CN112411362A - 一种桥墩及其施工方法、桥梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩及其施工方法、桥梁，其包括：承台结构、剪力键、墩柱以及盖梁；所述剪力键内部中空，且为环形结构，所述剪力键位于所述承台结构内部，且所述剪力键的外周面与所述承台结构的内周面连接，所述剪力键的内周面与墩柱的外周面连接，以防止所述承台结构、剪力键之间，和/或，剪力键、墩柱之间发生相对变形。其拼装迅速、施工便利，结构安全可靠，连接处质量高，可适用于8度以上高地震烈度区应用，同时施工成本低，适用面更广。

Description

一种桥墩及其施工方法、桥梁

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其涉及一种适用于铁路或轨道交通的桥墩及其施工方法、桥梁。

背景技术

现有技术中，铁路和轨道交通桥梁多为实体圬工桥墩，采用传统现场浇注混凝土的施工工艺，现场工作量大，其支架搭拆、钢筋绑扎、混凝土浇筑都会对环境和交通带来较大影响；此外现场浇注混凝土影响施工进度、质量控制困难、安全风险高，外观庞大、材料消耗大、美观性差。

目前桥梁桥墩结构的施工中，其盖梁与墩柱、墩柱与承台的连接多采用灌浆套筒或灌浆波纹管的装配化连接方案。但该种装配方式的灌浆密实性和实际连接效果总体评价较差，接缝处易存在薄弱环节，同时每组套筒造价偏高、安装工艺专业化要求较高、抗震能力仅适用于级别较低的6、7度区区域，其使用效果直接影响了装配化桥梁的经济性和推广价值。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种桥墩及其施工方法、桥梁，其拼装迅速、施工便利，结构安全可靠，连接处质量高，可适用于8度以上高地震烈度区应用，同时施工成本低，适用面更广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明技术方案的有益效果在于：

一方面，提供了一种桥墩，其包括：承台结构、剪力键、墩柱以及盖梁；

所述剪力键内部中空，且为环形结构，所述剪力键位于所述承台结构内部，且所述剪力键的外周面与所述承台结构的内周面连接，所述剪力键的内周面与墩柱的外周面连接，以防止所述承台结构、剪力键之间，和/或，剪力键、墩柱之间发生相对变形。

优选的，所述承台结构包括：至少一个预制管桩，

其底部伸入基坑面下方；垫层，其通过在基坑面浇筑混凝土形成，且所述预制管桩的顶部从所述垫层中伸出；以及承台主体，其通过在垫层表面浇筑混凝土形成，且所述预制管桩从所述垫层中伸出的部分伸入所述承台主体底部。

优选的，所述承台主体开设有至少一个预留槽，且所述预留槽的内周面上、周向开设有若干承台内环槽；

所述墩柱的外周面上、周向设置有若干墩柱外环凸部，且相邻两墩柱外环凸部之间形成有一墩柱外环凹槽，和/或，内周面上周向设置有若干墩柱内环凸部，且相邻两墩柱内环凸部之间形成有一墩柱内环凹槽。

优选的，所述剪力键具有与所述承台内环槽配合的剪力键外环部以及与所述墩柱外环凹槽配合的剪力键内环部。

优选的，所述桥墩还包括：填芯，其通过在墩柱内部先预埋填芯钢筋框架，然后向所述墩柱内部浇筑混凝土形成。

优选的，所述填芯具有与所述墩柱内环槽配合的填芯外环部。

优选的，所述盖梁包括：盖梁主体，其通过在预制场的模板内布置盖梁钢筋框架，再浇筑混凝土形成，且所述盖梁主体底面形成有若干安装槽；

所述墩柱内预埋有墩柱纵向筋以及与所述墩柱环形箍筋；每个墩柱对应嵌入所述盖梁

主体底面的一个安装槽内，且每个墩柱顶面伸出的墩柱纵向筋对应插入开设在安装槽内的插装槽中，再在插装槽内浇筑早强低收缩韧性材料，形成嵌入部。

优选的，所述盖梁还包括：填充部，其通过在盖梁主体内周面与墩柱外周面之间的空隙内填充早强低收缩韧性材料形成；

以及预制垫石，其设置在盖梁主体顶部，用于与其他桥梁结构接触。

还提供一种包含上述桥墩的桥梁。

还提供一种上述桥墩的施工方法，其包括如下步骤：

S1、将预制管桩运到现场，并在指定位置完成安装施工；

S2、开挖承台基坑到设计标高，在预制管桩上浇筑混凝土垫层，预埋填芯钢筋框架；

S3、在垫层表面现浇形成承台主体，并在承台主体上预留墩柱预留槽；且所述预制管桩从所述垫层中伸出的部分伸入所述承台主体底部；

S3、将墩柱吊装至预留槽内部进行安装，并调整墩柱的水平位置和垂直度，使墩柱轴线与预留槽共轴，以完成墩柱的安装；

S4、在墩柱外周面与承台主体内周面之间的区域浇筑混凝土形成所述剪力键，同时向所述墩柱内部浇筑混凝土形成填芯；

S5、吊装盖梁主体，使得墩柱的上端面墩柱纵向筋对应插入开设于盖梁主体的插装槽内，与墩柱环形箍筋、盖梁纵向筋、盖梁横向筋插空匹配实现盖梁定位，并在插装槽内浇筑混凝土形成嵌入部；

以及S6、在盖梁主体内周面与墩柱外周面之间的空隙内填充早强低收缩韧性材料形成填充部，以完成桥墩的装配。

本发明的桥墩及其施工方法、桥梁，其拼装迅速、施工便利，结构安全可靠，连接处质量高，可适用于8度以上高地震烈度区应用，同时施工成本低，适用面更广，其结合现代智能绿色拼装和数字化管理技术，应用墩梁一体化运输和拼装设备，可减少便道修建对环境干扰，突破实现对环保高要求区域开展无害化铁路建设能力，进一步提高工效、缩短工期，实现系统化设计、工厂化预制、装配化施工、数字化管理的工业化建设，其经济效益和社会效益明显。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明桥墩的纵断面图；

图2为本发明承台的纵断面图；

图3a本发明盖梁在一视角下的整体结构图；

图3b本发明盖梁在另一视角下的整体结构图

图3c为本发明盖梁的仰视图；

图4为本发明墩柱的布筋图；

图5为本发明盖梁横向筋的结构图；

图6为本发明填充部的纵断面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1-2所示，本发明的桥墩包括：承台结构100、剪力键200、墩柱300以及盖梁500；其中，所述剪力键200内部中空，且为环形结构，所述剪力键200位于所述承台结构100内部，且所述剪力键200的外周面与所述承台结构100的内周面连接，所述剪力键200的内周面与墩柱300的外周面连接，以防止所述承台结构100、剪力键200之间，和/或，剪力键200、墩柱300之间发生相对变形；本实施例中，墩柱300和/或盖梁500为预制件，且所述盖梁500装配在所述墩柱300上。

具体的，所述承台结构100包括：至少一个预制管桩1(优选为若干个)，其底部伸入基坑面下方，所述预制管桩1直径为500-2000mm(优选为1000-1500mm)；垫层2，其通过在基坑面浇筑混凝土(如C20混凝土)形成，且所述预制管桩1的顶部从所述垫层2中伸出；以及承台主体3，其通过在垫层2表面浇筑混凝土形成，且所述预制管桩1从所述垫层2中伸出的部分伸入所述承台主体3底部，同时，所述承台主体3开设有至少一个预留槽31(优选为2个)，且所述预留槽31的内周面上、周向开设有若干承台内环槽311。

所述墩柱300的外周面上、周向设置有若干墩柱外环凸部301，且相邻两墩柱外环凸部301之间形成有一墩柱外环凹槽3011，和/或，内周面上周向设置有若干墩柱内环凸部302，且相邻两墩柱内环凸部302之间形成有一墩柱内环凹槽3021。

施工时，先将预制管桩1运到现场，并按对应方法打入指定位置；预制管桩1施工完成后，开挖承台基坑到设计标高，浇筑混凝土垫层2，绑扎钢筋及安装模板，现浇形成承台主体3，且在承台主体3上预留墩柱预留槽31；然后将墩柱300吊装至预留槽31内部进行安装，并调整墩柱300的水平位置和垂直度，使墩柱300轴线与预留槽31共轴，随后临时固定，以完成墩柱300的初步安装；再在预留槽31中、墩柱300外周面与承台主体3内周面之间的区域浇筑早强低收缩韧性材料(如特制混凝土)，形成所述剪力键200，且所述剪力键200具有与所述承台内环槽311配合的剪力键外环部201以及与所述墩柱外环凹槽 3011配合的剪力键内环部202；然后回填基坑级配土，再施工其他部件。

由此，本实施例中的桥墩拼装迅速、施工便利，结构安全可靠，连接处质量高，且可通过内环槽/外环槽与内环部/外环部的对应配合，以形成类似螺纹连接的配合结构，以防止所述承台100、剪力键200、墩柱300相对运动及发生相对变形，保证桥墩墩身底部结构的稳固程度。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图2所示，所述桥墩还包括：填芯400，其通过在墩柱300内部先预埋填芯钢筋框架401，然后向所述墩柱300内部浇筑混凝土形成，且所述填芯400具有与所述墩柱内环槽3021配合的填芯外环部402；优选的，所述填芯400的高度为承台100高度的1～1.5倍。

由此，还可通过浇筑混凝土形成与墩柱内环槽3021配合的填芯外环部402，其同样为类似螺纹连接的配合结构，以进一步防止承台100、墩柱300、承台300发生相对运动。

实施例3：

本实施例与实施例1或2的不同之处仅在于，如图1,3a-3c，4-6所示，本实施例中的盖梁500包括：

盖梁主体501，其整体为预制的钢筋混凝土结构，具体的，所述盖梁主体501先通过在预制场的模板内布置盖梁钢筋框架，再浇筑混凝土形成，所述盖梁钢筋框架包括相交的盖梁纵向筋502和盖梁横向筋503(如图5所示，所述盖梁横向筋503包括U型部5031以及对应连接U型部5031两端的第一延伸部5032以及第二延伸部5033)，同时，所述盖梁主体501底面形成有若干(如2个)安装槽504；

同时，所述墩柱300内还预埋有墩柱纵向筋304以及与所述墩柱环形箍筋305，以加固墩柱300结构强度；每个墩柱300的顶部对应嵌入所述盖梁主体501底面的一个安装槽504内，且每个墩柱300顶面伸出的墩柱纵向筋304对应插入开设在安装槽504内的插装槽303中，调整盖梁主体501的水平位置和垂直度，使墩柱轴线与安装槽504共轴，随后临时固定，以完成盖梁主体501的初步安装；再在插装槽303内浇筑早强低收缩韧性材料 (如特制混凝土)，形成嵌入部505，由此实现盖梁主体501与所述墩柱300的装配；本实施例中，嵌入部505的数量与插装槽303的数量匹配，且所述嵌入部505的截面形状可以为弧形、矩形、正方形等形状；

填充部506，其通过在盖梁主体501内周面与墩柱300外周面之间的空隙内填充早强低收缩韧性材料(如特制混凝土)形成，以此使得墩柱300与盖梁主体501结合成牢固的整体；

以及预制垫石507，其设置在盖梁主体501顶部，用于与桥面支座等其他桥梁结构接触；

由此，可通过墩柱300顶部的嵌入部505和填充部506实现墩柱300与盖梁主体501的快速装配定位，确保墩柱300与盖梁500安装后顺桥向、横桥向的稳定，且使接缝处美观。

实施例4：

本实施例提供了一种包含实施例1-3任一项所述桥墩的桥梁。

实施例5：

本实施例还提供了一种实施例1或2所述桥墩的施工方法，其包括如下步骤：

S1、将预制管桩1运到现场，并在指定位置完成安装施工；

S2、开挖承台基坑到设计标高，在预制管桩1上浇筑混凝土垫层2，绑扎钢筋及安装模板，预埋填芯钢筋框架401；

S3、在垫层2表面现浇形成承台主体3，并在承台主体3上预留墩柱预留槽31；且所述预制管桩1从所述垫层2中伸出的部分伸入所述承台主体3底部；

S3、将墩柱300吊装至预留槽31内部进行安装，并调整墩柱300的水平位置和垂直度，使墩柱300轴线与预留槽31共轴，随后临时固定，以完成墩柱300的初步安装；

S4、在墩柱300外周面与承台主体3内周面之间的区域浇筑混凝土形成所述剪力键200，同时向所述墩柱300内部浇筑混凝土形成填芯400；

S5、吊装盖梁主体501，使得墩柱300的上端面墩柱纵向筋304对应插入开设于盖梁主体501的插装槽303内，与墩柱环形箍筋305、盖梁纵向筋502、盖梁横向筋503插空匹配实现盖梁定位，并在插装槽303内浇筑混凝土形成嵌入部505；

以及S6、在盖梁主体501内周面与墩柱300外周面之间的空隙内填充早强低收缩韧性材料(如特制混凝土)形成填充部506，完成桥墩的装配。

本发明相对于传统的现浇施工，其采用的墩柱300、盖梁500为预制件，可实现桥墩的快速拼装，且拼装完成后向墩柱内灌注混凝土形成填芯以及在预留槽内浇筑混凝土形成剪力键，且剪力键和/或墩柱不会发生相对运动，整体结构稳固，既能保证结构外表美观，满足运输、吊装的重量要求，又有利于降低施工难度和成本、提高施工速度，可使桥梁建设更环保、少干扰、更安全、高质量及低消耗，同时施工方便，有利于缩短工期，可推广应用至高铁、城市轨道、公路、市政等桥梁领域，具有广阔的应用空间。

需要说明的是，上述实施1-5中的技术特征可进行任意组合，组合而成的技术方案均属于本发明的保护范围。

综上所述，本发明中的提供一种装配式桥墩、桥梁及所述桥墩的施工方法，解决了现有施工方案接缝处易存在薄弱环节，造价偏高、安装工艺专业化要求较高、抗震能力仅适用于级别较低的6、7度区的重难点问题，其拼装迅速、施工便利，结构安全可靠，连接处质量高，可适用于8度以上高地震烈度区应用，同时施工成本低，适用面更广。结合现代智能绿色拼装和数字化管理技术，应用墩梁一体化运输和拼装设备，可减少便道修建对环境干扰，突破实现对环保高要求区域开展无害化铁路建设能力，进一步提高工效、缩短工期，实现系统化设计、工厂化预制、装配化施工、数字化管理的工业化建设，其经济效益和社会效益明显。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种桥墩，其特征在于，包括：承台结构、剪力键、墩柱以及盖梁；

所述剪力键内部中空，且为环形结构，所述剪力键位于所述承台结构内部，且所述剪力键的外周面与所述承台结构的内周面连接，所述剪力键的内周面与墩柱的外周面连接，以防止所述承台结构、剪力键之间，和/或，剪力键、墩柱之间发生相对变形。

2.如权利要求1所述的桥墩，其特征在于，所述承台结构包括：至少一个预制管桩，

其底部伸入基坑面下方；垫层，其通过在基坑面浇筑混凝土形成，且所述预制管桩的顶部从所述垫层中伸出；以及承台主体，其通过在垫层表面浇筑混凝土形成，且所述预制管桩从所述垫层中伸出的部分伸入所述承台主体底部。

3.如权利要求2所述的桥墩，其特征在于，所述承台主体开设有至少一个预留槽，

且所述预留槽的内周面上、周向开设有若干承台内环槽；

所述墩柱的外周面上、周向设置有若干墩柱外环凸部，且相邻两墩柱外环凸部之间形成有一墩柱外环凹槽，和/或，内周面上周向设置有若干墩柱内环凸部，且相邻两墩柱内环凸部之间形成有一墩柱内环凹槽。

4.如权利要求3所述的桥墩，其特征在于，所述剪力键具有与所述承台内环槽配合

的剪力键外环部以及与所述墩柱外环凹槽配合的剪力键内环部。

5.如权利要求3所述的桥墩，其特征在于，所述桥墩还包括：填芯，其通过在墩

柱内部先预埋填芯钢筋框架，然后向所述墩柱内部浇筑混凝土形成。

6.如权利要求5所述的桥墩，其特征在于，所述填芯具有与所述墩柱内环槽配合的

填芯外环部。

7.如权利要求5所述的桥墩，其特征在于，所述盖梁包括：

盖梁主体，其通过在预制场的模板内布置盖梁钢筋框架，再浇筑混凝土形成，且所述盖梁主体底面形成有若干安装槽；

所述墩柱内预埋有墩柱纵向筋以及与所述墩柱环形箍筋；每个墩柱对应嵌入所述盖梁

主体底面的一个安装槽内，且每个墩柱顶面伸出的墩柱纵向筋对应插入开设在安装槽内的插装槽中，再在插装槽内浇筑早强低收缩韧性材料，形成嵌入部。

8.如权利要求5所述的桥墩，其特征在于，所述盖梁还包括：填充部，其通过在盖梁主体内周面与墩柱外周面之间的空隙内填充早强低收缩韧性材料形成；

以及预制垫石，其设置在盖梁主体顶部，用于与其他桥梁结构接触。

9.一种包含权利要求1-8任一项所述桥墩的桥梁。

10.一种如权利要求7所述桥墩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将预制管桩运到现场，并在指定位置完成安装施工；

S2、开挖承台基坑到设计标高，在预制管桩上浇筑混凝土垫层，预埋填芯钢筋框架；

S3、在垫层表面现浇形成承台主体，并在承台主体上预留墩柱预留槽；且所述预制管

桩从所述垫层中伸出的部分伸入所述承台主体底部；

S3、将墩柱吊装至预留槽内部进行安装，并调整墩柱的水平位置和垂直度，使墩柱轴

线与预留槽共轴，以完成墩柱的安装；

S4、在墩柱外周面与承台主体内周面之间的区域浇筑混凝土形成所述剪力键，同时向

所述墩柱内部浇筑混凝土形成填芯；

S5、吊装盖梁主体，使得墩柱的上端面墩柱纵向筋对应插入开设于盖梁主体的插装槽

内，与墩柱环形箍筋、盖梁纵向筋、盖梁横向筋插空匹配实现盖梁定位，并在插装槽内浇筑混凝土形成嵌入部；

以及S6、在盖梁主体内周面与墩柱外周面之间的空隙内填充早强低收缩韧性材料形成

填充部，以完成桥墩的装配。

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