CN113356024B - 一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装配式钢管混凝土双层门式墩结构，包括上层门式墩和下层门式墩，上层门式墩与下层门式墩之间通过焊接和后张法预应力钢筋复合连接。有益效果是：双层门式墩是由双层的立柱和盖梁组成，并将荷载传入基础的一种结构，在城市用地日益紧张的背景下，双层门式墩不仅为建设双层桥梁提供了一种方式，而且可有效地满足道路设计中的线形与坡度的要求，在有限的城市空间尽可能地提高城市交通的使用效率，缓解了城市土地资源与交通建设之间的矛盾，成为城市桥梁发展的趋势。

Description

一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，具体涉及一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构。

背景技术

随着我国城市的高速建设，已建的基础设施已逐渐无法承载日益增长的交通量，因此在城市中修建、扩建大量的基础设施是城市发展的重点。当拟建桥梁斜跨既有公路或铁路、石油或天然气管线、光缆电缆时，桥梁的下部墩柱常常设计成门式墩。

门式墩是由立柱和盖梁组成的将上部荷载传递至基础的受力结构。根据结构形式主要分为简支门式墩和刚接门式墩，简支门式墩，结构整体性能差，盖梁跨中弯矩小，抗震能力低；刚接门式墩，结构整体性能好，跨越能力强，刚接节点处受力复杂，在实际工程中盖梁和立柱刚接门式墩居多。

在国家政策的积极推进下，装配式桥梁结构在城市桥梁中得到了越来越广泛的运用。目前针对高速公路、地方公路及城市道路中的桥梁施工，桥梁的上部结构已经实现了预制装配施工，而桥梁的下部结构大多数工程依然沿用传统技术进行现场浇筑施工，而在桥梁施工时，遇到跨河、跨湖或跨路等施工空间狭小、施工工期短且施工质量要求高的情况，常规的现场浇筑混凝土施工方案需要较多的模板、脚手架，工期较长，现场浇筑质量和精度难以保证，而且现场施工工人的人身安全也得不到保证，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构，包括上层门式墩和下层门式墩，上层门式墩与下层门式墩之间通过焊接和后张法预应力钢筋复合连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上层门式墩包括左上立柱、上盖梁和右上立柱，左上立柱和右上立柱分别布置于上盖梁的两端的下方；上盖梁、左上立柱和下层门式墩通过焊接和后张法预应力钢筋复合连接；上盖梁、右上立柱和下层门式墩通过焊接和后张法预应力钢筋复合连接。

进一步，左上立柱、上盖梁和右上立柱均采用内填型钢管混凝土。

进一步，下层门式墩包括左承台、左下立柱、左节点、下盖梁、右节点、右下立柱、右承台和法兰结构；左承台和右承台均预制于地基上，左下立柱的下端承插于左承台上的预留孔内，右下立柱的下端承插于右承台上的预留孔内；左下立柱的上端通过法兰结构与左节点相固定；右下立柱的上端通过法兰结构与右节点相固定；左节点、下盖梁和右节点通过法兰结构连接和后张法预应力钢筋复合连接。

进一步，左下立柱、左节点、下盖梁、右节点和右下立柱均采用内填型钢管混凝土。

进一步，上盖梁、左上立柱和下盖梁通过焊接和后张法预应力钢筋复合连接；上盖梁、右上立柱和下盖梁通过焊接和后张法预应力钢筋复合连接。

本发明的有益效果是：

1)双层门式墩是由双层的立柱和盖梁组成，并将荷载传入基础的一种结构，在城市用地日益紧张的背景下，双层门式墩不仅为建设双层桥梁提供了一种方式，而且可有效地满足道路设计中的线形与坡度的要求，在有限的城市空间尽可能地提高城市交通的使用效率，缓解了城市土地资源与交通建设之间的矛盾，成为城市桥梁发展的趋势；

2)将桥墩局部或全部构件在预制工厂加工完成，再运送到施工现场后利用可靠的连接方式将各个构件拼装成为双层门式墩，预制节段拼装桥墩所具备的优势有：在预制工厂完成的桥墩节段更能保证其质量；现场拼装施工所需的时间远远短于现场现浇所需的时间，极大地缩短工期；位于交通枢纽的桥梁施工能够减小对周围交通的影响；位于高危险区域的桥梁施工可以减小施工人员在现场施工的时间，相对提高了安全系数；使用预制节段拼装桥墩能够降低桥梁的全寿命成本；

3)下层门式墩的盖梁与立柱连接方式采用整体节点连接，由于下层门式墩既承受下层桥梁的荷载又传递上层门式墩自重和上层桥梁的荷载，对于其盖梁与立柱未选择传统的焊接方法，而是将节点作为一个构件整体预制出来，连接位置避开了结构节点处，这样对于刚接门式墩而言，避免了在动载作用下下层门式墩节点外侧钢板疲劳应力过大，焊缝处开裂的问题，保证了结构的使用寿命；

4)钢管混凝土因其结构特征，同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质，且充分发挥了钢材和混凝土各自材料的优点：借助钢管对混凝土的套箍约束作用，使混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力；借助内填核心混凝土的支撑作用，增强钢管壁的几何稳定性，改变空钢管的失稳模态，从而提高其承载能力。

附图说明

图1为本发明所述装配式钢管混凝土双层门式墩结构的连接示意图；

图2为本发明所述装配式钢管混凝土双层门式墩结构的平面效果图；

图3为图1的局部放大图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、上层门式墩，110、左上立柱，120、上盖梁，130、右上立柱，2、下层门式墩，210、左承台，220、左下立柱，230、左节点，240、下盖梁，250、右节点，260、右下立柱，270、右承台，280、法兰结构，3、后张法预应力钢筋。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1～图3所示，一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构，包括上层门式墩1和下层门式墩2，上层门式墩1与下层门式墩2之间通过焊接和后张法预应力钢筋3复合连接。

实施例2

如图1～图3所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

上层门式墩1包括左上立柱110、上盖梁1220和右上立柱130，左上立柱110和右上立柱130分别布置于上盖梁1220的两端的下方；上盖梁1220、左上立柱110和下层门式墩2通过焊接和后张法预应力钢筋3复合连接；上盖梁1220、右上立柱130和下层门式墩2通过焊接和后张法预应力钢筋3复合连接，后张法预应力钢筋的施工流程属于现有技术，对此不作详细赘述。

实施例3

如图1～图3所示，本实施例为在实施例2的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

左上立柱110、上盖梁1220和右上立柱130均采用内填型钢管混凝土。

实施例4

如图1～图3所示，本实施例为在实施例2或3的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

下层门式墩2包括左承台210、左下立柱220、左节点230、下盖梁240、右节点250、右下立柱260、右承台270和法兰结构280；

左承台210预制于地基上，右承台270预制于地基上；

左承台210上具有预留孔，左承台210上的预留孔的内径大于左下立柱220的外径，左承台210上的预留孔的深度为左下立柱220外径的1.5～2倍，左下立柱220的下端承插于左承台210上的预留孔内，左下立柱220与左承台210之间没有钢筋连接，其预留孔的底部铺设一定厚度的砂浆，而左下立柱220与预留孔之间的间隙内浇筑细石混凝土填实；

右承台270上具有预留孔，右承台270上的预留孔的内径大于右下立柱260的外径，右承台270上的预留孔的深度为右下立柱260外径的1.5～2倍，右下立柱260的下端承插于右承台270上的预留孔内，右下立柱260与右承台270之间没有钢筋连接，其预留孔的底部铺设一定厚度的砂浆，而右下立柱260与预留孔之间的间隙内浇筑细石混凝土填实；

左下立柱220的上端通过法兰结构280与左节点230相固定；

右下立柱260的上端通过法兰结构280与右节点250相固定；

左节点230、下盖梁240和右节点250通过法兰结构280连接和后张法预应力钢筋3复合连接。

实施例5

如图1～图3所示，本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

左下立柱220、左节点230、下盖梁240、右节点250和右下立柱260均采用内填型钢管混凝土。

实施例6

如图1～图3所示，本实施例为在实施例4或5的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

上盖梁1220、左上立柱110和下盖梁240通过焊接和后张法预应力钢筋3复合连接；上盖梁1220、右上立柱130和下盖梁240通过焊接和后张法预应力钢筋3复合连接。

实施例7

如图1～图3所示，本实施例为在实施例5或6的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：

法兰结构280包括两个法兰盘和高强螺栓，两个法兰盘通过高强螺栓相固定，而每个法兰盘包括两块钢板以及多块连接于两块钢板之间的加劲肋板，两块钢板之间的所有加劲肋板沿径向布置，加劲肋板与钢板之间采用焊接进行连接，两块钢板中其中一块上具有多个螺丝孔，而另一块则与钢管混凝土刚性连接，而两个法兰盘中具有螺纹孔的两块钢板则通过高强螺栓相固定。

施工流程如下：

确定左承台210、右承台270的位置后现场进行预制；

将左下立柱220插入左承台210上的预留孔内，预留孔的底部铺设一定厚度的砂浆，然后在左下立柱220与预留孔之间的间隙内浇筑细石混凝土填实；

将右下立柱260插入右承台270上的预留孔内，预留孔的底部铺设一定厚度的砂浆，然后在右下立柱260与预留孔之间的间隙内浇筑细石混凝土填实；

将左节点230、右节点250分别吊装至左下立柱220、右下立柱260顶端，并通过法兰结构280连接成为整体，两侧安装可同时进行；

然后将下盖梁240起吊至设计高度，先通过法兰结构280与左节点230、右节点250连接完成后，再采用后张法预应力钢筋3连接，并将张拉调至设计应力值；

左上立柱110、右上立柱130、上盖梁120吊装到位后左上立柱110和右上立柱130分别与上盖梁120、下盖梁5进行焊接，完成后再采用后张法预应力钢筋3连接，并将张拉调至设计应力值。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构，其特征在于，包括上层门式墩（1）和下层门式墩（2），所述上层门式墩（1）与下层门式墩（2）之间通过焊接和后张法预应力钢筋（3）复合连接;

所述上层门式墩（1）包括左上立柱（110）、上盖梁（120）和右上立柱（130），所述左上立柱（110）和所述右上立柱（130）分别布置于所述上盖梁（120）的两端的下方；所述上盖梁（120）、所述左上立柱（110）和下盖梁（240）通过焊接和后张法预应力钢筋（3）复合连接；所述上盖梁（120）、所述右上立柱（130）和所述下盖梁（240）通过焊接和后张法预应力钢筋（3）复合连接, 后张法预应力钢筋（3）的两端分别贯穿下层门式墩（2）和上盖梁（120）;

所述下层门式墩（2）包括左承台（210）、左下立柱（220）、左节点（230）、下盖梁（240）、右节点（250）、右下立柱（260）、右承台（270）和法兰结构（280）；所述左承台（210）和所述右承台（270）均预制于地基上，所述左下立柱（220）的下端承插于所述左承台（210）上的预留孔内，所述右下立柱（260）的下端承插于所述右承台（270）上的预留孔内；所述左下立柱（220）的上端通过法兰结构（280）与所述左节点（230）相固定；所述右下立柱（260）的上端通过法兰结构（280）与所述右节点（250）相固定；所述左节点（230）、所述下盖梁（240）和所述右节点（250）通过法兰结构（280）连接和后张法预应力钢筋（3）复合连接, 后张法预应力钢筋（3）同时贯穿所述左节点（230）、所述下盖梁（240）和所述右节点（250）。

2.根据权利要求1所述的一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构，其特征在于，所述左上立柱（110）、所述上盖梁（120）和所述右上立柱（130）均采用内填型钢管混凝土。

3.根据权利要求1所述的一种装配式钢管混凝土双层门式墩结构，其特征在于，所述左下立柱（220）、所述左节点（230）、所述下盖梁（240）、所述右节点（250）和所述右下立柱（260）均采用内填型钢管混凝土。

Images