CN111472266A - 一种装配式预应力y形空心桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种装配式预应力Y形空心桥墩，属于桥梁工程领域，桩基和承台为桥梁的基础，桥墩设置在承台上，桥墩包括一个调节段、若干个标准段和一个墩帽段，调节段、标准段、墩帽段为预制钢筋混凝土构件，调节段、标准段、墩帽段均设有孔道，内穿钢绞线，在承台设置锚固的钢绞线，调节段、标准段、墩帽段采用钢绞线施加预应力张拉并锚固，构成一个整体的装配式预应力桥墩。桥墩采用工厂预制，现场装配组合，减少了现浇混凝土绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土、养护、拆模等工序，缩短了现场施工的工期；钢筋混凝土构件采用钢绞线施加预应力张拉，使构件之间牢固固定；桥墩的预制构件采用空心结构，减轻了桥墩的重量，降低了地基承载力要求。

Description

一种装配式预应力Y形空心桥墩

技术领域

本发明涉及一种桥梁工程领域钢筋混凝土预制构件组合装配的桥墩。

背景技术

桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构，下部结构包括桥台、桥墩和基础，桥墩是支承桥跨结构并将恒载和车辆活载传至地基的构筑物。桥墩分重力式桥墩和轻型桥墩，重力式桥墩一般为采用混凝土或石砌的实体结构。墩身上设墩帽，下接基础。它的特点是充分利用圬工材料的抗压性能，借自身的较大截面尺寸和重量承受竖直方向和水平方向的外力，具有坚固耐久，施工简易，取材方便，节约钢材等优点。缺点是圬工量大，外形粗大笨重，增大地基负荷，当桥墩较高，地基承载力较低时尤为不利。由于这种桥墩受力简单，施工方便，被广泛应用于铁路、公路及城市桥梁中。桥墩除了传递上部荷载外，还需抵抗水平方向的外力，因此，桥墩需要较大的截面尺寸，而桥墩竖向承载截面有较多富裕。轻型桥墩针对重力式桥墩的缺点而出现的桥墩，具有外形轻盈美观，圬工量少，可减轻地基负荷，节省基础工程造价。实现轻型桥墩的主要途径有多种，空心桥墩就是其中的一种，空心桥墩外形类似重力式桥墩，但它是中空的薄壁墩，即保证了外形较大的截面尺寸，又减小了截面面积，可以较少墩身的重量，可采用钢筋混凝土现浇或为预应力混凝土拼装结构，较适用于高桥墩。中国襄渝线襄樊～重庆紫阳汉水桥，3 号墩高 70.5 米，壁厚60 厘米，是中国目前最高的铁路桥墩。现有技术重力式桥墩大多数采用现浇施工，在桩基和承台施工完成后，在承台上绑扎钢筋、支模，浇筑混凝土，待混凝土强度达到一定强度后才能拆除模板，施工周期长。现浇重力式桥墩如果采用空心墩，需要支撑内膜，浇筑混凝土后内膜拆除困难，较少混凝土用量与施工难度相比没有明显优势，因此，现有技术的现浇施工重力式桥墩一般都采用实心墩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式预应力 Y 形空心桥墩，克服现有轻型空心墩需要支撑内膜、模板拆除困难、施工周期长的缺点。

一种装配式预应力 Y 形空心桥墩，桩基和承台为桥梁的基础，桥墩设置在承台上，其特征在于：所述桥墩包括一个调节段、若干个标准段和一个墩帽段，调节段、标准段、墩帽段为预制钢筋混凝土构件，构件的尺寸、钢筋配筋、混凝土强度等级根据桥梁荷载设计确定，调节段安装在承台之上，调节段上部依次安装若干个标准段，最上面一个标准段的上部安装墩帽段，调节段、标准段、墩帽段均设有孔道，钢绞线穿入每一段的孔道内，在承台设置锚固点锚固钢绞线，调节段、标准段、墩帽段采用钢绞线施加预应力张拉并锚固，构成一个整体的装配式预应力桥墩。

一种装配式预应力 Y 形空心桥墩，其特征在于：在墩帽段顶面对应孔道处设有锚具槽，锚具设置在锚具槽内，在每根钢绞线上安装穿心千斤顶，对钢绞线进行张拉施加预应力，张拉速度要基本同步，达到设计张拉应力后，千斤顶缓缓卸压，锚具的楔形夹片将钢绞线锁紧在锚具上，调节段、标准段、墩帽段被紧紧地固定在一起，所述的墩帽段的底部横截面与标准段横截面一致，墩帽段的外壁向上逐渐扩大，墩帽段两侧顶面为两个支座平台，支座平台上为支座垫石，支座垫石上放置支座，墩帽段顶面中间为一凹槽，为用于更换支座的维修平台，墩帽段的两个高出的支座平台和凹下去的维修平台，构成了桥墩“Y”字形的顶部。

一种装配式预应力 Y 形空心桥墩，其特征在于：所述的钢绞线张拉完成后，向孔道内注入水泥浆，注浆的同时空槽内被水泥浆填充密实，增加上下两个墩身的接触面，提高桥墩的承载能力，孔道注满水泥浆后，锚具槽被注满水泥浆，锚具被封闭在锚具槽内，注浆完成后进行支座垫石施工，测量墩帽段顶面支座平台的标高，根据设计支座的顶面标高，减去支座的厚度，计算支座垫石的高度，通过支座垫石的高度可以精确调整支座的顶面标高，在支座平台上支模，采用混凝土现浇支座垫石。

一种装配式预应力 Y 形空心桥墩，其特征在于：所述的调节段与标准段的横截面相同，外壁的形状为四个角倒成圆角的矩形，内壁是外壁向内偏移相同宽度的倒圆角矩形，外壁和内壁之间构成等厚的墩身，墩身的内部为空腔，装配后的桥墩内部形成空心，孔道沿墩身的一周设置，所述的标准段高度为一定值，同一座桥梁的桥墩的标准段高度相同，所述的调节段位于桥墩的最下部，调节段高度为 0.5～1.5 倍标准段高度，以0.1～0.2倍标准段高度为极差，以每一极差递增为一个规格，有若干个不同高度的调节段预制构件，装配时采用一节合适高度的调节段安装在承台上，与承台顶面标高结合调节桥墩基底标高，所述的标准段与调节段、标准段之间、标准段与墩帽段的连接为承插口连接，调节段、标准段、墩帽段的下底面，外壁和内壁处边缘为承口，调节段、标准段的上顶面，外壁和内壁处为插口，插口向墩身中央偏移一个承口的宽度，使承口与插口装配时正好吻合，凸起的承口和插口，使上下两个墩身的接缝处形成一个空槽，空槽与孔道相通。

本发明的优点是：本发明桥墩采用钢筋混凝土预制，现场装配组合，减少了现浇混凝土绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土、养护、拆模等工序，缩短了现场施工的工期，钢筋混凝土构件采用钢绞线施加预应力张拉，使构件之间牢固固定。桥墩的预制构件采用空心结构，减轻了桥墩的重量，降低了地基承载力要求。

附图说明

图1为本发明桥梁结构示意图；

图 2 为本发明桥墩装配构造立面示意图；

图 3 为标准段横剖面图；

图 4 为墩帽段俯视图；

图 5 为图 3 的 A-A 剖面图；

图6为接缝构造剖面图；

图中：1-桩基，2-承台，3-桥墩，4-调节段，5-标准段，6-墩帽段，7-孔道，8-钢绞线，9-锚固点，10-锚具槽，11-锚具，12-外壁，13-内壁，14-墩身，15-空腔，16-支座平台，17-支座垫石，18-支座，19-维修平台，20-承口，21-插口，22-空槽。

具体实施方式

现结合附图详细说明本发明结构的实施方式：

本发明的桥墩采取工厂预制的钢筋混凝土构件，现场施加预应力装配组合。本发明桥梁结构示意图见图 1，桩基 1 和承台 2 为桥梁的基础，桥墩 3 设置在承台 2 上，桥墩 3上部为箱梁或其他类型的桥跨结构。本发明桥桥墩装配构造立面示意图见图 2，一种装配式预应力 Y 形空心桥墩，桥墩 3 包括一个调节段 4、若干个标准段 5 和一个墩帽段 6 ，调节段 4、标准段 5、墩帽段 6 为预制钢筋混凝土构件，构件的尺寸、钢筋配筋、混凝土强度等级根据桥梁荷载设计确定。调节段 4、标准段 5、墩帽段 6 均设有孔道 7，内穿钢绞线8。在承台 2 对应于调节段 4 的孔道 7 位置设置锚固点 9，将钢绞线 8 锚固在承台 2内，调节段 4 安装在承台 2 之上，调节段 4 上部依次安装若干个标准段 5，最上面一个标准段 5的上部安装墩帽段 6。钢绞线 8 穿入每一段的孔道 7 内，在墩帽段 6 顶面对应孔道 7 处设有锚具槽 10，锚具 11 设置在锚具槽 10 内，对钢绞线 8 进行张拉施加预应力，锚具 11 将钢绞线 8 锁紧，调节段 4、标准段 5、墩帽段 6 在钢绞线 8 预应力的作用下，牢固地固定成一个整体的桥墩 3，构成一个装配式预应力桥墩。调节段 4 与标准段 5的横截面相同，外壁 12 的形状为四个角倒成圆角的矩形，内壁13 是外壁 12 向内偏移相同宽度的倒圆角矩形，外壁 12 和内壁 13 之间构成等厚的墩身 14，墩身 14 的内部为空腔 15，装配后的桥墩 3 内部形成空心，孔道 7 沿墩身 14 的一周设置。标准段 5横剖面图见图 3。标准段 5 高度为 h，h 取值范围 1～2m，h 可根据桥墩 3的总高确定，同时还应兼顾吊装设备的起重能力。如果桥墩 3 的总高不超过 20m，标准段 5一节的高度 h 取 1m为宜，如果桥墩 3 的总高在 20～40m，h 取 1.5m 为宜，超过 40m h 取 2m为宜。调节段 4高度 k 为 0.5～1.5 倍 h，以 0.1～0.2 倍 h 为极差⊿h，k 从 0.5h 到 1.5 h 以每一极差⊿h 递增为一个规格，有若干个不同高度 k 的预制构件。如：标准段 5 高度为 h 为1m，以 0.1m 为一个极差⊿h，则调节段 4 高度 k 有 0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5m 十一种高度的构件，以利于调节桥墩 3 的基底标高。墩帽段 6 是桥墩3 最上部承托桥梁跨桥结构的构件，墩帽段 6 的底部横截面与标准段5 横截面一致，墩帽段 6 的外壁 12 向上逐渐扩大，见图 2，墩帽段 6 的高度 j 为 1.5～2.5h，墩帽段 6 两侧顶面为两个支座平台 16，支座平台 16 上为支座垫石 17，支座垫石 17 的高度为f，支座垫石 17 上放置支座 18，墩帽段 6 顶面中间为一凹槽，为用于更换支座的维修平台19，墩帽段 6 的两个高出的支座平台 16 和凹下去的维修平台 19，构成了桥墩“Y”字形的顶部。墩帽段俯视图见图 4，图 4 显示的是上部跨桥结构为连续结构的中间桥墩，每侧支座平台 16上的支座垫石 17 为一个，设置在中间，如果是跨桥结构为简支结构或者连续结构的端部桥墩，每侧支座平台 16 上的支座垫石 17 为两个，支座 18 也为两个，图 4 中未示出两个支座垫石17 的形式。标准段 5 与调节段 4、标准段 5 之间、标准段 5 与墩帽段 6 的连接为承插口连接，调节段 4、标准段 5、墩帽段 6 的下底面，外壁 12 和内壁 13处边缘为承口 20，调节段 4、标准段 5 的上顶面，外壁 12 和内壁 13 处为插口 21，插口21 向墩身 14 中央偏移一个承口 20 的宽度，使承口 20 与插口 21 装配时正好吻合，便于装配快速定位，标准段 5 立剖面图见图 5，图 5 为图 3 的 A-A 剖面，调节段 4 的承插口和墩帽段 6 的承口参照图 5。凸起的承口 20 和插口 21，使上下两个墩身 14 的接缝处形成一个空槽 22，空槽 22 与孔道 7 相通，接缝构造剖面图见图 6。桥墩装配施工时，根据设计的桥墩高度选择适当的调节段 4 高度 k；选择标准段 5 的高度 h 和数量n，同一座桥梁的桥墩的标准段 5 高度 h 应相同，一个桥墩 3 使用标准段 5 的数量 n，根据与标准段 5 组合的调节段 4 和墩帽段 6 的高度及桥墩 3 的高度确定；选择墩帽段6 高度 j，同一座桥梁的桥墩 3 的墩帽段 6 高度 j 应相同。同一座桥梁相同高度的标准段 5和墩帽段 6 便于施工且较美观。根据桥墩的高度，以及选择的调节段 4 高度 k、标准段 5 的高度 h 和数量 n、墩帽段 6高度 j，计算出承台 2 的顶面标高，承台 2 的顶面一般埋入地下 0.5～1.0m，如果在河道上设置桥墩，承台 2 埋设深度应满足防止水力冲刷的要求。

桥墩装配构造立面示意图见图 2，调节段 4 位于桥墩 3 的最下部，作为桥墩 3的基底。承台 2 施工时，将钢绞线 8 锚固在对应于调节段 4 的孔道 7 位置的锚固点 9上，钢绞线 8 可采用公称直径φ12.7mm 的 1×7（七股）钢绞线。装配时采用一节适合高度k 的调节段 4 构件，将钢绞线 8 穿过调节段 4 的孔道 7，调节段 4 安装在承台 2 上，与承台 2 结合调节桥墩 3 基底标高。安装调节段 4 时应保证与标准段 5 衔接面水平，才能保证装配后的桥墩 3 垂直，可以在调节段 4 与承台 2 之间采用楔形垫铁调整，采用水泥砂浆将调节段 4 的外壁 12 和内壁13 与承台 2 的缝隙密封。在调节段 4 上依次安装标准段 5 和墩帽段 6，钢绞线 8 从对应的孔道 7 穿过，每安装一节，应对桥墩 3 外缘进行垂直度检验，墩帽段 6 安装完成后，将锚具 11 套在钢绞线 8 上，嵌入锚具槽 10内，在每根钢绞线 8 上安装穿心千斤顶，对钢绞线 8 进行张拉，张拉速度要基本同步，达到设计张拉应力后，千斤顶缓缓卸压，锚具的楔形夹片将钢绞线 8 锁紧在锚具上，调节段4、标准段 5、墩帽段 6 被紧紧地固定在一起。钢绞线 8 张拉完成后，向孔道 7 内注入水泥砂浆，水泥砂浆的强度等级不应低于构件混凝土的强度等级，注浆的同时两节之间的空槽 22 内被水泥浆填充密实。预制构件连接面再平整，也不可能接触面完全吻合，是由许多点支撑接触面，在接触面设置空槽 22，采用水泥砂浆注浆，增加上下两个墩身 14 的接触面，提高桥墩 3 的承载能力。孔道 7 注满水泥浆后，锚具槽 10 被注满水泥浆，锚具 11被封闭在锚具槽 10 内。注浆完成后进行支座垫石 17 施工。测量墩帽段 6 顶面支座平台16 的标高，根据设计支座 18 的顶面标高，减去支座 18 的厚度，计算支座垫石 17 的高度 f，通过支座垫石 17 的高度 f 可以精确调整支座 18 的顶面标高。在支座平台 16 上支模，采用混凝土现浇支座垫石 17。

实施例1，预制的标准段 5 高度 h 为 1.0m，墩帽段 6 高度 j 为 1.5m，调节段4 高度 k 有0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5m 十一种高度。一桥墩支座18 顶面标高为 41.273，桥墩处地面标高为 30.131，露出地面的桥墩高度 11.142m。支座18 厚度 50mm，支座垫石 17 设计厚度 100mm，则支座平台 16 顶面标高为 41.123，支座平台 16 顶面至地面的高度为 10.992m，一节墩帽段 6 加上九节标准段 5 高度为10.5m，选择 1.2m 高的调节段 4组合，承台 2 施工时，承台 2 的高度必须按照设计施工，调整承台 2 在桩基 1 上下的位置，控制承台 2 的顶面标高为 29.423，调节段 4 埋深0.708m，露出地面 0.492m。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本发明申请文件及附图所描述的构造仅是一个装配式桥墩的实施例，采用调节段、标准段、墩帽段组合装配的桥墩，都在本申请的保护范围。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (4)

1.一种装配式预应力Y形空心桥墩，桩基（1）和承台（2）为桥梁的基础，桥墩（3）设置在承台（2）上，其特征在于：所述桥墩（3）包括一个调节段（4）、若干个标准段（5）和一个墩帽段（6），调节段（4）、标准段（5）、墩帽段（6）为预制钢筋混凝土构件，构件的尺寸、钢筋配筋、混凝土强度等级根据桥梁荷载设计确定，调节段（4）安装在承台（2）之上，调节段（4）上部依次安装若干个标准段（5），最上面一个标准段（5）的上部安装墩帽段（6），调节段（4）、标准段（5）、墩帽段（6）均设有孔道（7），钢绞线（8）穿入每一段的孔道（7）内，在承台（2）设置锚固点（9）锚固钢绞线（8），调节段（4）、标准段（5）、墩帽段（6）采用钢绞线（8）施加预应力张拉并锚固，构成一个整体的装配式预应力桥墩。

2.根据权利要求 1 所述的装配式预应力Y形空心桥墩，其特征是：在墩帽段（6）顶面对应孔道（7）处设有锚具槽（10），锚具（11）设置在锚具槽（10）内，在每根钢绞线（8）上安装穿心千斤顶，对钢绞线（8）进行张拉施加预应力，张拉速度要基本同步，达到设计张拉应力后，千斤顶缓缓卸压，锚具的楔形夹片将钢绞线（8）锁紧在锚具（11）上，调节段（4）、标准段（5）、墩帽段（6）被紧紧地固定在一起，所述的墩帽段（6）的底部横截面与标准段（5）横截面一致，墩帽段（6）的外壁（12）向上逐渐扩大，墩帽段（6）两侧顶面为两个支座平台（16），支座平台（16）上为支座垫石（17），支座垫石（17）上放置支座（18），墩帽段（6）顶面中间为一凹槽，为用于更换支座的维修平台（19），墩帽段（6）的两个高出的支座平台（16）和凹下去的维修平台（19），构成了桥墩“Y”字形的顶部。

3.根据权利要求2所述的装配式预应力Y形空心桥墩，其特征在于：所述的钢绞线（8）张拉完成后，向孔道（7）内注入水泥浆，同时空槽（22）内被水泥浆填充密实，增加上下两个墩身（14）的接触面，提高桥墩（3）的承载能力，孔道（7）注满水泥浆后，锚具槽（10）被注满水泥浆，锚具（11）被封闭在锚具槽（10）内，注浆完成后进行支座垫石（17）施工，测量墩帽段（6）顶面支座平台（16）的标高，根据设计支座的顶面标高，减去支座（18）的厚度，计算支座垫石（17）的高度，通过支座垫石（17）的高度可以精确调整支座（18）的顶面标高，在支座平台（16）上支模，采用混凝土现浇支座垫石（17）。

4.根据权利要求1～3之一所述的装配式预应力Y形空心桥墩，其特征在于：所述的调节段（4）与标准段（5）的横截面相同，外壁（12）的形状为四个角倒成圆角的矩形，内壁（13）是外壁（12）向内偏移相同宽度的倒圆角矩形，外壁（12）和内壁（13）之间构成等厚的墩身（14），墩身（14）的内部为空腔（15），装配后的桥墩（3）内部形成空心，孔道（7）沿墩身（14）的一周设置，所述的标准段（5）高度为一定值，同一座桥梁的桥墩（3）的标准段（5）高度相同，所述的调节段（4）位于桥墩（3）的最下部，调节段（4）高度为 0.5～1.5 倍标准段（5）高度，以0.1～0.2倍标准段（5）高度为极差，以每一极差递增为一个规格，有若干个不同高度的调节段（4）预制构件，装配时采用一节合适高度的调节段（4）安装在承台（2）上，与承台（2）顶面标高结合调节桥墩（3）基底标高，所述的标准段（5）与调节段（4）、标准段（5）之间、标准段（5）与墩帽段（6）的连接为承插口连接，调节段（4）、标准段（5）、墩帽段（6）的下底面，外壁（12）和内壁（13）处边缘为承口（20），调节段（4）、标准段（5）的上顶面，外壁（12）和内壁（13）处为插口（21），插口（21）向墩身（14）中央偏移一个承口（20）的宽度，使承口（20）与插口（21）装配时正好吻合，凸起的承口（20）和插口（21），使上下两个墩身（14）的接缝处形成一个空槽（22），空槽（22）与孔道（7）相通。

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