CN111979894A - 一种钢立柱与混凝土承台连接结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢立柱与混凝土承台连接构造，属于桥梁工程预制拼装技术领域。该连接结构在钢立柱底部高强预应力锚栓连接基础上，采用内置式双层法兰板设计，此外承台内各分散的预埋组件设计成机构不可变整体。该连接方式双层法兰板设计增加传力锚固长度，降低了柱底应力集中；同时内置式法兰连接构造，简化承台构造，使关键连接构件与外界隔离，提高其耐久性，并可根据需要实现立柱安装的可逆操作；整体式预埋组件可以提高埋设精度，降低承台混凝土施工产生的扰动影响。该连接构造简单、便于施工，易于保证构件连接的质量，具有较好地推广价值。

Description

一种钢立柱与混凝土承台连接结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程预制拼装技术领域，具体地说是一种钢立柱与混凝土承台连接结构及其施工方法。

背景技术

立柱作为桥梁结构的主要受力构件，其承担着传递上部结构荷载至下部基础的作用。预制拼装桥梁结构具有施工便捷、质量稳定、对环境和交通影响小、良好的节能与环保等优点，目前已成为世界桥梁结构的主要发展趋势之一。

立柱采用预制拼装是近几年来较为前沿的施工工艺，主要用于场地受限，不能采用常规模板现浇的施工条件下，而采用工厂预制，现场吊装以加快施工进度，降低施工场地对现状交通的影响。钢立柱由于本身高强度，自重轻，构造简单等特点，在应用上可以作为预制混凝土立柱的有利补充。

近年以来，钢立柱已普遍应用于实际工程中，但是与其连接的基础多仍采用混凝土形式，钢立柱与承台的连接节点成为这一类型结构的设计重点。目前现有的钢立柱柱底连接形式，多采用外置的单层法兰结构，同时加以外包混凝土包封以达到锚栓耐久性的要求；同时，承台内预埋组件多采用分散式的安装方式，在承台浇筑与混凝土振捣过程中，较难保证各预埋组件的安装精度要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种耐久性高、便于控制预埋精度、施工速度快的钢立柱与混凝土承台连接结构，从连接的构造设计为创新点，达到构件的连接施工与使用功能要求，降低施工现场安装难度，提高连接的耐久性、可实施性、施工的可逆性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢立柱与混凝土承台连接结构，包括预埋在混凝土承台内的整体式预埋件，所述整体式预埋件包括下锚固板，上承压板和高强锚栓，下锚固板和上承压板对应位置设有抗剪连接件，以传递立柱底剪力，下锚固板和上承压板对应的抗剪连接件之间通过交叉斜撑连接，高强锚栓外套设有金属波纹管，高强锚栓穿过下锚固板和上承压板至混凝土承台上方，钢立柱柱脚设有法兰板，法兰板上设有与高强锚栓配合的锚栓孔，吊装钢立柱至混凝土承台上方，并使得混凝土承台内整体式预埋件的高强锚栓穿入法兰板的锚栓孔，张拉高强锚栓后在金属波纹管内压浆。

进一步地，高强锚栓在承台内部埋设长度不小于35D，D为锚栓直径，可以满足预拉力的在承台内部的传递与扩散，使承台与预埋件连接为可靠整体。

进一步地，上承压板的抗剪连接件上设置钢筋后穿孔，以便于横穿承台顶面的抗剪钢筋，既可增加整体式锚固件定位锚固精度，也有助于构件之间的抗剪承载力。

进一步地，钢立柱设有上法兰板和下法兰板，上法兰板和下法兰板设置于钢立柱内部，上法兰板和下法兰板的间距500~650mm，上法兰板和下法兰板上均设有锚栓孔，锚栓孔最小间距200mm，在钢立柱最小尺寸不小于1.6mx1.2m条件下，可以满足钢立柱内部张拉预应力施工操作空间要求。

进一步地，高强锚栓外包金属波纹管，并在张拉完成后灌注高强度砂浆。

本发明的另一目的是提供一种连接可靠、现场工作量小、施工速度快的钢立柱与承台连接施工方法，利用高强锚栓提供强大的预拉力，以及埋设于承台内部预埋件可以有效的进行应力扩散，使得承台与钢立柱连接为整体。

为了实现上述施工方法，本发明的技术方案如下：一种钢立柱与混凝土承台连接结构的施工方法，包括以下步骤：

A现场绑扎承台钢筋，整体式预埋件定位于承台钢筋中，并通过临时点焊固定，所述整体式预埋件包括高强锚栓，高强锚栓外套设有金属波纹管，所述高强螺栓上端伸出至混凝土承台上方；

B浇筑承台混凝土，承台顶上承压板设置振捣孔，方便承台混凝土内部混凝土的浇筑与振捣；

C钢立柱柱脚法兰对孔安装，钢立柱柱脚设有双层法兰板，双层法兰板上均设有与高强锚栓配合的锚栓孔，吊装钢立柱至混凝土承台上方，并使得混凝土承台内预埋组件的高强锚栓穿入法兰板的锚栓孔；

D钢立柱内部实施高强锚栓张拉施工，并对金属波纹管进行压浆，柱脚1.6~1.8m范围立柱加劲肋后焊；锚栓张拉作业区在高强锚栓张拉完成后，钢立柱加劲嵌补段补焊。

进一步地，所述整体式预埋件包括下锚固板，上承压板和高强锚栓，下锚固板和上承压板对应位置设有抗剪连接件，以传递立柱底剪力，下锚固板和上承压板对应的抗剪连接件之间通过交叉斜撑连接，下锚固板和上承压板设有对应的锚栓孔，高强锚栓穿过下锚固板和上承压板至混凝土承台上方。

进一步地，上承压板的抗剪连接件上设置钢筋后穿孔，步骤A中的整体式预埋件定位于承台钢筋中，首先利用下锚固板初步定位整体式预埋组件；其次利用上承压板的抗剪连接件开设的钢筋后穿孔，横穿抗剪钢筋，并利用其进一步精确定位预埋组件。

本发明利用与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

一、双层法兰板设置于钢立柱内部，取消承台外包封设计。钢立柱内部密闭环境可以保证连接件的强度与耐久性要求。同时，钢立柱内部无需灌注混凝土，后期可根据需要对钢立柱拆除与维修等可逆施工

二、双层法兰板设计，增加了高强锚栓的传力锚固长度，利于预拉力应力扩散，减少钢立柱柱脚应力集中。同时，同时，双层法兰板设计可以在保证承台预埋承压板水平度的前提下，严格保证立柱的垂直度，减免了钢立柱二次调整的工作。

三、预埋组件采用整体设计，整体式预埋件可以加强各个组件之间联系，增加结构的整体性，使各分散组成部分联系为机构不可变的整体，便于现场施工与安装定位，提高预埋件埋设精度，降低承台混凝土施工和振捣过程中，对预埋件的埋设精度的影响，同时提高了预埋组件抵抗施工振动导致变位的能力，从构造上保证预埋件的安装精度。

附图说明

图1为本发明一实施例的钢立柱与混凝土承台连接结构的断面示意图。

图2为本发明一实施例的钢立柱与混凝土承台连接结构的断面示意图（整体式预埋组件）。

图3为本发明一实施例的上法兰板以及法兰板加劲的示意图。

图4为上法兰板的俯视图。

图中：1-上法兰板；2-下法兰板；3-上承压板；4-下锚固板；5-抗剪连接件；6-交叉斜撑；7-高强锚栓；8-金属波纹管；9-法兰板加劲；10-立柱加劲板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的钢立柱与混凝土承台连接结构进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，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、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

下面结合图1~图3详细说明本发明的钢立柱与混凝土承台连接结构的组成。

一种钢立柱与混凝土承台连接结构，包括预埋在混凝土承台内的整体式预埋件，所述整体式预埋件包括下锚固板4，上承压板3和高强锚栓7，下锚固板4和上承压板3对应位置设有抗剪连接件5，以传递立柱底剪力，下锚固板4和上承压板3对应的抗剪连接件5之间通过交叉斜撑6连接，高强锚栓7穿过下锚固板4和上承压板3至混凝土承台上方，钢立柱柱脚设有上法兰板1和下法兰板2，上法兰板1和下法兰板2上均设有与高强锚栓配合的锚栓孔，吊装钢立柱至混凝土承台上方，并使得混凝土承台内整体式预埋件的高强锚栓7穿入上法兰板1和下法兰板2的锚栓孔，张拉高强锚栓后在高强锚栓管道内压浆。

如图1所示，钢立柱柱脚采用双层法兰板（上法兰板1；下法兰板2）设计，法兰板设置于钢立柱内侧，张拉作业区立柱加劲板10后焊。高强锚栓7在承台内部外包金属波纹管8，传力锚固端位于承台底部的下锚固板4上。钢立柱底双层法兰板高580mm，高强锚栓外露长度740mm。

如图2所示，整体式锚固件由上承压板3、下锚固板4、抗剪连接件5、交叉斜撑6四部分组成。上承压板3的抗剪连接件5上设置钢筋后穿孔，以便于横穿承台顶面的抗剪钢筋，这样既可增加整体式锚固件定位锚固精度，也有助于构件之间的抗剪承载力。

如图3所示，高强锚栓7在张拉锚固端的上法兰板的设计，锚栓孔间距200mm，上法兰板加劲200mm。

上法兰板1、下法兰板2、上承压板3和下锚固板4均设置锚栓孔，锚栓孔间距200mm，锚栓从上向下依次穿越；锚栓孔沿上述四块板件环向设置；上法兰板1与下法兰板2之间对应设置法兰板加劲9；立柱加劲焊接在上法兰板上，在平面位置上与法兰板加劲是重合的。详见图4。

具体操作如下：1、首先绑扎承台钢筋，利用下锚固板初步定位整体式预埋组件；其次利用上承压板的抗剪连接件开孔，横穿抗剪钢筋，并利用其进一步精确定位预埋组件；2、浇筑承台混凝土前，重新复测预埋上承压板水平度，并通过上承压板开孔，振捣混凝土。3、钢立柱吊装就位，法兰板对孔安装，保证钢立柱安装垂直度；4、钢立柱内部张拉高强锚栓，并进行管道压浆；5、钢立柱张拉作业区加劲肋补焊。

该连接方式连接可靠、构造简单、便于施工、后续施工等待时间短，易于保证预制构件连接的质量，具有较好地推广价值。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种钢立柱与混凝土承台连接结构，包括预埋在混凝土承台内的整体式预埋件，所述整体式预埋件包括下锚固板，上承压板和高强锚栓，下锚固板和上承压板对应位置设有抗剪连接件，以传递立柱底剪力，下锚固板和上承压板对应的抗剪连接件之间通过交叉斜撑连接，高强锚栓外套设有金属波纹管，高强锚栓穿过下锚固板和上承压板至混凝土承台上方，钢立柱柱脚设有法兰板，法兰板上设有与高强锚栓配合的锚栓孔，吊装钢立柱至混凝土承台上方，并使得混凝土承台内整体式预埋件的高强锚栓穿入法兰板的锚栓孔，张拉高强锚栓后在金属波纹管内压浆。

2.根据权利要求1所述的一种钢立柱与混凝土承台连接结构，其特征在于高强锚栓在承台内部埋设长度不小于35D，D为锚栓直径，可以满足预拉力的在承台内部的传递与扩散，使承台与预埋件连接为可靠整体。

3.根据权利要求1所述的一种钢立柱与混凝土承台连接结构，其特征在于高强锚栓外露长度700~800mm。

4.根据权利要求1所述的一种钢立柱与混凝土承台连接结构，其特征在于上承压板的抗剪连接件上设置钢筋后穿孔，以便于横穿承台顶面的抗剪钢筋，既可增加整体式锚固件定位锚固精度，也有助于构件之间的抗剪承载力。

5.根据权利要求1所述的一种钢立柱与混凝土承台连接结构，其特征在于钢钢立柱设有上法兰板和下法兰板，上法兰板和下法兰板设置于钢立柱内部，上法兰板和下法兰板的间距500~650mm，上法兰板和下法兰板上均设有锚栓孔，锚栓孔最小间距200mm。

6.一种钢立柱与混凝土承台连接结构的施工方法，包括以下步骤：

A现场绑扎承台钢筋，整体式预埋件定位于承台钢筋中，并通过临时点焊固定，所述整体式预埋件包括高强锚栓，高强锚栓外套设有金属波纹管，所述高强螺栓上端伸出至混凝土承台上方；

B浇筑承台混凝土，承台顶上承压板设置振捣孔，方便承台混凝土内部混凝土的浇筑与振捣；

C钢立柱柱脚法兰对孔安装，钢立柱柱脚设有双层法兰板，双层法兰板上均设有与高强锚栓配合的锚栓孔，吊装钢立柱至混凝土承台上方，并使得混凝土承台内预埋组件的高强锚栓穿入法兰板的锚栓孔；

D钢立柱内部实施高强锚栓张拉施工，并对金属波纹管进行压浆，柱脚1.6~1.8m范围立柱加劲肋后焊；锚栓张拉作业区在高强锚栓张拉完成后，钢立柱加劲嵌补段补焊。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于所述整体式预埋件包括下锚固板，上承压板和高强锚栓，下锚固板和上承压板对应位置设有抗剪连接件，以传递立柱底剪力，下锚固板和上承压板对应的抗剪连接件之间通过交叉斜撑连接，下锚固板和上承压板设有对应的锚栓孔，高强锚栓穿过下锚固板和上承压板至混凝土承台上方。

8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于上承压板的抗剪连接件上设置钢筋后穿孔，步骤A中的整体式预埋件定位于承台钢筋中，首先利用下锚固板初步定位整体式预埋组件；其次利用上承压板的抗剪连接件开设的钢筋后穿孔，横穿抗剪钢筋，并利用其进一步精确定位预埋组件。

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