CN111455830A - 一种大悬臂盖梁式桥墩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大悬臂盖梁式桥墩及其施工方法，包括盖梁、墩柱和基础，盖梁为大悬臂盖梁，包括墩顶段和两个伸出段，两伸出段分别连接在墩顶段的两端上，墩顶段的顶面为上凸曲面，伸出段的顶面为水平面，盖梁的底面是自桥墩朝向两侧向上倾斜的斜面，在盖梁上沿横桥向锚固有钢束，钢束的线形为吻合束，钢束在墩顶段内的部分是与墩顶段的顶面相适应的上凸曲线以提供体内预应力，钢束的两端分别穿出墩顶段倾斜向下伸至伸出段的上方并锚固在伸出段的端部以提供体外预应力。本发明节省材料，桥墩整体轻盈通透，景观好，增添了力学美感，且本发明空间利用率高，还可减少预应力损失，便于检查、维护和更换预应力束。可缩短建设工期，适用桥型多。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，特别涉及一种大悬臂盖梁式桥墩，还涉及该大悬臂盖梁式桥墩的施工方法。
背景技术
城市的发展一直受到有限土地和空间的制约，随着人口增长和车流量增多，现有城市高架桥往往难以满足日益增大的交通需求。如何在不中断交通的情况下快速施工桥梁，避免桥墩侵占道路，并能兼顾美观，同时提高城市的土地利用率，这些问题亟待人们去寻找一种高效、可靠的解决方案。
为了充分利用土地和空间，可在道路中央分隔带设置桥墩墩柱，利用墩柱接大挑臂盖梁来架设桥梁上部结构。目前，这种大挑臂盖梁式桥墩主要有钢结构和预应力砼结构。钢结构桥墩自重轻，工厂加工快，但是其缺陷是工程造价和后期维护费用高，而且存在失稳、疲劳等问题；而预应力砼结构桥墩造价低，可模性和耐久性好，在工程中广泛应用，最常用的预应力砼结构桥墩是倒T隐式盖梁墩，它具有良好的视野和通行净空，但是其缺陷是仅适用于简支梁，不适用于连续梁，并且盖梁截面高重量大，对施工设备要求高，不利于进行快速化施工。
另外，现有盖梁的顶部基本呈平面状，由于盖梁的竖向截面较高，因而压缩了盖梁下方行车道的通行净空，导致视野不够开阔。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种节省材料、具有力学美感、桥底净空大、可减少预应力损失、便于检查、维护和更换、适用桥型广泛、提高施工效率的大悬臂盖梁式桥墩。
本发明的第二个目的在于提供一种上述大悬臂盖梁式桥墩的施工方法。
本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种大悬臂盖梁式桥墩，包括盖梁、墩柱和基础，所述墩柱设置在所述基础上，所述盖梁位于所述墩柱的顶端上，其特征在于，所述盖梁为大悬臂盖梁，所述大悬臂盖梁包括用于设置第一新桥的墩顶段和用于设置第二新桥的两个伸出段，该两个伸出段分别连接在墩顶段的两端上，所述墩顶段的顶面为上凸曲面，所述伸出段的顶面为水平面，且所述伸出段的顶面低于所述墩顶段的顶面，所述盖梁的底面是自所述桥墩朝向两侧向上倾斜的斜面，在所述盖梁上沿横桥向锚固有钢束，所述钢束的线形为吻合束，所述钢束在所述墩顶段内的部分是与墩顶段的顶面相适应的上凸曲线以提供体内预应力，所述钢束的两端分别穿出所述墩顶段倾斜向下伸至所述伸出段的上方并锚固在所述伸出段的端部以提供体外预应力。
本发明钢束的线形为吻合束，盖梁的整体轮廓形状与荷载作用下的弯矩图相吻合，节省了材料，而且，桥墩整体显得轻盈通透，景观较好，盖梁轮廓与内力线协调一致，增添了力学美感。同时，本发明的盖梁的顶面为曲面，盖梁截面高度低，桥底净空大，视野开阔，空间利用率高，节约了城市土地和空间资源。本发明的盖梁预应力根据受力需要采取体外和体内相结合的设置方式，并通过增加或减少钢束数量来实现预应力的调节，可减少预应力损失，便于检查、维护和更换预应力束。此外，盖梁截面高度低，单榀盖梁重量小，可一次吊装，有利于加快施工速度，缩短建设工期，提高社会和环境的综合效益。本发明适用桥型多，包括简支梁和连续梁，为双幅桥梁中央增设轨道交通专线和既有旧桥下方新建双幅桥梁，提供一种三幅桥上部结构按品字形布置的桥墩方案。
作为本发明的改进，在所述墩顶段内预埋有波纹管，所述波纹管的两端设置有连接器，所述钢束穿过波纹管和连接器后在墩顶段的两端处灌浆封锚。
作为本发明的改进，在所述伸出段的外端顶面上设置有防震挡块，所述钢束的两端分别锚固在两个防震挡块上，所述墩顶段与伸出段的结合处形成竖向挡面，所述第二新桥被限位在防震挡块和竖向挡面之间。
作为本发明的改进，通过改变穿入至预埋波纹管内钢束的数量来实现预应力的调节。
作为本发明的改进，所述钢束位于所述伸出段上方的部分套装有HDPE套管。
作为本发明的改进，所述墩柱由若干个预制节段拼装组成，盖梁按单个构件预制，二者均采用预制节段拼装法施工，大大缩短了施工周期。
作为本发明的优选实施方式，所述墩柱位于道路中央分隔带，且所述墩顶段位于中央分隔带，所述盖梁的两端分别伸出至道路中央分隔带的两侧。
本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种上述大悬臂盖梁式桥墩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴基础施工，即施工桩基和承台；
⑵墩柱和盖梁均分段预制形成若干预制节段；
⑶将位于最底部的预制节段拼装于承台上，并从下至上依次完成该墩柱的其它预制节段的拼装，直至完成所有墩柱的拼装；
⑷吊装盖梁与各墩柱进行拼装；
⑸将钢束的中间部分预埋在盖梁内，张拉钢束后灌浆封锚，以提供体内预应力；
⑹张拉钢束位于伸出段上方的部分并将钢束的两端锚固在伸出段的端部上，以提供体外预应力。
作为本发明的改进，所述钢束在墩顶段内的部分采用两端张拉的方式，所述钢束位于伸出段上方的部分采用单端张拉的方式。
作为本发明的改进，在张拉所述钢束位于伸出段上方的部分时，采用对称张拉的方式进行，直至完成整个桥墩施工。
与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点：
⑴本发明钢束的线形为吻合束，盖梁的整体轮廓形状与荷载作用下的弯矩图相吻合，节省了材料，而且，桥墩整体显得轻盈通透，景观较好，盖梁轮廓与内力线协调一致，增添了力学美感。
⑵本发明的盖梁的顶面为曲面，盖梁截面高度低，桥底净空大，视野开阔，空间利用率高，节约了城市土地和空间资源。
⑶本发明的盖梁预应力根据受力需要采取体外和体内相结合的设置方式，盖梁预应力根据受力需要采取体外和体内相结合的设置方式，体外预应力布置可减少管道摩阻损失，能够控制及调校钢束应力，便于检测、维修和更换预应力束；同时，造价经济，充分发挥了钢束受拉和混凝土受压的材料优越性，比同类型倒T隐式盖梁节省混凝土材料约30％～50％，大大减轻了自重，能有效降低造价。
⑷本发明盖梁截面高度低，单榀盖梁重量小，可一次吊装，有利于加快施工速度，缩短建设工期，提高社会和环境的综合效益。
⑸本发明适用桥型多，包括简支梁和连续梁，为双幅桥梁中央增设轨道交通专线和既有旧桥下方新建双幅桥梁，提供一种三幅桥上部结构按品字形布置的桥墩方案。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的截面示意图；
图2是本发明适用于双幅桥梁中央增设轨道交通专线的截面示意图；
图3是本发明适用于在既有桥梁下方新建双幅桥梁的截面示意图；
图4是本发明适用于在既有桥梁下方新建双幅桥梁的侧面示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明一种大悬臂盖梁式桥墩，包括由上至下依次设置的盖梁30、墩柱20和基础。为了节约城市土地和空间资源，可在道路中央分隔带布置桥墩墩柱，利用墩柱接大挑臂盖梁来架设桥梁上部结构，因此盖梁30悬臂长度较大。当盖梁30为等截面时，自重作用下其截面弯矩M与每延米重量q和悬臂长度l之间的关系为M＝1/2ql2，剪力F＝ql，弯矩图和剪力图分别为抛物线和斜直线。盖梁30截面离墩柱20越近，弯矩和剪力越大，抗弯惯性矩和抗剪截面面积需求越大，因此盖梁30顶部和底部轮廓形状可与荷载作用下的内力图一致。降低盖梁30高度有利于减轻自重和增加桥底净空，还能节约材料，因此盖梁30顶部和底部轮廓可分别按近似抛物线和斜直线变化设置。预应力线形根据盖梁30受力特点进行布置，在主梁支撑高度范围内采用体外预应力形式，按斜直线布置；在墩顶范围内采用体内预应力形式，按曲线布置。
基础包括桩基102和位于桩基102上的承台101。墩柱20位于中央分隔带，墩柱20的底部与承台101浇筑成一体，盖梁30的底部中间固定连接在墩柱20顶部，盖梁30的两端分别伸出至中央分隔带的两侧。盖梁30包括墩顶段301和连接在墩顶段301两端的伸出段302。墩顶段301的顶面为上凸曲面，伸出段302的顶面为水平面，伸出段302的顶面低于墩顶段301的顶面，盖梁30的底面由桥墩向两侧向上倾斜成斜面，在盖梁30上锚固有若干钢束305，其中，钢束305在墩顶段301内的部分锚固成与墩顶段301顶面相适应的上凸曲线状以提供体内预应力，钢束305的两端分别穿出墩顶段301倾斜向下伸至伸出段302的上方并锚固在伸出段302的端部以提供体外预应力。
墩顶段301内预埋有若干波纹管，波纹管的两端设置有连接器，钢束305穿过波纹管和连接器后在墩顶段301的两端处灌浆封锚。其中波纹管预埋的数量足够多，锚固钢束305数量的多少取决于盖梁30的受力情况，结合实际情况选择钢束305的锚固数量。钢束305位于伸出段302上方的部分套装有HDPE套管或者热挤HDPE进行外层防护。
伸出段302的外端顶面设置有防震挡块303，钢束305的两端锚固在防震挡块303上。墩顶段301与伸出段302在结合处形成竖向挡面304。
墩柱20和盖梁30分别主要由若干个预制节段拼装组成，二者均可采用预制节段拼装法施工，大大缩短了施工周期。
上述大悬臂盖梁式桥墩的施工方法，包括以下步骤：
⑴现场施工基础部分，包括承台101以及桩基102的施工；
⑵在工厂分段预制墩柱20和盖梁30，其中盖梁30按单个构件预制；预制完成后运输至施工现场。
⑶首先将位于最底部的预制节段拼装于承台101上，然后从下至上依次完成该墩柱的其它预制节段的拼装，直至完成所有墩柱20的拼装；
⑷吊装盖梁30与墩柱20进行拼装。
⑸在盖梁30墩顶段301的锚固位置安装连接器，将钢束305穿过预埋在盖梁30墩顶段301内的波纹管以及连接器后，张拉钢束305后灌浆封锚，以便提供体内预应力。
⑹张拉钢束305位于伸出段302上方的部分并将钢束305的两端锚固在防震挡块303上，以提供体外预应力。在张拉钢束305位于伸出段302上方的部时，采用对称张拉的方式进行，直至完成整个桥墩施工。其中，钢束305位于墩顶段301内的部分采用两端张拉的方式，钢束305位于伸出段302上方的部分采用单端张拉的方式。
通过增加或减少穿入至预埋波纹管内钢束305数量的多少可以实现预应力的调节。
由于钢束305的数量为多根，可采用分批次的进行张拉锚固。并且，桥梁上部结构施工应对称进行，防止盖梁30在恒载作用下产生较大的偏心弯矩。
请参见图2，为本发明适用于双幅桥梁中央增设轨道交通专线的实施例，承台101位于地面6以下，在该实施例中，新桥402(桥面上行驶轨道交通列车4)放置于墩顶段301的顶面上，新桥401(桥面上行驶汽车5)放置于伸出段302的顶面上，新桥401被限制在防震挡块303以及竖向挡面304之间，以避免侧向位移，防止新桥401在地震、撞击等偶然作用下掉落。
请参见图3和4，为本发明适用于在既有桥梁下方新建双幅桥梁的实施例，在该实施例中，墩顶段301位于既有桥梁7的正下方，新桥401放置于伸出段302的顶面上。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大悬臂盖梁式桥墩，包括盖梁、墩柱和基础，所述墩柱设置在所述基础上，所述盖梁位于所述墩柱的顶端上，其特征在于，所述盖梁为大悬臂盖梁，所述大悬臂盖梁包括用于设置第一新桥的墩顶段和用于设置第二新桥的两个伸出段，该两个伸出段分别连接在墩顶段的两端上，所述墩顶段的顶面为上凸曲面，所述伸出段的顶面为水平面，且所述伸出段的顶面低于所述墩顶段的顶面，所述盖梁的底面是自所述桥墩朝向两侧向上倾斜的斜面，在所述盖梁上沿横桥向锚固有钢束，所述钢束的线形为吻合束，所述钢束在所述墩顶段内的部分是与墩顶段的顶面相适应的上凸曲线以提供体内预应力，所述钢束的两端分别穿出所述墩顶段倾斜向下伸至所述伸出段的上方并锚固在所述伸出段的端部以提供体外预应力。
2.根据权利要求1所述的大悬臂盖梁式桥墩，其特征在于：在所述墩顶段内预埋有波纹管，所述波纹管的两端设置有连接器，所述钢束穿过波纹管和连接器后在墩顶段的两端处灌浆封锚。
3.根据权利要求2所述的大悬臂盖梁式桥墩，其特征在于：在所述伸出段的外端顶面上设置有防震挡块，所述钢束的两端分别锚固在两个防震挡块上，所述墩顶段与伸出段的结合处形成竖向挡面，所述第二新桥被限位在防震挡块和竖向挡面之间。
4.根据权利要求3所述的大悬臂盖梁式桥墩，其特征在于：通过改变穿入至预埋波纹管内钢束的数量来实现预应力的调节。
5.根据权利要求4所述的大悬臂盖梁式桥墩，其特征在于：所述钢束位于所述伸出段上方的部分套装有HDPE套管。
6.根据权利要求5所述的大悬臂盖梁式桥墩，其特征在于：所述墩柱由若干个预制节段拼装组成，盖梁按单个构件预制。
7.根据权利要求1～6任一项所述的大悬臂盖梁式桥墩，其特征在于：所述墩柱位于道路中央分隔带，且所述墩顶段位于中央分隔带，所述盖梁的两端分别伸出至道路中央分隔带的两侧。
8.一种权利要求1所述大悬臂盖梁式桥墩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴基础施工，即施工桩基和承台；
⑵墩柱分段预制形成若干预制节段，盖梁按单个构件预制；
⑶将位于最底部的预制节段拼装于承台上，并从下至上依次完成该墩柱的其它预制节段的拼装，直至完成所有墩柱的拼装；
⑷吊装盖梁与各墩柱进行拼装；
⑸将钢束的中间部分预埋在盖梁内，张拉钢束后灌浆封锚，以提供体内预应力；
⑹张拉钢束位于伸出段上方的部分并将钢束的两端锚固在伸出段的端部上，以提供体外预应力。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：所述钢束在墩顶段内的部分采用两端张拉的方式，所述钢束位于伸出段上方的部分采用单端张拉的方式。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：在张拉所述钢束位于伸出段上方的部分时，采用对称张拉的方式进行，直至完成整个桥墩施工。
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