CN110820543B - 可重复拆装圆柱型桥墩结构及设计方法 - Google Patents

可重复拆装圆柱型桥墩结构及设计方法 Download PDF

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Abstract

一种可重复拆装圆柱型桥墩结构及设计方法，其特征在于，整体结构采用分段预制形式加工制作，其接头采用可搭接并可拆装专用接头，实现快速连接，并可保证整体受力不受影响。所述相应的特殊接头特征在于，根据需要，可进行结构的拆卸而不破坏圆型墩柱结构主体，并可进行再次拼装。所述相应的节段可在若干年后，或根据需要重新拼装后仍保证结构受力。本申请提供的可拆装桥墩结构，可为桥梁设计与施工，特别是桥梁重复使用，减少建筑垃圾和对环境的影响具有重要经济和社会价值。

Description

可重复拆装圆柱型桥墩结构及设计方法
技术领域
本申请属于桥梁工程领域，特别是混凝土梁桥技术领域，适应当前我国装配化施工技术的推广。
背景技术
我国是桥梁建设大国，特别是混凝土桥梁量大面广，上部结构多采用密排的装配式桥梁，截面形式包括空心板、T梁、小箱梁等。近年来，工业化施工桥梁正在成为行业热点，主要体现了环保、预制件质量检验体系有保证，以及现场施工速度快捷的优点，同时现代化的施工方法也符合行业技术进步的需求。
在小跨径的装配式桥梁领域，梁体多采用整跨预制吊装；在大跨径桥梁领域，我国预制节段拼装施工的混凝土桥梁的跨径已接近200米；钢-砼组合桥梁的装配式施工桥梁的跨径增加至70米左右。而这些装配式施工工艺或设计均是考虑节段间的完全粘结，不存在其拆开或重复连接施工。
目前桥梁设计和施工均以“正装”的角度进行，这些桥梁都无法“倒拆”，即在设计之初并没有考虑将来如何处理这些桥梁，受业内对混凝土桥梁最终可拆除对环境的影响，加上我国城市的迅速扩大和交通快速发展，许多桥梁存在使用寿命短的问题，通常采用拆除重建，而不是采用“搬走”重装使用，也就是未形成完整的、成系统的全寿命周期的桥梁建设方法。
建立一套完整系统的，覆盖从小跨径装配式桥梁到中、大跨径预制节段拼装施工桥梁，包括大跨径斜拉桥的所有混凝土桥梁可拆卸和可重复拼装的桥梁结构及施工技术，必将为我国环境、经济还来巨大效益。
发明内容
本申请的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种可重复拆装圆柱型桥墩结构及其设计方法、专用接头结构及设计方法，本申请针对混凝土桥梁下部结构中的圆型桥墩的装配式施工，从而实现下结构轻型化预制、运输和安装。
为实现上述目标，本申请提供了如下技术方案:
一种可重复拆装圆柱型桥墩结构设计方法，其特征在于，整体结构采用分段预制形式，由多个预制节段拼装而成；
其接头段采用可搭接并可拆装的专用接头，将受力节段快速连接，完成“正装”；反之进行“倒拆”，实现各节段的卸除，整体受力不受影响；
根据需要可在异地重新拼装，实现圆柱梁墩的二次使用。
上述设计方法得到的相应的可重复拆装圆柱型桥墩结构，其特征在于，包括若干受力节段1和连接于节段间的特殊连接头段2两部分；
相邻上下受力节段1之间的接触端侧，设计有配对的凹凸结构，上下吊装时方便对位，静止后稳定可靠；
所述连接头段2结构设计为上下对称，包括上下两个连接机构以及中间的限制机构；
以上连接机构为例，包括预埋锚钉7、钢板3、插销板4，所述钢板3的下面均匀密布固定有插销板4，固定钢板3的上面密布均匀固定有锚钉7，各个锚钉7的另一端焊接于上节段1中的钢筋上；
所述插销板4中间腰部设计有槽结构；
分布于上下两个连接机构上的插销板4，相互错开；
下连接机构与上连接机构结构一致，两个连接机构上下合并后位于不同连接机构上插销板4进入相同区间内，其腰部的槽结构形成带间隙环形槽；
中间的限制机构包括两个法兰扣环5、预紧螺栓6，两个法兰扣环5相抱并锁紧于插销板环形槽内，通过预紧螺栓6实现径向约束。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案，作为举例而非限定，具有如下有益效果：本申请的重复拆装设计方法和结构，仅适用于桥梁的下部结构，不适用于桥梁的上部结构主梁，也不适用于盖梁。实施应用：利用吊装设备在吊开上部主梁和与墩柱相连的盖梁后，安装本申请技术方案中的圆柱桥墩时，由于圆柱上节段与下节段有较大接触面(具体参见行业规范)，因而松开本申请技术方案中的法兰扣环后，可以做到上节段不倒掉，节段间有凹凸结构。倒装本申请圆柱桥墩时，由于上下节段间没有钢筋连接作用，此时借助吊装设备即可轻松将上节段轻松吊离。倒装过程与安装过程相反。
本申请提供的结构，为我国资源或环境保护，减少材料和经济浪费，实现桥梁的重复使用提供了全新思路，具有重大经济和社会效益，具有极大的推广与应用价值。
附图说明
图1是本申请整体结构组成示意图
图2是本申请结构接对处分解布置示意图
图3是本申请接头连接件分解示意图
附图标记说明：
图中：
1.预制节段 11受力节段的凸 12受力节段的凹
2.接头段
3.锚钉与插销板固定钢板
4.插销板
5.法兰扣环
6.法兰预紧螺栓
7.预埋锚钉(可与钢筋焊接)
具体实施方式
下面将结合具体实施例及其附图对本申请提供的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本申请的优点和特征将更加清楚。
需要说明的是，本申请的实施例有较佳的实施性，并非是对本申请任何形式的限定。本申请实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本申请优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本申请实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
本申请的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本申请实施例的目的，并非是限定本申请可实施的限定条件。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的效果及所能达成的目的下，均应落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本申请各附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
一种可重复拆装圆柱型桥墩结构设计方法，其特征在于，整体结构采用分段预制形式，由多个预制节段拼装而成；
其接头段采用可搭接并可拆装的专用接头，将受力节段快速连接，完成“正装”；反之进行“倒拆”，实现各节段的卸除，整体受力不受影响；
根据需要可在异地重新拼装，实现圆柱梁墩的二次使用。
如图1、图2所示，上述设计方法得到的相应的可重复拆装圆柱型桥墩结构，其特征在于，包括若干受力节段1和连接于节段间的特殊连接头段2两部分；
相邻上下受力节段1之间的接触端侧，设计有配对的凹凸结构，上下吊装时方便对位，静止后稳定可靠；
所述连接头段2结构设计为上下对称，包括上下两个连接机构以及中间的限制机构；
以上连接机构为例，包括预埋锚钉7、钢板3、插销板4，所述钢板3的下面均匀密布固定有插销板4，固定钢板3的上面密布均匀固定有锚钉7，各个锚钉7的另一端焊接于上节段1中的钢筋上；
所述插销板4中间腰部设计有槽结构；
分布于上下两个连接机构上的插销板4，相互错开；
下连接机构与上连接机构结构一致，两个连接机构上下合并后位于不同连接机构上插销板4进入相同区间内，其腰部的槽结构形成带间隙环形槽；
中间的限制机构包括两个法兰扣环5、预紧螺栓6，两个法兰扣环5相抱并锁紧于插销板环形槽内，通过预紧螺栓6实现径向约束。
如图3所示，所述的特殊接头，其特征在于，为桥墩的连接头段，其结构设计为上下对称，包括上下两个连接机构以及中间的限制机构；
以上连接机构为例，包括预埋锚钉7、钢板3、插销板4，所述钢板3的下面均匀密布固定有插销板4，固定钢板3的上面密布均匀固定有锚钉7，各个锚钉7的另一端焊接于上节段1中的钢筋上；所述插销板4中间腰部设计有槽结构；
分布于上下两个连接机构上的插销板4，相互错开；
下连接机构与上连接机构结构一致，两个连接机构上下合并后位于不同连接机构上插销板4进入相同区间内，其腰部的槽结构形成带间隙环形槽；
中间的限制机构包括两个法兰扣环5、预紧螺栓6，两个法兰扣环5相抱并锁紧于插销板环形槽内，通过预紧螺栓6实现径向约束。
本申请整体结构采用分段预制拼装的结构，由受力节段通过专门接头连接而成；设计时采用节段拼装式施工，但可实现在需要情况下，允许部分微损情况下，进行“倒拆”，实现各节段的卸除，并在需要情况下，可再次拼装连接和使用。
所用于拼装的节段需要考虑与相邻节段间的连接，连接接头可以采用与预制节段预埋或焊接。所用预埋或焊接接头位置根据结构受力需要，尤其是抗震受力需要，必须保证结构的压弯剪综合受力，这部分以现有技术完全可以做到的，不是本申请技术方案需要详细公开的内容。
本申请圆柱形桥墩核心受力区采用凹凸面设计，保证施工时核心区承压，同时接头与混凝土段(即各个受力节段1)具有足够固定、预埋、焊接，确保拼装后的受力、拆装时操作、再拼装时的安装。这些安全方面的设定要求以及如何实现，是本申请技术领域的规范、常识。如何来进行固定、预埋、焊接，以确保拼装后的受力安全，这不是本申请技术方案需要详细公开的内容，利用现有技术达到行业规范即可。
上述描述仅是对本申请较佳实施例的描述，并非是对本申请范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本申请技术方案保护的范围。

Claims (1)

1.一种可重复拆装圆柱型桥墩结构，其特征在于，整体结构采用分段预制形式，由多个预制节段拼装而成；其接头段采用可搭接并可拆装的专用接头，将受力节段快速连接，完成“正装”；反之进行“倒拆”，实现各节段的卸除，整体受力不受影响；根据需要可在异地重新拼装，实现圆柱梁墩的二次使用；
具体结构包括若干受力节段（1）和连接于节段间的特殊连接头段（2）两部分；
相邻上下受力节段（1）之间的接触端侧，设计有配对的凹凸结构，上下吊装时方便对位，静止后稳定可靠；
所述连接头段（2）结构设计为上下对称，包括上下两个连接机构以及中间的限制机构；
其中，上连接机构包括预埋锚钉（7）、钢板（3）、插销板（4），所述钢板（3）的下面均匀密布固定有插销板（4），固定钢板（3）的上面密布均匀固定有锚钉（7），各个锚钉（7）的另一端焊接于上节段（1）中的钢筋上；
所述插销板（4）中间腰部设计有槽结构；
分布于上下两个连接机构上的插销板（4），相互错开；
其中，下连接机构与上连接机构结构一致，两个连接机构上下合并后位于不同连接机构上插销板（4）进入相同区间内，其腰部的槽结构形成带间隙环形槽；
其中，中间的限制机构包括两个法兰扣环（5）、预紧螺栓（6），两个法兰扣环（5）相抱并锁紧于插销板环形槽内，通过预紧螺栓（6）实现径向约束。
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