CN112176886B - 一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁建造与施工技术领域，尤其涉及预制桥墩的双钢套筒承插连接结构及其施工方法，包括：预制承台，顶部设置有槽洞；承插钢筒，承插钢筒位于槽洞中间，且局部突出于槽洞；波纹钢筒，固定设置在槽洞内壁；预制墩柱，部分设置在槽洞内，预制墩柱在槽洞内的部分，其外壁在竖直方向的截面为波浪形，预制墩柱底部设置有凹槽，承插钢筒部分位于凹槽内；高强灌浆料，填充于槽洞与凹槽内。本发明中，承插钢筒作为凸榫插入在预制承台和预制墩柱之间，有效的增加连接结构的稳定性，增强了约束，从而提高了抗震性能，对预制墩柱与预制承台固定的高强度灌浆料处于承插钢筒与波纹钢筒之间，且波纹钢筒和预制墩柱上为波浪形，提高了抗震性能。

Description

一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建造与施工技术领域，尤其涉及预制桥墩的双钢套筒承插连接结构及其施工方法。

背景技术

装配式混凝土结构，是以预制构件为主要受力构件经装配连接而成的混凝土结构，装配式混凝土结构时目前建筑结构发展的重要方向之一，它有利于我国建筑工业化的发展。与现场浇筑施工工法相比，装配式结构有利于绿色施工，节约能源和提高生产效率，还能降低粉尘、噪音的产生。

现有技术中，我国桥梁下部结构的桥墩施工大多采用现浇施工的方法，这种施工方法施工时需要对路面进行封堵，造成交通拥堵，环境污染，且施工工期长，施工质量无法保证，难以满足当今社会经济快速发展的需求，但是采用装配式混凝土结构，现有的桥墩与承台的连接处连接强度不够，抗震性能差。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构及其施工方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构及其施工方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，包括：

预制承台，所述预制承台顶部设置有槽洞，所述槽洞内壁在竖直方向的截面为波浪形；

承插钢筒，所述承插钢筒固定设置在所述预制承台内，所述承插钢筒位于所述槽洞中间，且局部突出于所述槽洞；

波纹钢筒，所述波纹钢筒固定设置在所述槽洞内壁，所述波纹钢筒与所述槽洞内壁相贴合；

预制墩柱，所述预制墩柱部分设置在所述槽洞内，且底部与所述槽洞底部留有空隙，所述预制墩柱在所述槽洞内的部分，其外壁在竖直方向的截面为波浪形，所述预制墩柱底部设置有凹槽，所述承插钢筒部分位于所述凹槽内，所述凹槽直径大于所述承插钢筒直径，所述预制墩柱直径小于所述槽洞直径；

高强灌浆料，所述高强度灌浆料填充于所述槽洞与所述凹槽内。

进一步地，所述承插钢筒包括：

外围套筒，所述外围套筒为空心圆柱体，所述套筒上设置有多个通孔，所述通孔位于所述承插钢筒在所述凹槽内的部分；

中心钢棒，所述中心钢棒设置于所述外围套筒中心；

钢筋锚固器，所述钢筋锚固器套设于所述中心钢棒，且沿所述中心钢棒长度延伸方向滑动，所述钢筋锚固器外围固定设置有多个螺纹套筒；

多个螺纹钢筋，多个所述螺纹钢筋穿过所述通孔，与所述螺纹套筒相配合，所述螺纹钢筋局部突出于所述外围套筒。

进一步地，所述螺纹钢筋为6个，且6个所述螺纹钢筋等间隔设置。

进一步地，所述钢筋锚固器与所述螺纹钢筋至少为两层。

进一步地，所述外围套筒在位于所述预制平台内的一端固定设置有端部锚板，所述端部锚板为圆环形，且直径大于所述外围套筒；所述外围套筒的外壁还固定设置有多个角钢，多个所述角钢位于所述承插钢筒位于所述预制承台内的部分。

进一步地，所述角钢为6个，且6个所述角钢等间隔设置。

进一步地，所述角钢与所述螺纹钢筋在竖直方向的投影之间夹角为0。

进一步地，所述角钢至少为两层。

进一步地，所述预制墩柱在所述预制承台内的深度为所述预制墩柱直径的70%~100%。

本发明还提供一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构的施工方法，包括如下步骤：

S1：完成承插钢筒与波纹钢筒的加工制作，其中，承插钢筒的加工方法为：在先在外围套筒上加工通孔，并焊接角钢；将钢筋锚固器套设在中心钢棒上，并将中心钢棒放置在外围套筒内，将螺纹钢筋穿过所述通孔与所述钢筋锚固器螺纹连接，且所述螺纹钢筋局部突出所述外围套筒；

S2：对预制承台进行预制工作，并将所述承插钢筒与所述波纹钢筒预埋在预制承台内，所述预制承台顶部留有槽洞，所述波纹钢筒与所述槽洞内壁相贴合，所述承插钢筒一部分位于所述预制承台内，一部分突出于所述槽洞，所述承插钢筒内灌满混凝土；

S3：对预制墩柱完成预制工作，并将所述预制墩柱下端且长度为所述预制墩柱直径的70%~100%的部分外壁预制成波浪形，且留有凹槽；

S4：将所述预制墩柱和预埋有所述承插钢筒与所述波纹钢筒的所述预制承台运输至现场，先安装所述预制承台，所述预制承台安装完成后，将所述预制墩柱对准所述承插钢筒，进行吊装就位，调整好所述预制墩柱的竖直度，并将所述预制墩柱插入所述槽洞内，同时，所述承插钢筒插入所述凹槽内，再对所述预制墩柱调整竖直度，并调整好临时稳固；

S5：将高强度灌浆料从所述预制墩柱与所述预制承台所留的缝隙中灌入，填满所述预制墩柱与所述预制承台以及所述承插钢筒与所述预制墩柱之间的空隙；

S6：自然养护一段时间后，撤掉所述临时稳固，施工完成。

本发明的有益效果为：本发明中通过设置预制承台、承插钢筒、波纹钢筒、预制墩柱和高强度灌浆料，承插钢筒作为凸榫插入在预制承台和预制墩柱之间，有效的增加预制墩柱与预制承台连接结构的稳定性，增强了约束，从而提高了其抗震性能，对预制墩柱与预制承台固定的高强度灌浆料处于承插钢筒与波纹钢筒之间，且波纹钢筒和预制墩柱上为波浪形，有效的增加了受力面积，更有利于竖向剪力的传递。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为承插钢筒的结构示意图；

图3为图2中沿A-A的断面图；

图4为中心钢板与钢筋锚固器的结构示意图；

图5为预制墩柱的结构示意图；

图6为预制承台的结构示意图。

附图标记：1、预制承台；11、槽洞；2、承插钢筒；21、外围套筒；211、端部锚板；212、角钢；22、中心钢棒；23、钢筋锚固器；24、螺纹钢筋；3、波纹钢筒；4、预制墩柱；41、凹槽；5、高强度灌浆料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至6所示：一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，包括：

预制承台1，预制承台1顶部设置有槽洞11，槽洞11内壁在竖直方向的截面为波浪形；

承插钢筒2，承插钢筒2固定设置在预制承台1内，承插钢筒2位于槽洞11中间，且局部突出于槽洞11；

波纹钢筒3，波纹钢筒3固定设置在槽洞11内壁，波纹钢筒3与槽洞11内壁相贴合；

预制墩柱4，预制墩柱4部分设置在槽洞11内，且底部与槽洞11底部留有空隙，预制墩柱4在槽洞11内的部分，其外壁在竖直方向的截面为波浪形，预制墩柱4底部设置有凹槽41，承插钢筒2部分位于凹槽41内，凹槽41直径大于承插钢筒2直径，预制墩柱4直径小于槽洞11直径；

高强灌浆料，高强度灌浆料5填充于槽洞11与凹槽41内。

通过设置预制承台1、承插钢筒2、波纹钢筒3、预制墩柱4和高强度灌浆料5，承插钢筒2作为凸榫插入在预制承台1和预制墩柱4之间，有效的增加预制墩柱4与预制承台1连接结构的稳定性增强了约束，从而提高了其抗震性能，对预制墩柱4与预制承台1固定的高强度灌浆料5处于承插钢筒2与波纹钢筒3之间，且波纹钢筒3和预制墩柱4上为波浪形，有效的增加了受力面积，更有利于竖向剪力的传递。

作为上述实施例的优选，承插钢筒2包括：

外围套筒21，外围套筒21为空心圆柱体，套筒上设置有多个通孔，通孔位于承插钢筒2在凹槽41内的部分；

中心钢棒22，中心钢棒22设置于外围套筒21中心；

钢筋锚固器23，钢筋锚固器23套设于中心钢棒22，且沿中心钢棒22长度延伸方向滑动，钢筋锚固器23外围固定设置有多个螺纹套筒；

多个螺纹钢筋24，多个螺纹钢筋24穿过通孔，与螺纹套筒相配合，螺纹钢筋24局部突出于外围套筒21。

通过设置外围套筒21、中心钢棒22、钢筋锚固器23和多个螺纹钢筋24，从而增加了预制墩柱4与预制承台1之间连接处的抗拉伸强度，有效增加连接的稳定性，增加抗震强度，增加了本发明的可靠性。

作为上述实施例的优选，螺纹钢筋24为6个，且6个螺纹钢筋24等间隔设置。

通过将螺纹钢筋24设置为6个，且6个螺纹钢筋24等间隔设置，从而保证了承插钢筒2对高强度灌浆料5增加抗拉强度的均衡性，防止某处受力不均，从而影响整体的抗震性能，增加了本发明的可靠性。

作为上述实施例的优选，钢筋锚固器23与螺纹钢筋24至少为两层。

通过将钢筋锚固器23与螺纹钢筋24设置为至少两层，从而可以有效增加抗震性能，具体层数可以根据预制墩柱4的直径来合理设置。

作为上述实施例的优选，外围套筒21在位于预制平台内的一端固定设置有端部锚板211，端部锚板211为圆环形，且直径大于外围套筒21；外围套筒21的外壁还固定设置有多个角钢212，多个角钢212位于承插钢筒2位于预制承台1内的部分。

通过在外围套筒21上设置端部锚板211，端部锚板211为圆环形，端部锚板211与外围套筒21可以为整体式一体加工，也可以采用焊接方式固定，在外围套筒21外壁还固定设置有多个角钢212，通过端部锚板211与角钢212的共同作用，从而增加承插钢筒2在预制承台1中连接的稳定性，有效的增加了整体的抗震性能，增加了本发明的可靠性。

作为上述实施例的优选，角钢212为6个，且6个角钢212等间隔设置。

通过将角钢212设置为6个，且6个角钢212等间隔设置，从而保证了承插钢筒2在预制承台1中的连接的均衡，且角钢212与螺纹钢筋24的数量保持一致，使得预制承台1和高强度灌浆料5上受力的一致性，从而增加了整体的抗震性能，增加了本发明的可靠性。

作为上述实施例的优选，角钢212与螺纹钢筋24在竖直方向的投影之间夹角为0。

通过将角钢212与螺纹钢筋24在竖直方向的投影之间的夹角设置为0，使得螺纹钢筋24和角钢212在竖直方向上位于一条线上，有效的增加了预制承台1与高强度灌浆料5上受力的一致性，从而增加了整体的抗震性能。

作为上述实施例的优选，角钢212至少为两层。

通过将角钢212设置为至少两层，可以有效增加承插钢筒2与预制承台1之间连接的稳定性，具体层数可以根据预制墩柱4的直径来合理设置。

作为上述实施例的优选，预制墩柱4在预制承台1内的深度为预制墩柱4直径的70%~100%。

通过将预制墩柱4在预制承台1内的深度为预制墩柱4直径的70%~100%，一方面，可以有效的增加预制墩柱4与预制承台1连接的稳定性，增加抗震性能，另一方面，避免预制墩柱4插入预制承台1深度过深，增加加工和施工难度，深度为预制墩柱4直径的70%~100%，可以在保证抗震性能的同时，有效减少加工和施工难度，增加了本发明的可靠性。

一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构的施工方法，包括如下步骤：

S1：完成承插钢筒2与波纹钢筒3的加工制作，其中，承插钢筒2的加工方法为：在先在外围套筒21上加工通孔，并焊接角钢212；将钢筋锚固器23套设在中心钢棒22上，并将中心钢棒22放置在外围套筒21内，将螺纹钢筋24穿过通孔与钢筋锚固器23螺纹连接，且螺纹钢筋24局部突出外围套筒21；

S2：对预制承台1进行预制工作，并将承插钢筒2与波纹钢筒3预埋在预制承台1内，预制承台1顶部留有槽洞11，波纹钢筒3与槽洞11内壁相贴合，承插钢筒2一部分位于预制承台1内，一部分突出于槽洞11，承插钢筒2内灌满混凝土；

S3：对预制墩柱4完成预制工作，并将预制墩柱4下端且长度为预制墩柱4直径的70%~100%的部分外壁预制成波浪形，且留有凹槽41；

S4：将预制墩柱4和预埋有承插钢筒2与波纹钢筒3的预制承台1运输至现场，先安装预制承台1，预制承台1安装完成后，将预制墩柱4对准承插钢筒2，进行吊装就位，调整好预制墩柱4的竖直度，并将预制墩柱4插入槽洞11内，同时，承插钢筒2插入凹槽41内，再对预制墩柱4调整竖直度，并调整好临时稳固；

S5：将高强度灌浆料5从预制墩柱4与预制承台1所留的缝隙中灌入，填满预制墩柱4与预制承台1以及承插钢筒2与预制墩柱4之间的空隙；

S6：自然养护一段时间后，撤掉临时稳固，施工完成。

本方法在保证预制桥墩增加抗震能力的同时，具有减小承插深度，降低材料用料，施工较为简单，有利于绿色施工，节约能源和提高生产效率，还能降低粉尘、噪音的产生的优点。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，包括：

预制承台(1)，所述预制承台(1)顶部设置有槽洞(11)，所述槽洞(11)内壁在竖直方向的截面为波浪形；

承插钢筒(2)，所述承插钢筒(2)固定设置在所述预制承台(1)内，所述承插钢筒(2)位于所述槽洞(11)中间，且局部突出于所述槽洞(11)；

波纹钢筒(3)，所述波纹钢筒(3)固定设置在所述槽洞(11)内壁，所述波纹钢筒(3)与所述槽洞(11)内壁相贴合；

预制墩柱(4)，所述预制墩柱(4)部分设置在所述槽洞(11)内，且底部与所述槽洞(11)底部留有空隙，所述预制墩柱(4)在所述槽洞(11)内的部分，其外壁在竖直方向的截面为波浪形，所述预制墩柱(4)底部设置有凹槽(41)，所述承插钢筒(2)部分位于所述凹槽(41)内，所述凹槽(41)直径大于所述承插钢筒(2)直径，所述预制墩柱(4)直径小于所述槽洞(11)直径；

高强度灌浆料(5)，所述高强度灌浆料(5)填充于所述槽洞(11)与所述凹槽(41)内；

所述承插钢筒(2)包括：

外围套筒(21)，所述外围套筒(21)为空心圆柱体，所述套筒上设置有多个通孔，所述通孔位于所述承插钢筒(2)在所述凹槽(41)内的部分；

中心钢棒(22)，所述中心钢棒(22)设置于所述外围套筒(21)中心；

钢筋锚固器(23)，所述钢筋锚固器(23)套设于所述中心钢棒(22)，且沿所述中心钢棒(22)长度延伸方向滑动，所述钢筋锚固器(23)外围固定设置有多个螺纹套筒；

多个螺纹钢筋(24)，多个所述螺纹钢筋(24)穿过所述通孔，与所述螺纹套筒相配合，所述螺纹钢筋(24)局部突出于所述外围套筒(21)。

2.根据权利要求1所述的预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，所述螺纹钢筋(24)为6个，且6个所述螺纹钢筋(24)等间隔设置。

3.根据权利要求1所述的预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，所述钢筋锚固器(23)与所述螺纹钢筋(24)至少为两层。

4.根据权利要求3所述的预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，所述外围套筒(21)在位于所述预制承台内的一端固定设置有端部锚板(211)，所述端部锚板(211)为圆环形，且直径大于所述外围套筒(21)；所述外围套筒(21)的外壁还固定设置有多个角钢(212)，多个所述角钢(212)位于所述承插钢筒(2)位于所述预制承台(1)内的部分。

5.根据权利要求4所述的预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，所述角钢(212)为6个，且6个所述角钢(212)等间隔设置。

6.根据权利要求5所述的预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，所述角钢(212)与所述螺纹钢筋(24)在竖直方向的投影之间夹角为0。

7.根据权利要求6所述的预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，所述角钢(212)至少为两层。

8.根据权利要求3所述的预制桥墩的双钢套筒承插连接结构，其特征在于，所述预制墩柱(4)在所述预制承台(1)内的深度为所述预制墩柱(4)直径的70%~100%。

9.一种预制桥墩的双钢套筒承插连接结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：完成承插钢筒(2)与波纹钢筒(3)的加工制作，其中，承插钢筒(2)的加工方法为：在先在外围套筒(21)上加工通孔，并焊接角钢(212)；将钢筋锚固器(23)套设在中心钢棒(22)上，并将中心钢棒(22)放置在外围套筒(21)内，将螺纹钢筋(24)穿过所述通孔与所述钢筋锚固器(23)螺纹连接，且所述螺纹钢筋(24)局部突出所述外围套筒(21)；

S2：对预制承台(1)进行预制工作，并将所述承插钢筒(2)与所述波纹钢筒(3)预埋在预制承台(1)内，所述预制承台(1)顶部留有槽洞(11)，所述波纹钢筒(3)与所述槽洞(11)内壁相贴合，所述承插钢筒(2)一部分位于所述预制承台(1)内，一部分突出于所述槽洞(11)，所述承插钢筒(2)内灌满混凝土；

S3：对预制墩柱(4)完成预制工作，并将所述预制墩柱(4)下端且长度为所述预制墩柱(4)直径的70%~100%的部分外壁预制成波浪形，且留有凹槽(41)；

S4：将所述预制墩柱(4)和预埋有所述承插钢筒(2)与所述波纹钢筒(3)的所述预制承台(1)运输至现场，先安装所述预制承台(1)，所述预制承台(1)安装完成后，将所述预制墩柱(4)对准所述承插钢筒(2)，进行吊装就位，调整好所述预制墩柱(4)的竖直度，并将所述预制墩柱(4)插入所述槽洞(11)内，同时，所述承插钢筒(2)插入所述凹槽(41)内，再对所述预制墩柱(4)调整竖直度，并调整好临时稳固；

S5：将高强度灌浆料(5)从所述预制墩柱(4)与所述预制承台(1)所留的缝隙中灌入，填满所述预制墩柱(4)与所述预制承台(1)以及所述承插钢筒(2)与所述预制墩柱(4)之间的空隙；

S6：自然养护一段时间后，撤掉所述临时稳固，施工完成。

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