CN112962430A - 一种装配式可更换桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式可更换桥墩，桥梁下部结构与基础自上而下依次为盖梁、上节段桥墩、下节段桥墩、承台、桩基，所述盖梁与上节段桥墩之间采用上连接装置连接，所述上节段桥墩与下节段桥墩之间采用节段连接装置连接，所述下节段桥墩与承台之间采用下连接装置连接，所述承台与桩基现浇为整体，所述上连接装置、节段连接装置、下连接装置均由上连接件、下连接件、锚杆、螺母组成，本发明设计巧妙，既可实现装配式桥墩现场零浇筑，又可实现震后出现塑性铰桥墩的更换，可广泛应用于桥梁快速化建造与拆除。

Description

一种装配式可更换桥墩

技术领域

本发明涉及一种桥墩连接方式，特别是一种双柱墩与盖梁及承台的连接方式。

背景技术

随着城市建设规模的不断扩大，路网密度逐渐增加，新建道路施工将对既有交通造成显著影响。桥梁作为控制性工程，制约着新建道路的工期。因此，从降低对交通影响的角度出发，应重点研究桥梁快速化建造技术。

预制装配桥墩技术是指将桥墩在工厂预制、现场装配的一种新型施工技术，旨在实现桥梁构件的“积木式”施工。该技术的关键环节是对桥墩两端与盖梁、承台接缝的处理。常用的连接方式可分为钢筋灌浆连接和混凝土灌缝连接，前者是将接缝处的钢筋通过灌浆连为一体，而混凝土保持干接触，后者是将桥墩混凝土插入盖梁或承台中，并将其缝隙采用浇筑混凝土的方式进行连接。可以看出，上述两类连接方式均存在现场湿作业，客观上延长了现场作业时间，同时因浇筑时间不同，新旧材料间将产生力学行为不协调的问题。另一方面，预制装配桥墩的抗震性能等同现浇，存在震后塑性铰区难以修复的问题，客观上限制了预制装配桥墩在高烈度区的应用。因此，如何减小现场湿作业带来的不利影响，以及如何快速修复桥墩塑性铰，值得深入研究。

综上所述，目前装配式桥墩的连接方式及塑性铰区修复方法均存在较大的改善空间，因此有必要开发一种新型的装配式桥墩。

发明内容

鉴于既有装配式桥墩连接方式存在的现场浇筑问题和震后塑性铰区不易修复问题，本发明从现场零浇筑及塑性铰可更换的角度出发，公开了一种装配式可更换桥墩，可广泛应用于桥梁快速化建造与拆除。

本申请为解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种装配式可更换桥墩，桥梁下部结构与基础自上而下依次为盖梁、上节段桥墩、下节段桥墩、承台、桩基，所述盖梁与上节段桥墩之间采用上连接装置连接，所述上节段桥墩与下节段桥墩之间采用节段连接装置连接，所述下节段桥墩与承台之间采用下连接装置连接，所述承台与桩基现浇为整体；

所述上连接装置、节段连接装置和下连接装置具有相同的结构，均由上连接件、下连接件、锚杆和螺母组成，所述上连接件为四周具有环状凸起的盘状结构，所述下连接件的凸起部分适配在盘状结构的凹槽内，所述锚杆穿过所述上连接件的环状凸起并通过螺母将下连接件固定；

对于上连接装置，其上连接件预埋在盖梁底面，通过焊接钢筋与盖梁连接，其下连接件预埋在上节段桥墩顶面，与上节段桥墩的主筋和箍筋采用焊接；

对于节段连接装置，其上连接件预埋在上节段桥墩底面，与上节段桥墩的主筋和箍筋采用焊接，其下连接件预埋在下节段桥墩顶面，与下节段桥墩的主筋和箍筋采用焊接；

对于下连接装置，其上连接件预埋在下节段桥墩底面，与下节段桥墩的主筋和箍筋采用焊接，其下连接件预埋在承台顶面，通过焊接钢筋与承台连接；

对于圆形墩，所述锚杆穿过上连接件外圈挡板，旋入下连接件预留孔后，采用螺母固定；对于矩形墩，所述锚杆穿过上连接件外圈挡板和下连接件后采用螺母固定。

进一步地，上连接件、下连接件与桥墩主筋采用T型接头连接，与桥墩箍筋采用角焊缝连接，与焊接钢筋采用角焊缝连接。

进一步地，节段连接装置设置的数量应根据桥墩高度及运输条件确定。

进一步地，盖梁、上节段桥墩、下节段桥墩均采用工厂预制、现场拼装的方式施工。

进一步地，盖梁在工厂预制时，与上连接装置的上连接件形成整体。

进一步地，上节段桥墩在工厂预制时，与上连接装置的下连接件、节段连接装置的上连接件形成整体。

进一步地，下节段桥墩在工厂预制时，与节段连接装置的下连接件、下连接装置的上连接件形成整体。

进一步地，承台在现场浇筑时，应预埋下连接装置的下连接件。

另一方面，本申请还保护根据上述之一所述的一种装配式可更换桥墩的安装方法，所述方法包括以下步骤：

第1步：现场浇筑桩基与承台；

第2步：工厂预制盖梁、上节段桥墩、下节段桥墩，并运输至施工现场；

第3步：吊装下节段桥墩，将下连接装置的上连接件放置在下连接装置的下连接件之上，插入锚杆，拧紧螺母，完成下节段桥墩的安装；

第4步：吊装上节段桥墩，将节段连接装置的上连接件放置在节段连接装置的下连接件之上，插入锚杆，拧紧螺母，完成上节段桥墩的安装；

第5步，吊装盖梁，将上连接装置的上连接件放置在上连接装置的下连接件之上，插入锚杆，拧紧螺母，完成盖梁的安装；

第6步：吊装上部结构，施工桥面系，全桥施工完成。

另一方面，本申请还保护根据上述之一所述的一种装配式可更换桥墩的桥墩更换方法，所述方法包括以下步骤：

第1步：工厂预制新上节段桥墩、新下节段桥墩，在现场采用新节段连接装置将其拼接为新桥墩；

第2步：设置临时支架，对桥梁上部结构及盖梁进行支承；

第3步：设置临时防倾覆措施，对原上节段桥墩、原下节段桥墩进行约束；

第4步：在原上连接装置位置处，旋出螺母，取出锚杆，切除上连接件在顺桥向的单侧挡板；在原下连接装置位置处，旋出螺母，取出锚杆，切除上连接件在顺桥向的同向单侧挡板；拆除临时防倾覆措施，将原上节段桥墩、原下节段桥墩沿顺桥向缓慢推出并移除；在原节段连接装置位置处，旋出螺母，取出锚杆，对原上节段桥墩、原下节段桥墩进行分离；

第5步：吊装新桥墩，沿顺桥向缓慢就位；焊接上连接装置位置处原上连接件的单侧挡板，插入新锚杆，拧紧新螺母；焊接下连接装置位置处新上连接件的单侧挡板，插入新锚杆，拧紧新螺母；

第6步：拆除临时支架，完成桥墩的更换。

本发明设计巧妙，既可实现装配式桥墩现场零浇筑，又可实现震后出现塑性铰桥墩的更换，可广泛应用于桥梁快速化建造与拆除。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为一种装配式可更换桥墩的横桥向布置图。

图2为一种装配式可更换桥墩的顺桥向布置图。

图3为一种装配式可更换桥墩的连接装置立面图(圆形墩)。

图4为一种装配式可更换桥墩的连接装置平面图(圆形墩)。

图5为一种装配式可更换桥墩的连接装置横桥向布置图(矩形墩)。

图6为一种装配式可更换桥墩的连接装置顺桥向布置图(矩形墩)。

图7为一种装配式可更换桥墩的连接装置平面图(矩形墩)。

图8为一种装配式可更换桥墩的上连接件与桥墩主筋连接立面图。

图9为一种装配式可更换桥墩的下连接件与桥墩主筋连接立面图。

图10为一种装配式可更换桥墩的连接件与桥墩箍筋连接平面图(圆形墩)。

图11为一种装配式可更换桥墩的连接件与桥墩箍筋连接平面图(矩形墩)。

图12为一种装配式可更换桥墩的连接件与盖梁或承台连接平面图(圆形墩)。

图13为一种装配式可更换桥墩的连接件与盖梁或承台连接平面图(矩形墩)。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请发明人通过研究发现：在预制装配技术中，桥墩的顶部与盖梁连接，底部与承台连接，对于较高的桥墩有可能进行分段，于是在连接处将形成一道接缝，对接缝处理方式的不同将造成结构力学性能的不同。接缝处理的理想状态是等同现浇，具体实现方式各异。通过分析现浇结构的桥墩-盖梁、桥墩-承台、桥墩节段间节点可知，三种种节点均为固结约束。因此，预制装配桥墩需要满足节点固结约束后，方有可能实现等同现浇。固结约束需要对节点的三个平动自由度和三个转动自由度进行约束，对于有界面的构件，可采用挡块、连杆等方式约束平动自由度及扭转自由度，采用平面接触方式约束沿水平方向的两个转动自由度。具体实施时，可采用钢构件代替混凝土构件，以避免现场湿作业环节。另一方面，塑性铰是发挥桥墩延性的主要措施，对于桥梁延性抗震必不可少。但是，塑性铰震后修复是一大难题。为解决该难题，或者说避免该难题，可以采用更换桥墩的方式。无独有偶，预制装配技术为更换桥墩提供了便利。综上，从避免现场湿作业和更换桥墩的角度出发，提出了一种装配式可更换桥墩。

在本申请实施例中，本发明的一种装配式可更换桥墩，桥梁下部结构与基础自上而下依次为盖梁1、上节段桥墩2、下节段桥墩3、承台4、桩基5，所述盖梁1与上节段桥墩2之间采用上连接装置10连接，所述上节段桥墩2与下节段桥墩3之间采用节段连接装置20连接，所述下节段桥墩3与承台4之间采用下连接装置30连接，所述承台4与桩基5现浇为整体；所述上连接装置10、节段连接装置20、下连接装置30均由上连接件11、下连接件12、锚杆13、螺母14组成；对于上连接装置10，所述上连接件11预埋在盖梁1底面，通过焊接钢筋19与盖梁1连接，所述下连接件12预埋在上节段桥墩2顶面，与上节段桥墩2的主筋15和箍筋17采用焊接；对于节段连接装置20，所述上连接件11预埋在上节段桥墩2底面，与上节段桥墩2的主筋15和箍筋17采用焊接，所述下连接件12预埋在下节段桥墩3顶面，与下节段桥墩3的主筋15和箍筋17采用焊接；对于下连接装置30，所述上连接件11预埋在下节段桥墩3底面，与下节段桥墩3的主筋15和箍筋17采用焊接，所述下连接件12预埋在承台4顶面，通过焊接钢筋19与承台4连接；对于圆形墩，所述锚杆13穿过上连接件11外圈挡板，旋入下连接件12预留孔后，采用螺母14固定，对于矩形墩，所述锚杆13穿过上连接件11外圈挡板和下连接件12后采用螺母14固定。

本实施例中，上连接件11、下连接件12与桥墩主筋15采用T型接头16连接，与桥墩箍筋17采用角焊缝18连接，与焊接钢筋19采用角焊缝20连接。

本实施例中，节段连接装置20设置的数量应根据桥墩高度及运输条件确定。

本实施例中，盖梁1、上节段桥墩2、下节段桥墩3均采用工厂预制、现场拼装的方式施工。

本实施例中，盖梁1在工厂预制时，与上连接装置10的上连接件11形成整体。

本实施例中，上节段桥墩2在工厂预制时，与上连接装置10的下连接件12、节段连接装置20的上连接件11形成整体。

本实施例中，下节段桥墩3在工厂预制时，与节段连接装置20的下连接件12、下连接装置30的上连接件11形成整体。

本实施例中，承台4在现场浇筑时，应预埋下连接装置30的下连接件12。

本实施例中，一种装配式可更换桥墩的安装方法包括以下步骤：

第1步：现场浇筑桩基5与承台4。

第2步：工厂预制盖梁1、上节段桥墩2、下节段桥墩3，并运输至施工现场。

第3步：吊装下节段桥墩3，将下连接装置30的上连接件11放置在下连接装置30的下连接件12之上，插入锚杆13，拧紧螺母14，完成下节段桥墩3的安装。

第4步：吊装上节段桥墩2，将节段连接装置20的上连接件11放置在节段连接装置20的下连接件12之上，插入锚杆13，拧紧螺母14，完成上节段桥墩2的安装。

第5步，吊装盖梁1，将上连接装置10的上连接件11放置在上连接装置10的下连接件12之上，插入锚杆13，拧紧螺母14，完成盖梁1的安装。

第6步：吊装上部结构，施工桥面系，全桥施工完成。

本实施例中，一种装配式可更换桥墩的桥墩更换方法包括以下步骤：

第1步：工厂预制新上节段桥墩2、新下节段桥墩3，在现场采用新节段连接装置20将其拼接为新桥墩。

第2步：设置临时支架，对桥梁上部结构及盖梁1进行支承。

第3步：设置临时防倾覆措施，对原上节段桥墩2、原下节段桥墩3进行约束。

第4步：在原上连接装置10位置处，旋出螺母14，取出锚杆13，切除上连接件11在顺桥向的单侧挡板；在原下连接装置30位置处，旋出螺母14，取出锚杆13，切除上连接件11在顺桥向的同向单侧挡板；拆除临时防倾覆措施，将原上节段桥墩2、原下节段桥墩3沿顺桥向缓慢推出并移除；在原节段连接装置20位置处，旋出螺母14，取出锚杆13，对原上节段桥墩2、原下节段桥墩3进行分离。

第5步：吊装新桥墩，沿顺桥向缓慢就位；焊接上连接装置10位置处原上连接件11的单侧挡板，插入新锚杆13，拧紧新螺母14；焊接下连接装置30位置处新上连接件11的单侧挡板，插入新锚杆13，拧紧新螺母14。

第6步：拆除临时支架，完成桥墩的更换。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种装配式可更换桥墩，其特征在于：桥梁下部结构与基础自上而下依次为盖梁(1)、上节段桥墩(2)、下节段桥墩(3)、承台(4)、桩基(5)，所述盖梁(1)与上节段桥墩(2)之间采用上连接装置(10)连接，所述上节段桥墩(2)与下节段桥墩(3)之间采用节段连接装置(20)连接，所述下节段桥墩(3)与承台(4)之间采用下连接装置(30)连接，所述承台(4)与桩基(5)现浇为整体；

所述上连接装置(10)、节段连接装置(20)和下连接装置(30)具有相同的结构，均由上连接件(11)、下连接件(12)、锚杆(13)和螺母(14)组成，所述上连接件(11)为四周具有环状凸起的盘状结构，所述下连接件(12)的凸起部分适配在盘状结构的凹槽内，所述锚杆(13)穿过所述上连接件(11)的环状凸起并通过螺母(14)将下连接件(12)固定；

对于上连接装置(10)，其上连接件(11)预埋在盖梁(1)底面，通过焊接钢筋(19)与盖梁(1)连接，其下连接件(12)预埋在上节段桥墩(2)顶面，与上节段桥墩(2)的主筋(15)和箍筋(17)采用焊接；

对于节段连接装置(20)，其上连接件(11)预埋在上节段桥墩(2)底面，与上节段桥墩(2)的主筋(15)和箍筋(17)采用焊接，其下连接件(12)预埋在下节段桥墩(3)顶面，与下节段桥墩(3)的主筋(15)和箍筋(17)采用焊接；

对于下连接装置(30)，其上连接件(11)预埋在下节段桥墩(3)底面，与下节段桥墩(3)的主筋(15)和箍筋(17)采用焊接，其下连接件(12)预埋在承台(4)顶面，通过焊接钢筋(19)与承台(4)连接；

对于圆形墩，所述锚杆(13)穿过上连接件(11)外圈挡板，旋入下连接件(12)预留孔后，采用螺母(14)固定；对于矩形墩，所述锚杆(13)穿过上连接件(11)外圈挡板和下连接件(12)后采用螺母(14)固定。

2.根据权利要求1所述的一种装配式可更换桥墩，其特征在于：上连接件(11)、下连接件(12)与桥墩主筋(15)采用T型接头(16)连接，与桥墩箍筋(17)采用角焊缝(18)连接，与焊接钢筋(19)采用角焊缝(20)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种装配式可更换桥墩，其特征在于：节段连接装置(20)设置的数量应根据桥墩高度及运输条件确定。

4.根据权利要求1或2所述的一种装配式可更换桥墩，其特征在于：盖梁(1)、上节段桥墩(2)、下节段桥墩(3)均采用工厂预制、现场拼装的方式施工。

5.根据权利要求1或2所述的一种装配式可更换桥墩，其特征在于：盖梁(1)在工厂预制时，与上连接装置(10)的上连接件(11)形成整体。

6.根据权利要求1或2所述的一种装配式可更换桥墩，其特征在于：上节段桥墩(2)在工厂预制时，与上连接装置(10)的下连接件(12)、节段连接装置(20)的上连接件(11)形成整体。

7.根据权利要求1或2所述的一种装配式可更换桥墩，其特征在于：下节段桥墩(3)在工厂预制时，与节段连接装置(20)的下连接件(12)、下连接装置(30)的上连接件(11)形成整体。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种装配式可更换桥墩，其特征在于：承台(4)在现场浇筑时，应预埋下连接装置(30)的下连接件(12)。

9.根据权利要求1-8之一所述的一种装配式可更换桥墩的安装方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第1步：现场浇筑桩基(5)与承台(4)；

第2步：工厂预制盖梁(1)、上节段桥墩(2)、下节段桥墩(3)，并运输至施工现场；

第3步：吊装下节段桥墩(3)，将下连接装置(30)的上连接件(11)放置在下连接装置(30)的下连接件(12)之上，插入锚杆(13)，拧紧螺母(14)，完成下节段桥墩(3)的安装；

第4步：吊装上节段桥墩(2)，将节段连接装置(20)的上连接件(11)放置在节段连接装置(20)的下连接件(12)之上，插入锚杆(13)，拧紧螺母(14)，完成上节段桥墩(2)的安装；

第5步，吊装盖梁(1)，将上连接装置(10)的上连接件(11)放置在上连接装置(10)的下连接件(12)之上，插入锚杆(13)，拧紧螺母(14)，完成盖梁(1)的安装；

第6步：吊装上部结构，施工桥面系，全桥施工完成。

10.根据权利要求1-8之一所述的一种装配式可更换桥墩的桥墩更换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第1步：工厂预制新上节段桥墩(2)、新下节段桥墩(3)，在现场采用新节段连接装置(20)将其拼接为新桥墩；

第2步：设置临时支架，对桥梁上部结构及盖梁(1)进行支承；

第3步：设置临时防倾覆措施，对原上节段桥墩(2)、原下节段桥墩(3)进行约束；

第4步：在原上连接装置(10)位置处，旋出螺母(14)，取出锚杆(13)，切除上连接件(11)在顺桥向的单侧挡板；在原下连接装置(30)位置处，旋出螺母(14)，取出锚杆(13)，切除上连接件(11)在顺桥向的同向单侧挡板；拆除临时防倾覆措施，将原上节段桥墩(2)、原下节段桥墩(3)沿顺桥向缓慢推出并移除；在原节段连接装置(20)位置处，旋出螺母(14)，取出锚杆(13)，对原上节段桥墩(2)、原下节段桥墩(3)进行分离；

第5步：吊装新桥墩，沿顺桥向缓慢就位；焊接上连接装置(10)位置处原上连接件(11)的单侧挡板，插入新锚杆(13)，拧紧新螺母(14)；焊接下连接装置(30)位置处新上连接件(11)的单侧挡板，插入新锚杆(13)，拧紧新螺母(14)；

第6步：拆除临时支架，完成桥墩的更换。

Images