CN112301890B - 一种空心墩预制节段间连接装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空心墩预制节段间连接装置及施工方法，连接装置包括预埋钢板、U型钢筋、橡胶板、上/下连接钢板、上/下抗剪钢板和填板，预埋钢板预埋在预制节段内表面，U型钢筋焊接在预埋钢板上，一部分伸入预制节段内，一部分伸出预埋钢板，伸出部分上设置螺纹，通过连接螺栓将橡胶板、上/下连接钢板与预埋钢板相连。上、下预制节段拼装完成后，将上抗剪钢板与上连接钢板、下抗剪钢板与下连接钢板通过高强螺栓相连，再在上抗剪钢板、下抗剪钢板间塞入填板，通过高强螺栓将上抗剪钢板与下抗剪钢板进行连接。本发明连接装置满足预制节段拼装过程不同工序的需要，实现吊装、节段位置定位、节段线形调整、节段胶缝预压、临时锁定等功能。

Description

一种空心墩预制节段间连接装置及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁结构建筑技术领域，尤其涉及一种空心墩预制节段间连接装置及施工方法。

背景技术

在预制拼装建造领域，预制拼装空心墩广泛应用在公路、市政及一些跨海工程中，相比传统的现浇施工，免去了现场绑扎钢筋、搭拆模板、浇筑混凝土等工序，大大减少了现场工作量，加快了建造速度，提升了工程质量。

预制拼装空心墩由不同的预制节段组成，预制节段在工厂内制造完成后运送至现场进行拼装，拼装过程为核心施工环节，拼装施工的好坏直接关系到整体结构的线形、受力，拼装施工存在多个工序，一般包括吊装、节段位置定位、节段线形调整、节段胶缝预压、临时锁定等，吊装时一般需要在节段内预埋吊环或粗钢筋，吊装过程容易造成节段顶面与预埋件连接处破损；节段定位一般需要在墩柱上设置凹凸定位键，利用凹凸定位键的位置关系实现，定位键位于墩壁上不易观察，定位键间的对位比较困难；节段线形调整一般利用千斤顶实现，千斤顶需要在墩壁上设置临时反力座和顶升点，增加了辅助构造；节段胶缝预压指接缝间常采用环氧树脂胶连接，其粘结时需要施加一定的预压力，当节段自重提供的预压力不足时，常需要通过临时预应力进行张拉，需增设临时构造；当上下节段进行拼装时，在接缝未达到强度前，节段间无有效连接构造，存在失稳、晃动等风险，需要采用临时措施对其进行临时锁定，确保施工过程安全。

另外，预制节段间常在墩壁上设置混凝土凹凸剪力键，存在浇筑不密实、影响墩壁上钢筋或预应力布置、加工制造复杂、拼装难度大、无法更换等问题，影响节段间抗剪性能。因此，研发一种空心墩预制节段间连接装置及施工方法是个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种空心墩预制节段间连接装置及施工方法，本发明连接装置满足预制节段拼装过程不同工序的需要，实现吊装、节段位置定位、节段线形调整、节段胶缝预压、临时锁定等功能，并提供连接可靠、施工简便、后期可更换的节段间连接装置，做到永久构造与临时措施相结合。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种空心墩预制节段间连接装置，包括预埋钢板、U型钢筋、橡胶板、上连接钢板、下连接钢板、上抗剪钢板、下抗剪钢板和填板，所述预埋钢板预埋在每个预制节段内表面，位于上、下预制节段的拼接缝上方/下方，所述U型钢筋焊接在预埋钢板上，一部分伸入预制节段内，并与预制节段内钢筋进行连接，一部分伸出预埋钢板，伸出部分上设置螺纹，通过连接螺栓将橡胶板、上连接钢板/下连接钢板与预埋钢板相连，上、下预制节段拼装完成后，将上抗剪钢板与上连接钢板、下抗剪钢板与下连接钢板通过高强螺栓相连，再在所述上抗剪钢板与下抗剪钢板间塞入填板，并通过高强螺栓将上抗剪钢板与下抗剪钢板进行连接。

进一步的，所述上连接钢板和上抗剪钢板布设在上预制节段上，所述下连接钢板和下抗剪钢板布设在下预制节段上，所述上连接钢板/上抗剪钢板与下连接钢板/下抗剪钢板位于墩壁内侧相对应位置上，且设于上、下预制节段的拼接缝上、下侧。

进一步的，所述上连接钢板和下连接钢板由多个竖直和水平钢板拼接而成，通过竖直钢板与橡胶板、预埋钢板进行固定。

进一步的，所述上抗剪钢板和下抗剪钢板由多个竖直和水平钢板拼接而成，通过水平钢板与上连接钢板和下连接钢板进行固定。

进一步的，在所述填板上设预留孔，所述预留孔与上抗剪钢板和下抗剪钢板位置一致，在所述填板上设置防水粘接材料，连接完成后再通过防水粘接材料进行密封。

进一步的，所述填板上的预留孔与上连接钢板/下连接钢板、上抗剪钢板/下抗剪钢板上的预留孔在平面位置一一对应。

一种上述空心墩预制节段间连接装置的施工方法，其过程如下：

步骤一：在预制工厂内加工制造预制节段，并预埋U型钢筋和预埋钢板；

步骤二：安装橡胶板、上连接钢板和下连接钢板，通过连接螺栓固定在预制节段上；

步骤三：将吊装钢棒一端穿入连接钢板的预留孔，锚固在连接钢板上，通过吊装钢棒吊装预制节段；

步骤四：拆除吊装钢棒，将粗钢筋穿入上连接钢板上的预留孔中，并进行临时固定，吊装上方预制节段，通过粗钢筋的游离端与下连接钢板的预留孔进行定位，定位完成后进行拼装；

步骤五：拆除粗钢筋，安装千斤顶，千斤顶支撑在下连接钢板上，通过千斤顶顶升上连接钢板，调整上方预制节段线形；

步骤六：拆除千斤顶，将所述粗钢筋穿过上、下连接钢板的预留孔中，张拉粗钢筋，对拼接缝施加压力；并通过粗钢筋锚固端临时锁定住上、下连接钢板；

步骤七：拆除粗钢筋，通过高强螺栓将上抗剪钢板与上连接钢板、下抗剪钢板与下连接钢板进行连接；

步骤八：安装填板，通过高强螺栓将上抗剪钢板与下抗剪钢板进行连接；

步骤九：按上述同样方法安装其他节段间连接装置。

进一步的，在步骤三中，上连接钢板/下连接钢板与预制节段连接完成后，将吊装钢棒一端穿过预留孔，锚固在上连接钢板上，另一端与吊机相连，预制节段吊装时通过吊装钢棒吊装上连接钢板，进而实现对上预制节段的吊装。

相对于现有技术，本发明所述的一种空心墩预制节段间连接装置及其施工方法具有以下优势：

(1)通过本连接装置可实现对预制节段的吊装，无需在节段内预埋吊环和粗钢筋，避免吊装过程中损伤预制节段；

(2)通过本连接装置可实现对预制节段的定位，无需在节段内壁上设置定位键，易于观察和对位，保证定位精度；

(3)通过本连接装置可实现对预制节段的线形调整，为千斤顶提供临时反力座和顶升点，无需在节段上额外增加千斤顶的辅助构造，实现对预制节段位置的精调；

(4)通过本连接装置可实现对预制节段拼接缝的预压，无需增设临时构造，通过张拉粗钢筋实现为拼接缝提供压力，保证连接效果；

(5)通过本连接装置可实现对预制节段的临时锁定，无需增设临时锁定措施，确保施工过程安全；

(6)通过本连接装置可保证预制节段的抗剪性能，避免混凝土剪力键存在的浇筑不密实、影响墩壁上钢筋或预应力布置、加工制造复杂、拼装难度大、无法更换等问题，且构造简单、所需个数少，抗剪能力强。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明预制节段间连接装置俯视图；

图2是本发明预制节段间连接装置主视图；

图3是本发明预制节段间连接装置侧视图；

图4是本发明预制节段间连接装置连接钢板安装前示意图(一)；

图5是本发明预制节段间连接装置连接钢板安装后示意图(二)，其中5-a是侧视图，5-b是主视图；

图6是本发明预制节段间连接装置吊装过程示意图，其中6-a是侧视图，6-b是主视图；

图7是本发明预制节段间连接装置定位过程示意图，其中7-a是侧视图，7-b是主视图；

图8是本发明预制节段间连接装置线形调整过程示意图，其中8-a是侧视图，8-b是主视图；

图9是本发明预制节段间连接装置预压及临时锁定过程示意图，其中9-a是侧视图，9-b是主视图；

图10是本发明预制节段间连接装置抗剪钢板安装示意图(一)，其中10-a是侧视图，10-b是主视图；

图11是本发明预制节段间连接装置抗剪钢板安装示意图(二)，其中11-a是侧视图，11-b是主视图。

附图标记说明：

1、预制节段；2、拼接缝；3、预埋钢板；4、U型钢筋；51、橡胶板；52、连接螺栓；61、上连接钢板；62、下连接钢板；71、上抗剪钢板；72、下抗剪钢板；8、填板；9、高强螺栓；10、预留孔；L1、吊装钢棒；L2、粗钢筋；L3、千斤顶；L4、粗钢筋锚固端。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-3所示，一种空心墩预制节段间连接装置，包括预埋钢板3、U型钢筋4、橡胶板51、上连接钢板61、下连接钢板62、上抗剪钢板71、下抗剪钢板72和填板8，所述预埋钢板3预埋在每个预制节段1内表面，位于上、下预制节段1的拼接缝2上方/下方，所述U型钢筋4焊接在预埋钢板3上，一部分伸入预制节段1内，并与预制节段1内钢筋进行连接，保证预埋钢板与预制节段间连接牢靠，一部分伸出预埋钢板3，伸出部分上设置螺纹，通过连接螺栓52将橡胶板51、上连接钢板61/下连接钢板62与预埋钢板3相连，从而将上/下连接钢板固定在预制节段上。上、下预制节段1拼装完成后，将上抗剪钢板71与上连接钢板61、下抗剪钢板72与下连接钢板62均通过高强螺栓9相连，再在所述上抗剪钢板71与下抗剪钢板72间塞入填板8，并通过高强螺栓9将上抗剪钢板71与下抗剪钢板72进行连接。当上、下预制节段间发生错动或滑移时，上/下连接钢板、上/下抗剪钢板以及相互之间的高强螺栓，将提供抗剪能力，保证连接牢靠。在所述填板8上设预留孔10，所述预留孔10与上抗剪钢板71和下抗剪钢板72位置一致，在所述填板上设置防水粘接材料，保证与上/下抗剪钢板间间隙得到填充，连接完成后再通过防水粘接材料进行密封。所述填板8上的预留孔10与上连接钢板61/下连接钢板62、上抗剪钢板71/下抗剪钢板72上的预留孔在平面位置一一对应。

所述上连接钢板61和上抗剪钢板71布设在上预制节段上，所述下连接钢板62和下抗剪钢板72布设在下预制节段上，所述上连接钢板61/上抗剪钢板71与下连接钢板62/下抗剪钢板72位于墩壁内侧相对应位置上，且设于上、下预制节段的拼接缝2上、下侧。所述上连接钢板61和下连接钢板62由多个竖直和水平钢板拼接而成，保证具有足够的强度和刚度，通过竖直钢板与橡胶板51、预埋钢板3进行固定。所述上抗剪钢板71和下抗剪钢板72由多个竖直和水平钢板拼接而成，保证具有足够的强度和刚度，通过水平钢板与上连接钢板61和下连接钢板62进行固定。

一种上述空心墩预制节段间连接装置的施工方法，其过程如下：

步骤一：在预制工厂内加工制造预制节段1，并预埋U型钢筋4和预埋钢板3；

步骤二：如图4-5所示，安装橡胶板51、上连接钢板61和下连接钢板62，通过连接螺栓52固定在预制节段1上；

步骤三：如图6所示，将吊装钢棒L1一端穿入连接钢板的预留孔，锚固在连接钢板上，通过吊装钢棒L1吊装预制节段1；

步骤四：如图7所示，拆除吊装钢棒L1，将粗钢筋L2穿入上连接钢板61上的预留孔10中，并进行临时固定，吊装上方预制节段1，通过粗钢筋L2的游离端与下连接钢板62的预留孔10进行定位，定位完成后进行拼装；

步骤五：如图8所示，拆除粗钢筋L2，安装千斤顶L3，千斤顶L3支撑在下连接钢板62上，通过千斤顶L3顶升上连接钢板61，调整上方预制节段1线形；

步骤六：如图9所示，拆除千斤顶L3，将所述粗钢筋L2穿过上、下连接钢板61和62的预留孔10中，张拉粗钢筋L2，对拼接缝2施加压力；并通过粗钢筋L2锚固端临时锁定住上、下连接钢板61和62；

步骤七：如图10所示，拆除粗钢筋L2，通过高强螺栓9将上抗剪钢板71与上连接钢板61、下抗剪钢板72与下连接钢板62进行连接；

步骤八：如图11所示，安装填板8，通过高强螺栓9将上抗剪钢板71与下抗剪钢板72进行连接；

步骤九：按上述同样方法安装其他节段间连接装置。

在步骤三中，上/下连接钢板与预制节段连接完成后，将吊装钢棒L1一端穿过预留孔，锚固在连接钢板上，另一端与吊机相连，预制节段吊装时通过吊装钢棒吊装连接钢板，进而实现对预制节段的吊装。

在步骤四中，粗钢筋L2穿入上连接钢板上的预留孔中，并进行临时固定，吊装上方预制节段进行拼装时，通过粗钢筋的游离端与下连接钢板的预留孔进行定位，并观察两者位置关系，当满足要求时再下放预制节段进行拼装，从而实现拼装时准确定位。

在步骤五中，千斤顶用以对预制节段高程进行调整，下连接钢板作为千斤顶反力座，上连接钢板作为千斤顶顶升点，通过千斤顶顶升和调整上连接钢板，进而移动预制节段，保证上方预制节段的高程和线形满足要求。

在步骤六中，上下节段位置调整完成后，将粗钢筋L2穿过上、下连接钢板的预留孔中，张拉粗钢筋，粗钢筋L2的压力作用在上、下连接钢板上，进而对拼接缝施加压力，保证拼接缝环氧树脂胶粘接效果。粗钢筋L2锚固端位于上、下连接钢板上，对上、下连接钢板进行临时锁定，保证两者不发生相对移动，进而保证预制节段在拼装过程中不发生失稳、晃动，保证拼装过程的安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空心墩预制节段间连接装置，其特征在于：包括预埋钢板、U型钢筋、橡胶板、上连接钢板、下连接钢板、上抗剪钢板、下抗剪钢板和填板，所述预埋钢板预埋在每个预制节段内表面，位于上、下预制节段的拼接缝上方/下方，所述U型钢筋焊接在预埋钢板上，一部分伸入预制节段内，一部分伸出预埋钢板，伸出部分上设置螺纹，通过连接螺栓将橡胶板、上连接钢板/下连接钢板与预埋钢板相连，上、下预制节段拼装完成后，上抗剪钢板与上连接钢板、下抗剪钢板与下连接钢板均通过高强螺栓相连，在所述上抗剪钢板与下抗剪钢板间塞入填板，并通过高强螺栓将上抗剪钢板与下抗剪钢板连接，所述上连接钢板和上抗剪钢板布设在上预制节段上，所述下连接钢板和下抗剪钢板布设在下预制节段上，所述上连接钢板/上抗剪钢板与下连接钢板/下抗剪钢板位于墩壁内侧相对应位置上，且设于上、下预制节段的拼接缝上、下侧，在所述填板上设有预留孔，所述预留孔与上抗剪钢板和下抗剪钢板位置一致，在所述填板上设置防水粘接材料，上抗剪钢板和下抗剪钢板连接完成后再通过防水粘接材料进行密封，伸入预制节段内的U型钢筋与预制节段内的钢筋相连。

2.根据权利要求1所述的一种空心墩预制节段间连接装置，其特征在于：所述上连接钢板和下连接钢板由多个竖直和水平钢板拼接而成，通过竖直钢板与橡胶板、预埋钢板固定。

3.根据权利要求2所述的一种空心墩预制节段间连接装置，其特征在于：所述上抗剪钢板和下抗剪钢板由多个竖直和水平钢板拼接而成，通过水平钢板与上连接钢板和下连接钢板固定。

4.根据权利要求1所述的一种空心墩预制节段间连接装置，其特征在于：所述填板上的预留孔与上连接钢板/下连接钢板、上抗剪钢板/下抗剪钢板上的预留孔在平面位置一一对应。

5.一种上述权利要求1-4任一项所述的空心墩预制节段间连接装置的施工方法，其特征在于，其施工过程如下：

步骤一：在预制工厂内加工制造预制节段，并预埋U型钢筋和预埋钢板；

步骤二：安装橡胶板、上连接钢板和下连接钢板，通过连接螺栓固定在预制节段上；

步骤三：将吊装钢棒一端穿入下连接钢板的预留孔，锚固在下连接钢板上，通过吊装钢棒吊装预制节段；

步骤四：拆除吊装钢棒，将粗钢筋穿入上连接钢板上的预留孔中，并进行临时固定，吊装上方预制节段，通过粗钢筋的游离端与下连接钢板的预留孔进行定位，定位完成后进行拼装；

步骤五：拆除粗钢筋，安装千斤顶，千斤顶支撑在下连接钢板上，通过千斤顶顶升上连接钢板，调整上方预制节段线形；

步骤六：拆除千斤顶，将所述粗钢筋穿过上、下连接钢板的预留孔中，张拉粗钢筋，对拼接缝施加压力；并通过粗钢筋锚固端临时锁定住上、下连接钢板；

步骤七：拆除粗钢筋，通过高强螺栓将上抗剪钢板与上连接钢板、下抗剪钢板与下连接钢板进行连接；

步骤八：安装填板，通过高强螺栓将上抗剪钢板与下抗剪钢板进行连接；

步骤九：按上述步骤一至步骤八的同样方法安装其他节段间连接装置。

6.根据权利要求5所述的空心墩预制节段间连接装置的施工方法，其特征在于：在步骤三中，上连接钢板/下连接钢板与预制节段连接完成后，将吊装钢棒一端穿过预留孔，锚固在上连接钢板上，另一端与吊机相连，预制节段吊装时通过吊装钢棒吊装上连接钢板，进而实现对上预制节段的吊装。

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