一墩柱主筋和第四箍筋绑扎形成第一墩柱钢筋笼，第二钢管柱及第二墩柱钢筋笼的顶端插入第一墩柱钢筋笼内，同时浇筑墩柱和第二钢管柱内的混凝土；

桩基设置在地面以下，桩基主筋与第一箍筋绑扎成桩基钢筋笼；安放桩基钢筋笼就位，浇筑桩基混凝土，凝固后，凿除桩柱连接段范围的桩基顶部混凝土；

若干第一锚固钢筋与第二箍筋绑扎形成第一锚固钢筋笼，若干第二锚固钢筋与第三箍筋绑扎形成第二锚固钢筋笼；根据预制墩柱定位、第一墩柱主筋与灌浆套筒连接需要确定第一锚固钢筋笼的位置，并临时固定；确定第二锚固钢筋笼的位置，并临时固定；

第一钢管柱、第一横向加劲板、第二横向加劲板、竖向加劲板和第一栓钉共同构成承口结构。第一横向加劲板焊接到第一钢管柱顶部，倾斜设置；第二横向加劲板位于第一钢管柱底部，水平设置，横向加劲板的第一钢管柱以外的部位设置若干螺栓孔，供第二锚固钢筋穿过，并紧固螺帽，横向加劲板的下方设置灌浆通道；第一钢管柱外侧面焊接若干竖向加劲板，其他侧面位置焊接若干第一栓钉；

在桩柱连接段安装承口结构，与第二锚固钢筋连接，并临时固定其位置；吊装预制桩系梁就位，支模浇筑桩柱连接段混凝土，混凝土凝固后，根据要求进行混凝土养护，然后清除第一钢管柱内的混凝土，确保灌浆通道畅通；

将预制墩柱底部的插口吊装就位，插入到桩基的第一钢管柱内，同时第一墩柱主筋插入灌浆套筒内，则灌浆套筒内的专用灌浆料溢出，则灌浆套筒灌浆密实；从压浆口压注专用灌浆料，经压浆通道、第一凹槽、空隙、第二凹槽，自出浆口溢出，则表明第一钢管柱和插口部之间的所有空隙均注浆密实。

优选的，在同一桥墩的各个桩柱之间设置预制桩系梁；系梁横向主筋与系梁箍筋绑扎形成系梁钢筋笼，在预制场内支模浇筑系梁混凝土，养护、存储、运输，在施工桩柱连接段时，将桩系梁吊装就位；系梁主筋应伸过桩基中心，且不应影响桩基主筋、第一锚固钢筋和第二锚固钢筋定位。

桩系梁根据实际需要进行设置。

本发明的有益效果：

1)承口和插口均采用钢结构，其承载力高，能够承受施工过程中的外部作用引起的意外碰撞和不平衡力，减少了施工过程中对外部固定措施的依赖，而不像建筑施工时需要完全依靠外部斜撑来实现构件的精确定位，只需要适当的缆风绳即可增加施工过程的安全储备，同时也可依靠此措施实现施工过程的微调。

2)承口和插口部均采用钢结构，其构造尺寸精度高，确保当承口结构定位准确时，安装就位后，不需要重复调整，即可利用锁定机构锁定墩柱位置，为后续提高盖梁、上部梁板施工精度，降低施工难度，提高结构整体受力合理性奠定了基础。

3)承口及其锚固钢筋范围内的混凝土为现浇混凝土，可以在此位置设置桩基系梁，并能使得系梁钢筋全部穿过桩基中心线，且能避免与桩基钢筋、承口锚固钢筋和套筒锚固钢筋位置冲突。

4)墩柱锚固钢筋布置于桩顶范围的钢筋笼内侧，可充分利用桩基直径大于墩柱尺寸的特点，增大套筒保护层厚度，且其受力变形均受桩基钢筋笼约束，增加了结构安全性。

5)墩柱主筋连接套筒位于下部，在安装预制墩柱前，其内部灌入一定量灌浆料，当预制墩柱底部伸出的主筋插入时，则灌浆料溢出时则套筒内部自动充满密实，但外溢灌浆料不得堵塞相邻位置的压浆通道。

6)墩柱主筋连接套筒位于下部时，套筒的构造尺寸不控制墩柱主筋保护层厚度，则墩柱主筋可以根据受力和耐久性要求合理确定其位置，有利于提高墩柱承载力。

7)桩基钢筋、套筒锚固钢筋和承口锚固钢筋均成圆形布置，依靠各自螺旋箍筋形成三个相互独立钢筋笼，如此结构既为位于内侧的套筒钢筋笼和承口钢筋笼位置调整提供了空间，又为内侧钢筋笼的受力提供约束，既方便了施工调整，又提高了承口结构承载力。

8)本发明要求在定位承口结构时，必须定位精确；其定位精度决定了整个墩柱施工精度，也间接影响了后续盖梁和上部梁板安装的精度和结构受力。承口结构位于地表附件，且结构尺寸较小，重量不大，均利于施工过程的精确定位。

9)承口和插口部之间设置锁定机构，可以防止预制墩柱安装就位后，承口和插口部之间发生相对转动，从而影响后续盖梁和上部梁板安装定位。而锁定机构内销钉周围的空隙可以作为后续压注灌浆料的通道，其上部连通承口顶部的通道，下部连通承口底部的通道，为提高墩柱承插式方案可靠性和耐久性提供了保障。

10)锁定机构的销钉外表面成螺纹状，其既可起到锁定承插口的作用，又增大了压浆通道空间，提高了压浆密实的可靠性。

11)在承口底部设置压浆管道和压浆口，在预制墩柱底部设置凹槽，与锁定结构的空隙，共同形成完整的压浆通道，其有利于承插口内空隙注浆密实，进而提高承插口的承载力和耐久性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1桩柱承插式连接总体图；

图2为实施例1预制墩柱构造图；

图3为实施例1第二钢管柱构造图；

图4为实施例1桩基构造图；

图5为实施例1承口立面构造图；

图6为实施例1承口平面构造图；

图7为实施例1桩系梁与桩基连接构造图；

图8为实施例1第一钢管柱、第二钢管柱连接的上部剖面图；

图9为实施例1第一钢管柱、第二钢管连接的下部剖面图；

图10为实施例1锁定机构剖面图；

图11为实施例1销钉立面、侧面图；

图12为实施例2的桩柱承插式连接总体图；

图中，1-桩基；11-桩基主筋；12-第二箍筋；

2-墩柱；21-第一墩柱主筋；22-第四箍筋；23-第二凹槽；

3-桩柱连接段；31-灌浆套筒；32-第一锚固钢筋；33-第一箍筋；

4-桩系梁；41-系梁横向钢筋；42-系梁箍筋；

5-承口；51-第一钢管柱；52-第一横向加劲板；53-第二横向加劲板；54-竖向加劲板；55-第一栓钉；56-压浆管；57-第二锚固钢筋；58-第三箍筋；59-螺栓孔；

6-第二钢管柱；61-插口部；62-第二墩柱主筋；63-第五箍筋；64-第二栓钉；65-第一凹槽；66-第三栓钉；

7-空腔；71-销钉；72-空隙；73-外凸；74-内凹。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

桩基，将上下部构件自重和各种活载传递给地基的柱状结构。

墩柱，承受上部荷载的下部主要承重结构。

桩系梁，一般位于桩顶位置，用于连接相邻桩基，加强桩柱结构的整体性，间接提高桩柱承载力。

桩基钢筋笼，桩基主要起的作用跟墩柱纵向钢筋的受力同理，可较大提高桩柱抗弯承载能力，与核心混凝土共同提供抗压承载力。

承口，设在桩基的顶部，其形状为一种凹槽结构，承口的内部设置第一钢管柱，并且第一钢管柱与桩基之间通过第一横向加劲板、第二横向加劲板和若干竖向加劲板进行固定连接，承口的作用为与插口部结合。

下面结合实施例对本发明进一步说明

实施例1

如图1-11所示。

一种装配式桥梁桩柱拼装结构，包括桩基1、墩柱2、第一钢管柱51、第二钢管柱6，桩基的顶部设置承口，第一钢管柱51设置在承口内，第二钢管柱6顶端部分位于墩柱2内，第二钢管柱6底部露出墩柱的部分为插口部61，第一钢管柱51的顶部开口，内部为空心结构，第二钢管柱6为实心结构，第一钢管柱51、第二钢管柱6的形状相同，第二钢管柱6的插口部61插入第一钢管柱51内部，第一钢管柱51的侧壁在若干设定的位置形成外凸73，与若干外凸73的位置相对的第二钢管柱侧壁形成内凹74，若干外凸73与若干内凹74形成若干空腔7，空腔7分别与第一钢管柱51、第二钢管柱61的轴向平行，空腔7的内部设置销钉71，第二钢管柱61与第一钢管柱51之间，以及各个凹槽内部填充专用灌浆料。

如图10所示，空腔7内设置销钉71锁定插口部61与第一钢管柱51的相对平面位置。销钉71与空腔7之间的空隙，为压注专用灌浆料的通道，当专用灌浆料经过空隙，使销钉与第一钢管柱、第二钢管柱之间密实填充，填充后使销钉与第一钢管柱、第二钢管柱之间连接紧密，第一钢管柱、第二钢管柱之间不发生相对移位。

插口部61伸出墩柱的长度与第一钢管柱51的深度相同，或略小于其深度，确保压浆通道畅通和压浆饱满。

由图6、图8所示，第一钢管柱、第二钢管柱的横截面为圆形，这里可以理解的是，第一钢管柱、第二钢管柱的横截面还可以为方形。

进一步的，销钉71底端在钢管柱的切向位置焊接有两个对称的第一圆柱体，顶端在钢管柱的径向位置焊接有两个对称的第二圆柱体；一般情况下，两个第一圆柱体的直径大于两个第二圆柱体的直径，两个第一圆柱体分别夹在第一钢管柱51和第二钢管柱6之间；第一圆柱体与第二圆柱体的长度均应小于销钉长度的一半。

如图10、图11所示，两个第一圆柱体和两个第二圆柱体分别抵住第一钢管柱或第二钢管柱，使第一钢管柱和第二钢管柱之间不发生相对位移。

更进一步的，销钉71、两个第一圆柱体、两个第二圆柱体的外表面设置螺纹。

进一步的，插口部61的底部设置成辐射状的若干第一凹槽65，若干第一凹槽65的位置分别与若干空腔7的位置相对应，第一凹槽65由插口部61的底部的中心延伸到插口部61的侧壁，并与空腔7相通。

进一步的，第一钢管柱51与第二钢管柱6的侧壁之间宜设置0～2mm的空隙。既可方便承插式施工，又为预制墩柱安装、调整提供空间。

进一步的，桩基的顶部外缘为第一环形水平面，承口顶部第一钢管柱的外侧为第一环形倾斜面；与此对应，墩柱2的底面外缘为第二环形水平面，边缘与第二钢管柱之间为第二环形倾斜面，第一环形水平面与第二环形水平面形状相配合，第一环形倾斜面与第二环形倾斜面形状相配合。

进一步的，桩基1顶部的第一环形水平面所对应的环形空间内设置若干灌浆套筒31，若干灌浆套筒31成环形排列，灌浆套筒31的上表面与桩基1顶部齐平。

进一步的，桩基1内部设置若干第一锚固钢筋32，若干第一锚固钢筋32与若干灌浆套筒31的位置一一对应，第一锚固钢筋32的顶部伸入灌浆套筒31内，桩基1内部第一锚固钢筋32的底面以上为桩柱连接段3。

更进一步的，还包括桩系梁4，桩系梁4的钢筋笼由系梁横向钢筋41和系梁箍筋42绑扎固定组成，系梁箍筋42与系梁横向钢筋41垂直，桩系梁的上表面位于承口5的下方，桩系梁4位于相邻桩基1之间，系梁横向钢筋41端部伸入桩基内部，且伸过桩基1的中心。

桩系梁的横向钢筋41在桩基内的锚固长度应满足规范要求。

进一步的，承口内部还包括第一横向加劲板52、第二横向加劲板53和若干竖向加劲板54，承口的顶部第一钢管柱的外侧设置第一横向加劲板52，第一横向加劲板为圆环形，第一横向加劲板与第一倾斜面平行，承口的底部设置第二横向加劲板53，第二横向加劲板为圆环形，第二横向加劲板的一部分位于第一钢管柱的下方，第一横向加劲板52和第二横向加劲板53之间连接若干竖向加劲板54，若干竖向加劲板54圆环形排列，第二横向加劲板53水平垂直于第一钢管柱，若干竖向加劲板54分别竖直垂直于第一钢管柱51，第二横向加劲板53位于第一钢管柱51外侧部分设置若干螺栓孔59。

第一横向加劲板52、第二横向加劲板53与第一钢管柱焊接定位。

更进一步的，第一钢管柱51的底部开设若干第一通孔，第一横向加劲板52的下方埋设横向的压浆管56，压浆管56与桩基外侧壁相通的位置为压浆口，压浆管56上设置若干第二通孔，若干第一通孔分别与若干第二通孔相对；

如图2、图3所示插口部61的底部设置的若干第一凹槽65同时与第二凹槽23、压浆管56、若干空腔7相连通，保证压浆通道密实。

更进一步的，桩柱连接段3内部还包括若干第二锚固钢筋57，若干第二锚固钢筋57成圆环形排列，若干第二锚固钢筋57的顶部分别插入若干螺栓孔59，若干第二锚固钢筋57与若干螺栓孔一一对应。

如图5所示，第二锚固钢筋插入螺栓孔57内，如图6、图8所示，第一钢管柱设置了四个外凸的位置，这里可以理解的是，第一钢管柱的侧壁可以设置三个以上的外凸，数量不宜过少，过少则不能起到锁定的作用，过多则会造成施工困难，增加施工工序，同时与外凸相对的内凹，设置相同的数量。

进一步的，第一钢管柱51的侧壁与若干第一栓钉55连接，若干第一栓钉55成环形排列，与第一钢管柱51垂直。

如图5所示，若干竖向加劲板54的顶部和底部分别与第一横向加劲板52、第二横向加劲板53焊接连接，形成一个整体。若干竖向加劲板54、若干第一横向加劲板52、若干第二横向加劲板53、第一栓钉55共同作用，提高第一钢管柱51与四周混凝土的连接。

进一步的，桩基1内部设置若干桩基主筋11，若干桩基主筋11成圆环形排列，若干桩基主筋11位于灌浆套筒锚固钢筋32与桩基1外侧壁之间。

更进一步的，桩基1内部还包括第一箍筋33和第二箍筋12、第三箍筋58，第一箍筋33和第二箍筋12、第三箍筋58为螺旋型箍筋，第一箍筋33包围在第一锚固主筋32的外侧，第二箍筋12包围在若干桩基主筋11的外侧，第三箍筋58包围在第二锚固钢筋57的外侧。

由图4所示，第一箍筋33和第二箍筋12为螺旋型箍筋，由图9所示，桩基的俯视图中，由内向外依次为第二锚固钢筋57、灌浆套筒31、桩基主筋11。

进一步的，墩柱2的底部，第二钢管柱6的外侧设置若干辐射状排列的第二凹槽23，若干第二凹槽23分别与若干空腔7连通。

进一步的，墩柱2内部设置若干第一墩柱主筋21，若干第一墩柱主筋21成圆环形排列，分别与若干第一锚固钢筋32的位置相对应，若干第一墩柱主筋21的一端伸出墩柱2并伸入灌浆套筒31内。

进一步的，墩柱2内部还包括若干第二墩柱主筋62，若干第二墩柱主筋62成圆环形排列，若干第二墩柱主筋62的底部插入第二钢管柱6内。

更进一步的，墩柱2内部还包括第四箍筋22、第五箍筋63，第四箍筋22、第五箍筋63为螺旋型箍筋，第四箍筋22包围在若干第一墩柱主筋21的外侧，第五箍筋63包围在若干第二墩柱主筋62的外侧，第五箍筋63的底部位于第二钢管柱6的顶部。

进一步的，墩柱2内部还包括若干第二栓钉64、若干第三栓钉66，若干第二栓钉64分为等间距垂直分布的若干栓钉组，每个栓钉组由若干圆环形排列的第二栓钉64组成，部分第二栓钉64位于第二钢管柱6内部，部分位于第二钢管柱6的外侧，若干第三栓钉66位于若干第二栓钉64的下方，若干第三栓钉66成圆环形排列，位于第二钢管柱6的内部，与第二钢管柱6垂直。

安装墩柱时，除第一凹槽、第二凹槽处外，其余部位应涂抹专用环氧密封胶。

实施例2

如图12所示，本实施例与实施例1的区别为：灌浆套筒设置在墩柱的底部，第一锚固钢筋伸出桩柱连接段3顶部一定长度，第一墩柱主筋21的底部伸入灌浆套筒内，当墩柱和桩基连接时，将灌浆套筒对准第一锚固钢筋，然后对每个灌浆套筒逐一压浆灌注。

本实施例相对于实施例1的优点为：灌浆套筒设置在桩基的顶部，预制墩柱2混凝土浇筑时，内缩的墩柱主筋有利于墩柱底部混凝土的质量控制，有利于墩柱主筋底段在施工过程中的保护；缺点：灌浆套筒范围内的箍筋保护层厚度偏小；灌浆套筒灌浆技术难度大，容易出现压浆不密实的情况。

实施例3

一种装配式桥梁桩柱拼装结构的连接方法，具体步骤如下：

将第二钢管柱6与若干第二栓钉64、第二墩柱主筋62、第五箍筋63连接，第二钢管柱6内混凝土应与墩柱2的混凝土同步浇筑；

将若干第一墩柱主筋21和第四箍筋22绑扎固定，第二钢管柱6的一端插入若干第一墩柱主筋21围成的钢筋笼内，浇筑墩柱2；

将桩基1设置在地面以下，将桩基主筋11、若干第一锚固钢筋32、若干第二锚固钢筋57设置在桩基的预定位置，并分别与第一箍筋33和第二箍筋12、第三箍筋58绑扎固定。桩柱连接段3进行支模现浇；

预制桩系梁4，系梁横向钢筋41与系梁箍筋42绑扎固定,并将桩系梁4设置在相邻桩基1之间的设定位置；

将墩柱2的插口吊装到桩基1的承口5内，从压浆口压注专用压浆料，进行压浆密封。

如图1所示，桩柱连接段3由桩基1、墩柱2和桩系梁4三者构成，三者构成的节点即为桩柱连接段3；当墩柱较矮时，也可以仅由桩基1和墩柱2构成。当不设置系梁4时，桩柱连接段3的长度仅考虑承口5的高度和承口锚固钢筋57的长度，当设置有桩系梁4时，则桩柱连接段(现浇)3的长度还应考虑系梁4的高度。

首先施工桩基1，钻机定位时，应尽量准确，其定位误差不能过大，否则预制墩柱2无法安装到位。

桩基1的混凝土顶面高程应在凿除桩头后，露出新鲜混凝土，其高程应为桩柱连接段3的底部，也即是系梁底面，而此时桩基主筋11应达到桩基1顶部的理论高程，也即是桩柱连接段3的顶部；还应同步考虑桩基箍筋13在桩柱连接段3范围内的长度。

桩柱连接段3浇筑前，应将桩基1顶部的混凝土接触面进行凿毛处理，同时也应对预制系梁4的横向端面进行凿毛处理，然后将其吊装就位。

绑扎桩柱连接段3范围内的桩基主筋11和第二箍筋12；根据墩柱主筋布置，确定灌浆套筒31和第一锚固钢筋32的精确位置，同时在第一锚固钢筋32外侧布置第一箍筋33，第一锚固钢筋32的长度应满足钢筋锚固长度要求；同时还应定位第二锚固钢筋57和第三箍筋58，第二锚固钢筋57的定位应考虑第二横向加劲板53上螺栓孔59的位置要求。灌浆套筒31、第一锚固钢筋32、第二锚固钢筋57、第三箍筋58与承口5、第二钢管柱6，以及墩柱2的中心要完全重合，并应尽量与桩基1的中心重合，以保证墩柱2安装定位准确；若与桩基1的中心有偏差时，应确保偏差数值满足规范要求，同时还应满足灌浆套筒31、第一锚固钢筋32和承口5各个构件的安装定位需要。

承口5由若干第一横向加劲板(间隔开孔)52、若干第二横向加劲板53、竖向加劲板54共同组成。当承口高度较大时，还应在其中部外侧设置横向加劲钢板；一般情况下，应在第一钢管柱51的外侧面布置第一栓钉55，其应环形对称均匀布置，以提高桩柱连接段3的混凝土与承口5连接牢固。

第二横向加劲53、其他水平设置的加劲钢板应设置一定数量的空洞，以保证混凝土浇筑振捣时的气泡能充分排出，但其位置不应与竖向加劲板54和螺栓孔59的位置冲突。

应根据空腔7的要求，合理确定第一钢管柱51的局部轮廓尺寸，确保销钉71能安装就位，并能起到锁定第一钢管柱和第二钢管柱的作用；同时，还应确保空隙72的空间，以保证后期压浆顺畅和灌浆饱满密实。

承口5焊接成型后，整体吊装就位，并通过螺栓孔59与第二锚固钢筋57与桩柱连接段3连接成整体；同时还应在承口5底部埋设承口底部压浆管56，并采取措施保证其在施工过程中不变形，不移位，为后期压浆做好准备。

在桩柱连接段3内有桩基主筋11和第二箍筋12，有灌浆套筒31和第一锚固钢筋32、第一箍筋33，有桩系梁4的系梁横向钢筋41，有承口5的各组成钢筋和钢构件，应采取措施确保各自定位准确、锚固长度满足要求，保证混凝土浇筑密实，保证压浆通道畅通、不变形；若局部位置有冲突时，可适当调整系梁横向钢筋41的位置。

在现场施工桩基1的同时应完成桩系梁4的预制施工，养护完成、并达到桩系梁4混凝土安装强度要求后，将其集中存放，根据需要将其运输至现场，并安装就位，与承口5、桩柱连接段的钢筋混凝土同步施工。

在完成上述施工内容的同时，还应根据总体工序安排，及时完成墩柱2的预制、存放、运输。

墩柱2由其混凝土和第一墩柱主筋21、第四箍筋22构成，其下部设置第二钢管柱6，通话桩柱连接段3的承口5与桩基1实现承插式快速精确连接。

第二钢管柱6其顶部内侧布置插口内部纵向连接第二墩柱主筋62、第五箍筋63，其用于实现插口钢管混凝土段与预制墩柱一般段落的连接和过渡。

插口部61与墩柱6混凝土接触的段落均应布置插口内外侧壁第二栓钉64，以加强插口部61与墩柱6混凝土的连接。

墩柱2的底部设置第三凹槽23，墩柱6的底部设置插口底部第一凹槽65，且其应分别于锁定机构的上下端位置对应，插口钢管61在对应置插口底部第一凹槽65位置应进行切割，并连接承口底部压浆管56，以形成完整、畅通的压浆通道。

根据墩柱2的重量、构造尺寸、吊装设备的具体情况和施工现场的情况，选定合理的吊装方案和临时固定方案；若需要在墩柱2上预埋临时机构时，应合理确定其位置和形式、尺寸等参数，并据此进行相应的结构验算，确保结构安全和施工安全。其位置不应影响后续施工，不应影响结构耐久性。

吊装施工时，应同时将第二钢管柱6对准承口内的第一钢管柱，将墩柱主筋21的下部外露段对准桩柱连接段3内预埋的灌浆套筒31。吊装前，应将承口内清除干净，确保插口部安装到位，确保压浆通道畅通；同时，应在灌浆套筒内灌注适量压浆料，当墩柱2安装就位后，各个灌浆套筒31内的灌浆料均应有溢出现象，表明套筒内的灌浆料饱满密实。

墩柱2安装就位后，立即进行临时固定，确保施工安全，同时进行墩柱顶部平面位置和墩柱垂直度的测量检查。由于在桩柱连接段和第一钢管柱、第二钢管柱施工时，已经进行了精确定位控制，安装墩柱2后的位置应已基本满足要求，微调工作应在灌浆套筒31内的灌浆料凝固前完成；在墩柱的位置满足要求后，立即进行临时定位固定，并及时通过承口底部压浆管56和第一凹槽65、锁定机构、第二凹槽23完成最终压浆；待压浆料凝固后，即可拆除临时固定结构，完成桩柱连接施工。

本发明的桩柱连接方案也同样满足较高墩柱上下段的连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：包括桩基、墩柱、第一钢管柱、第二钢管柱，桩基的顶部设置承口，第一钢管柱设置在承口内，第二钢管柱顶端部分位于墩柱内，第二钢管柱底部露出墩柱的部分为插口部，第一钢管柱的顶部和底部开口，内部为空心结构，第二钢管柱为实心结构，第一钢管柱、第二钢管柱的形状相同，第二钢管柱的插口部插入第一钢管柱内部，第一钢管柱的侧壁在若干设定的位置形成外凸，与若干外凸的位置相对的第二钢管柱侧壁形成内凹，若干外凸与若干内凹形成若干空腔，空腔分别与第一钢管柱、第二钢管柱的轴向平行，空腔的内部设置销钉，第二钢管柱与第一钢管柱之间的空隙压注灌浆料；

销钉底端在钢管柱的切向位置焊接两个对称的第一圆柱体，顶端在钢管柱的径向位置焊接两个对称的第二圆柱体；两个第一圆柱体的直径大于两个第二圆柱体的直径，两个第一圆柱体分别夹在第一钢管柱和第二钢管柱之间；第一圆柱体与第二圆柱体的长度均应小于销钉长度的一半。

2.根据权利要求1所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：销钉、两个第一圆柱体、两个第二圆柱体的外表面设置螺纹。

3.根据权利要求1所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：插口部的底部设置成辐射状的若干第一凹槽，若干第一凹槽的位置分别与若干空腔的位置相对应，第一凹槽由插口部的底部的中心向外辐射延伸到插口第二钢管柱的侧壁，第二钢管柱上预留缺口。

4.根据权利要求3所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：桩基的顶部外缘为第一环形水平面，承口顶部第一钢管柱的外侧为第一环形倾斜面；与此对应，墩柱的底面外缘为第二环形水平面，外缘与第二钢管柱之间为第二环形倾斜面，第一环形水平面与第二环形水平面形状相配合，第一环形倾斜面与第二环形倾斜面形状相配合。

5.根据权利要求4所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：桩基顶部的第一环形水平面所对应的环形空间内设置若干灌浆套筒，若干灌浆套筒成环形排列，灌浆套筒的上表面与桩基顶部的上表面在同一水平面上，桩基内部设置若干第一锚固钢筋，若干第一锚固钢筋与若干灌浆套筒的位置相对应，第一锚固钢筋的顶部伸入灌浆套筒内，墩柱内部设置若干第一墩柱主筋，若干第一墩柱主筋成圆环形排列，分别与若干第一锚固钢筋的位置相对应，若干第一墩柱主筋的底端伸出墩柱并插入灌浆套筒内。

6.根据权利要求4所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：灌浆套筒成环形设置在墩柱的底部、第二环形水平面对应的空间内，桩基内部设置若干第一锚固钢筋，若干第一锚固钢筋与若干灌浆套筒的位置相对应，第一锚固钢筋伸出桩柱连接段顶部一定长度，墩柱内部设置若干第一墩柱主筋，若干第一墩柱主筋成圆环形排列，分别与若干第一锚固钢筋的位置相对应，第一墩柱主筋的底部插入灌浆套筒内。

7.根据权利要求5所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：还包括桩系梁，桩系梁的钢筋笼由系梁横向钢筋和系梁箍筋绑扎固定组成，系梁箍筋与系梁横向钢筋垂直，桩系梁的上表面位于承口的下方，桩系梁位于相邻桩基之间，系梁横向钢筋端部伸入桩基内部，且伸过桩基的中心。

8.根据权利要求7所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：承口还包括第一横向加劲板、第二横向加劲板和若干竖向加劲板，承口的顶部第一钢管柱的外侧设置第一横向加劲板，第一横向加劲板为圆环形，第一横向加劲板与第一倾斜面平行，第一钢管柱的底部设置第二横向加劲板，第二横向加劲板为圆环形，第二横向加劲板的部分位于第一钢管柱底部的内侧，部分位于第一钢管柱底部的外侧，第一横向加劲板和第二横向加劲板之间连接若干竖向加劲板，若干竖向加劲板圆环形排列，第二横向加劲板板水平布置，垂直于第一钢管柱，若干竖向加劲板竖直布置，垂直于第一钢管柱，第二横向加劲板位于第一钢管柱外侧的部分上设置若干圆环形布置的螺栓孔。

9.根据权利要求8所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：第二横向加劲板的下方埋设1-2条横向的压浆管，压浆管紧挨第二横向加劲板，压浆管与桩基外侧壁相通的位置为压浆口，第二横向加劲板为圆环形板，其内部中空，压浆管的一端连接压浆口，另一端位于第二横向加劲板中空部分的下方。

10.根据权利要求9所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：桩基内部还包括若干第二锚固钢筋，若干第二锚固钢筋成圆环形排列，若干第二锚固钢筋的顶部分别插入第二横向加劲板的若干螺栓孔，若干第二锚固钢筋与若干螺栓孔一一对应。

11.根据权利要求10所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：若干第一栓钉焊接到第一钢管柱的外侧壁上，成环形排列，与第一钢管柱垂直；

桩基内部设置若干桩基主筋，若干桩基主筋成圆环形排列，若干桩基主筋位于灌浆套筒外侧。

12.根据权利要求11所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：桩基内部还包括第一箍筋和第二箍筋、第三箍筋，第一箍筋和第二箍筋、第三箍筋为螺旋型箍筋，第一箍筋包围在若干第一锚固钢筋的外侧，第二箍筋包围在若干桩基主筋的外侧，第三箍筋包围在若干第二锚固钢筋的外侧。

13.根据权利要求12所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：墩柱的底部，第二钢管柱的外侧设置若干辐射状排列的第二凹槽，若干第二凹槽分别与若干空腔连通。

14.根据权利要求13所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：墩柱内部还包括若干第二墩柱主筋，若干第二墩柱主筋成圆环形排列，若干第二墩柱主筋的底部插入第二钢管柱内。

15.根据权利要求14所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：墩柱内部还包括若干第二栓钉、若干第三栓钉，若干第二栓钉为等间距垂直分布的若干栓钉组，每个栓钉组由若干圆环形排列的第二栓钉组成，第二栓钉部分位于第二钢管柱内部，部分位于第二钢管柱的外侧，与第二钢管柱垂直；若干第三栓钉位于若干第二栓钉的下方，若干第三栓钉成圆环形排列，位于第二钢管柱的内部，与第二钢管柱垂直。

16.根据权利要求15所述的装配式桥梁桩柱拼装结构，其特征在于：墩柱内部还包括第四箍筋、第五箍筋，第四箍筋、第五箍筋为螺旋型箍筋，第四箍筋包围在若干第一墩柱主筋的外侧，第五箍筋包围在若干第二墩柱主筋的外侧，第五箍筋的底部位于第二钢管柱的顶端。

17.权利要求16所述装配式桥梁桩柱拼装结构的连接方法,其特征在于：

具体步骤如下：

将若干第二栓钉以一定的间距焊接到第二钢管柱的内外侧，将第五箍筋与第二墩柱主筋绑扎形成第二墩柱钢筋笼，其底部伸入第二钢管柱内，与第二钢管柱按同心圆设置，并临时固定；

将若干第一墩柱主筋和第四箍筋绑扎形成第一墩柱钢筋笼，第二钢管柱及第二墩柱钢筋笼的顶端插入第一墩柱钢筋笼内，同时浇筑墩柱和第二钢管柱内的混凝土；

桩基设置在地面以下，桩基主筋与第一箍筋绑扎成桩基钢筋笼；安放桩基钢筋笼就位，浇筑桩基混凝土，凝固后，凿除桩柱连接段范围的桩基顶部混凝土；

若干第一锚固钢筋与第二箍筋绑扎形成第一锚固钢筋笼，若干第二锚固钢筋与第三箍筋绑扎形成第二锚固钢筋笼；根据预制墩柱定位、第一墩柱主筋与灌浆套筒连接需要确定第一锚固钢筋笼的位置，并临时固定；确定第二锚固钢筋笼的位置，并临时固定；

第一钢管柱、第一横向加劲板、第二横向加劲板、竖向加劲板和第一栓钉共同构成承口结构；第一横向加劲板焊接到第一钢管柱顶部，倾斜设置；第二横向加劲板位于第一钢管柱底部，水平设置，第二横向加劲板的第一钢管柱以外的部位设置若干螺栓孔，供第二锚固钢筋穿过，并紧固螺帽，第二横向加劲板的下方设置压浆通道；第一钢管柱外侧面焊接若干竖向加劲板，其他侧面位置焊接若干第一栓钉；

在桩柱连接段安装承口结构，与第二锚固钢筋连接，并临时固定其位置；吊装预制桩系梁就位，支模浇筑桩柱连接段混凝土，混凝土凝固后，根据要求进行混凝土养护，然后清除第一钢管柱内的混凝土，确保灌浆通道畅通；

将预制墩柱底部的插口吊装就位，插入到桩基的第一钢管柱内，同时第一墩柱主筋插入灌浆套筒内，则灌浆套筒内的专用灌浆料溢出，则灌浆套筒灌浆密实；从压浆口压注专用灌浆料，经压浆通道、第一凹槽、空隙、第二凹槽，自出浆口溢出，则表明第一钢管柱和插口部之间的所有空隙均注浆密实。

18.根据权利要求17所述的装配式桥梁桩柱拼装结构的连接方法,其特征在于：

在同一桥墩的各个桩柱之间设置预制桩系梁；系梁横向主筋与系梁箍筋绑扎形成系梁钢筋笼，在预制场内支模浇筑系梁混凝土，养护、存储、运输，在浇筑施工桩柱连接段时，将桩系梁吊装就位；系梁主筋应伸过桩基中心，且不应影响桩基主筋、第一锚固钢筋和第二锚固钢筋定位。

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