CN113668370A - 一种预制装配式桥墩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑领域，提供一种预制装配式桥墩及其施工方法，桥墩包括：多根墩柱，沿第一方向间距设置；预制系梁，设置在多根墩柱中相邻的两根之间；及接驳件，设置在墩柱与预制系梁的连接处；其中，接驳件的至少部分与墩柱一体浇筑成型，预制系梁具有装配端，装配端与接驳件固定连接。本发明的有益效果是：通过将接驳件与墩柱一体浇筑成型，再利用接驳件与预制系梁连接，实现预制系梁和墩柱的装配。施工过程中墩柱可连续施工，施工周期短，墩柱无拼接段，墩柱结构强度高。

Description

一种预制装配式桥墩及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体地指一种预制装配式桥墩及其施工方法。

背景技术

柱式桥墩是常用的桥墩形式，桥墩的墩柱较高时须设置墩柱系梁。墩柱系梁(也称柱间系梁、腰系梁等)是相邻墩柱间设置的一根系梁，可以把两根同墩号相邻墩柱连成整体受力，使桥墩的整体刚度加强。

目前系梁都是采用现浇方案，需在高空中墩柱之间搭设系梁浇筑平台，并需人工绑扎钢筋、支模后现场浇筑混凝土而成。该种方法施工的系梁整体性好，但是施工时均需搭设横跨两墩柱的平台、支设模板，具有高空作业量大、安全风险高、施工周期长的缺点。同时，由于系梁位于两根墩柱之间，且自身结构特殊，系梁的支护模板在完成施工后拆卸困难，且容易变形，无法回收二次使用，导致施工成本显著上升。

基于此，现有技术针对系梁制作出了预制施工方案。例如授权公告号为CN103741604B的专利文献，公开了一种全预制装配式钢筋混凝土桥梁拼装结构及其连接方法，其在预制桩之间、预制墩柱之间以及预制墩柱与预制底系梁之间均采用内置隐藏式法兰盘连接，并在桩、柱、系梁上预设孔洞与内置隐藏式法兰盘的墩柱主筋进行对应插接配合，通过螺栓、螺帽锁紧并在连接处灌浆形成保护层，旨在通过该构件拆分拼装体系及其连接方法，提高施工效率，减少支护模板，并降低桥梁建造成本。然而，该施工方法在原有设计基础上增加了内置隐藏式法兰盘作为连接结构，安装复杂且精度要求高，增加工程造价成本；而且预制系梁的端部需超出桩柱，才能与法兰盘有效连接，超出部分相当于额外自重，增加了下部墩柱结构的承载负担，并使得应力作用在法兰盘的连接处，导致整体结构存在一定安全隐患。

同时，现有技术也提出了现浇与预制结合的方式进行系梁施工的方案。

比如，公开号为CN108149585A的中国专利，公开了一种预制拼装桥墩的墩柱节段的拼接结构及拼接方法，其将墩柱分为多个墩柱节段，墩柱节段为预制，在墩柱节段的拼接处设置系梁钢筋和连接件，再通过后浇混凝土浇筑系梁钢筋和系梁与墩柱的连接节点，完成桥墩的施工。这种方式虽然提高了结构强度，但系梁非预制，需要现场浇筑，依然存在施工周期长的问题。

再比如专利公开号为CN112144412A的专利文献，公开了一种预制装配式柱间系梁的施工方法，其在墩柱施工至系梁位置时，采用吊装预制系梁的方式将预制系梁两端钢筋交错式穿插进入墩柱主筋之间，并通过在相邻桩柱结构的对向内侧分别等高设置的支护模板对预制系梁进行支撑，而后绑扎钢筋、完善支护模板进行现浇施工，完成系梁与桩柱的连接，系梁施工完毕后则继续完成上部墩柱的施工。该种施工方案旨在不改变原结构设计尺寸、原结构钢筋构造的情况下减少支护模板投入，节约系梁施工平台、支设模板的时间。然而，该施工方法在系梁施工过程中，系梁上方的墩柱不能施工，墩柱施工不连贯，存在工期浪费；且用单侧模板对预制系梁进行支撑存在一定的安全隐患。

另外，现有的预制装配式桥墩及其施工方法均存在的问题是：当墩柱被设计为多根系梁时，为了安装系梁，墩柱无法整体预制，只能现场浇筑或分段预制再现场组装，而现场浇筑会导致施工周期过长，分段预制组装会导致墩柱无法连贯施工，存在拼接节点，影响墩柱施工质量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有多系梁桥墩无法兼顾施工周期和施工质量的问题，提供一种预制装配式桥墩，包括：

多根墩柱，沿第一方向间距设置；

预制系梁，设置在所述多根墩柱中相邻的两根之间；及

接驳件，设置在所述墩柱与所述预制系梁的连接处；

其中，所述接驳件的至少部分与所述墩柱一体浇筑成型，所述预制系梁具有装配端，所述装配端与所述接驳件固定连接。

进一步，预制装配式桥墩还包括：

混凝土后浇段，由浇筑在装配端与接驳件之间的混凝土形成，混凝土后浇段用于连接预制系梁和墩柱为整体结构。

上述进一步方案的有益效果是：通过混凝土后浇段将预制系梁和墩柱连接为整体结构，提高了桥墩的整体刚度。

进一步，接驳件包括：

预埋件，至少部分预埋在墩柱内；

系梁台座，与墩柱一体浇筑成型，系梁台座还与预埋件连接；及

连接件，与系梁台座和预制系梁的装配端连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过将系梁台座与墩柱一体浇筑成型，并与预埋在墩柱内的预埋件连接，使系梁台座与墩柱连接可靠。通过与系梁台座可拆式连接的连接件将预制系梁安装在系梁台座上，使预制系梁吊装方便并且实现预制系梁与系梁台座的快速组装。

进一步，接驳件还包括：

接驳器，设置于系梁台座，其一端与连接件可拆式连接，其另一端与预埋件连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过接驳器连接预埋件和连接件，提高了接驳件的整体结构强度和刚度，并且通过调节连接件与接驳器的接驳长度可调节连接件与预制系梁的机械连接长度，以调整预制系梁的装配间隙，施工更方便。

进一步，预制系梁包括：

系梁本体，其沿第一方向的两末端为装配端；及

系梁钢筋，其一部分设置在系梁本体内，另一部分从装配端伸出系梁本体外，并与接驳件的连接件焊接或绑扎连接。

进一步，伸出系梁本体外的系梁钢筋有多根，且沿装配端的周向间隔设置。

上述进一步方案的有益效果是：沿周向间隔设置的多根系梁钢筋提高了预制系梁与墩柱的连接质量，桥墩的整体刚度加强。

进一步，系梁本体在装配端的边缘设置有装配槽；伸出系梁本体外的系梁钢筋位于装配槽内；连接件至少部分位于装配槽内。

上述进一步方案的有益效果是：通过将相连接的系梁钢筋和连接件设置在装配槽内，便于后续混凝土浇筑时将装配槽内的系梁钢筋和连接件包裹固定，提高墩柱与预制系梁连接节点的强度。

进一步，装配槽包括：

通槽，沿系梁本体的高度方向贯穿系梁本体的顶端和底端；

和/或第一沉头槽，沿第一方向设置在系梁本体的顶端，且贯穿装配端；

和/或第二沉头槽，沿第一方向设置在系梁本体的底端，且贯穿装配端，第二沉头槽的顶端面为由装配端向系梁本体的底端倾斜的斜端面。

上述进一步方案的有益效果是：通过将第二沉头槽的顶端面设置为斜端面，便于混凝土后浇段浇筑填充第二沉头槽时其内的气体排出，保证混凝土后浇段的浇筑质量。

进一步，系梁台座具有台阶，台阶包括承托面和与承托面连接的装配面，装配面与承托面呈一定夹角设置；预制系梁坐落于承托面上，其装配端与装配面对应设置。

上述进一步方案的有益效果是：由于系梁台座与墩柱一体成型，坐落在系梁台座上的预制系梁便于接驳件的连接施工，预制系梁无坠落风险，施工更安全，混凝土后浇段的浇筑施工也更方便。

本发明还提出一种施工方法，该施工方法用于对上述预制装配式桥墩进行施工，包括以下步骤：

墩柱施工：沿拟施工的墩柱的高度方向间距设置多个接驳件，将多个接驳件与墩柱一体浇筑成型，完成墩柱的施工；

其中，相邻的两根墩柱中的一根上设置的多个接驳件与另一根上的多个接驳件一一对应设置；

预制系梁施工：吊运预制系梁至相邻的两根墩柱之间，使预制系梁的两个装配端分别与两根墩柱上的两个接驳件一一对应连接，完成一根预制系梁的安装；沿墩柱的高度方向间距安装至少两根预制系梁。

本发明的有益效果是：通过将接驳件与墩柱一体浇筑成型，再利用接驳件与预制系梁连接，实现预制系梁和墩柱的装配。施工过程中墩柱可连续施工，施工周期短，墩柱无拼接段，墩柱结构强度高。另外，墩柱也可提前预制，结合预制系梁在施工地点进行拼装，大大提高了桥墩的施工效率，缩短了施工周期。由于采用预制系梁并利用接驳件将其与墩柱连接，施工现场无需进行大量的模板拆装及混凝土浇筑施工，施工更安全，且由于接驳件与墩柱一体浇筑成型，墩柱与预制系梁装配后的桥墩整体刚度高。

附图说明

图1为本发明预制装配式桥墩的立体结构示意图。

图2为图1中一根预制系梁与两根墩柱连接的放大结构示意图。

图3为图1中一根墩柱的结构示意图。

图4为图2中墩柱上接驳件的放大结构示意图。

图5为图2中预制系梁的放大结构示意图。

图中；

10-墩柱；11-墩柱主筋；

20-预制系梁；21-装配端；22-系梁钢筋；221-侧部钢筋；222-顶部钢筋；223-底部钢筋；23-装配槽；231-通槽；232-第一沉头槽；233-第二沉头槽；

30-接驳组件；31-预埋钢筋；32-连接钢筋；33-接驳器；34-系梁台座；341-承托面；342-装配面；

40-混凝土后浇段。

具体实施方式

以下结合附图1至附图5和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示的预制装配式桥墩，包括两根墩柱10、两个接驳组件30和两根预制系梁20。

两根墩柱10沿第一方向即水平方向间距设置，两根墩柱10的间距根据设计要求而定，本实施例不对其进行具体限定。

两个接驳组件30沿墩柱10的高度方向间距设置。每个接驳组件30包括两个相对且分别设置在两根墩柱10的侧壁上的接驳件，且同一个接驳组件30上的两个接驳件处于同一高度。接驳件与墩柱10一体浇筑成型，即墩柱10进行混凝土浇筑施工时，接驳件也被一同浇筑施工成型。

两根预制系梁20沿两根墩柱10的高度方向间距设置在两根墩柱10之间。本实施例中预制系梁20的设置位置和设置数量均根据设计要求而定，本实施例不对其具体限定。即两根墩柱10之间可设置更多根或仅设置一根预制系梁20。对应的，接驳组件30的设置数量应该等于或大于预制系梁20的设置数量。且接驳组件30的设置位置与拟设置的预制系梁20的位置对应。

每根预制系梁20有两个装配端21，该两个装配端21分别与同一个接驳组件30的两个接驳件机械连接。从而将预制系梁20与两根墩柱10连接固定。

预制系梁20的装配端21与墩柱10上的接驳件连接后，装配端21与墩柱10之间，装配端21与接驳件之间均存在间隙，在该间隙内浇筑混凝土形成混凝土后浇段40。混凝土后浇段40的混凝土标号应该大于或等于墩柱10的混凝土标号。

如图2、图3、图4所示，接驳件包括预埋件、系梁台座34、连接件和接驳器33。本实施例中的预埋件为多个预埋钢筋31。连接件为连接钢筋32，接驳器33为现有的钢筋接驳装置以连接预埋钢筋31和连接钢筋32。且接驳器33与连接钢筋32可拆式连接。系梁台座34为墩柱10浇筑施工时浇筑而成。

系梁台座34具有台阶，台阶包括承托面341和与承托面341连接的装配面342，装配面342与承托面341具有一定的夹角，该夹角可以为90°，即装配面342与承托面341相垂直。预制系梁20的装配端21相对装配面342设置，且坐落于承托面341上。

如图5所示，预制系梁20包括系梁本体和系梁钢筋22。系梁本体为预制的钢筋混凝土梁，其包括系梁主筋和包裹在系梁主筋外的系梁混凝土。系梁钢筋22可以与系梁主筋连接，系梁钢筋22也可以直接作为系梁主筋。根据两根墩柱10的间距设计系梁本体的长度，提前预制系梁20本体。系梁本体的第一方向，即水平的长度方向的两末端分别为预制系梁20的两个装配端21。

系梁钢筋22的一部分预埋在系梁本体内，系梁钢筋22的另一部分伸出装配端21外，且与连接件焊接或绑扎连接。

本实施例中的系梁钢筋22有多个，且沿装配端21的周向间隔设置。具体的，系梁钢筋22与装配端21垂直，包括侧部钢筋221、顶部钢筋222和底部钢筋223。

系梁本体在装配端21的边缘设置有装配槽23；系梁钢筋22位于装配槽23内；与系梁钢筋22连接的连接件至少部分位于装配槽23内。

具体的，装配槽23包括两个通槽231、三个第一沉头槽232和三个第二沉头槽233。

通槽231沿系梁本体的高度方向贯穿系梁本体的顶端和底端。两个通槽231分别设置在系梁本体的装配端21两侧棱边处。侧部钢筋221设置在该两个通槽231内，每个通槽231内沿系梁本体的高度方向间距设置有11个侧部钢筋221。当然，侧部钢筋221的设置数量还可以是其他数量。每个侧部钢筋221与一个连接钢筋32焊接或绑扎固定。

三个第一沉头槽232沿系梁本体的宽度方向间距设置在系梁本体的顶端，每个第一沉头槽232为由装配端21沿第一方向即系梁本体长度方向设置的槽口。每个第一沉头槽232内均设置有一个顶部钢筋222。每个顶部钢筋222与一个连接钢筋32焊接或绑扎固定。

三个第二沉头槽233沿系梁本体的宽度方向间距设置在系梁本体的底端，每个第二沉头槽233为由装配端21沿第一方向即系梁本体长度方向设置的槽口。每个第二沉头槽233内设置有一个底部钢筋223。每个底部钢筋223与一个连接钢筋32焊接或绑扎固定。第二沉头槽233的顶端面为由装配端21向系梁本体的底端倾斜的斜端面，以便于第二沉头槽233被浇筑混凝土时其内的气体排出。

本实施例的预制装配式桥墩的施工方法，包括以下步骤：

预制系梁20施工：在预制工厂根据预制系梁20的尺寸要求，预制所需数量和尺寸的预制系梁20。具体的，沿拟施工的预制系梁20的长度方向支设系梁主筋，并在系梁主筋外围支设浇筑模板以形成系梁浇筑腔，在浇筑腔的长度方向的两端即预制系梁20的两个装配端21设置系梁钢筋22，使系梁钢筋22的一部分在系梁浇筑腔内，另一部分在系梁浇筑腔外，在浇筑腔内的系梁钢筋22与系梁主筋绑扎固定。再向系梁浇筑腔内浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，拆除浇筑模板。其中，支设浇筑模板时，需要在浇筑腔的长度方向的两端根据装配槽23的位置优化浇筑模板，使拆除浇筑模板后，装配槽23即可形成，且位于系梁浇筑腔外的系梁钢筋22位于该装配槽23内。

墩柱10施工：在预制工厂或施工现场根据尺寸要求，支设墩柱主筋11，并沿墩柱主筋11的外周支设墩柱模板以形成墩柱浇筑腔。支设墩柱模板时，需要根据接驳件的设置位置支设接驳件模板以形成接驳件浇筑腔。且使接驳件浇筑腔与墩柱浇筑腔连通。其中，预埋钢筋31位于墩柱浇筑腔内与墩柱主筋11绑扎连接，接驳器33位于接驳件浇筑腔内且与预埋钢筋31的一端连接，接驳器33的用于与连接钢筋32连接的一端抵接在接驳件模板上，也可在接驳器33上设置堵头放置其堵塞，以便于拆除接驳件模板后，连接钢筋32可顺利的与接驳器33连接。

向墩柱浇筑腔和接驳件浇筑腔内浇筑混凝土，混凝土达到70％设计强度后，拆除墩柱模板和接驳件模板，形成墩柱10和系梁台座34，且系梁台座34的装配面342暴露有接驳器33。对墩柱10和系梁台座34进行混凝土养护作业。

需要说明的是，预埋钢筋31的位置与接驳器33的位置一一对应，而接驳器33的位置与装配槽23内的系梁钢筋22的位置一一对应。以保证连接钢筋32连接接驳器33和系梁钢筋22时能准确定位。

预制系梁20与墩柱10组装施工：将用于与系梁钢筋22的底部钢筋223连接的连接钢筋32先与对应位置的接驳器33连接。再吊运预制系梁20至两根墩柱10之间，使预制系梁20的两个装配端21分别坐落在两根墩柱10的系梁台座34上。底部钢筋223及与该底部钢筋223连接的连接钢筋32均位于第二沉头槽233内，将该第二沉头槽233内的底部钢筋223与连接钢筋32焊接固定。再安装用于与侧部钢筋221连接的连接钢筋32，使该连接钢筋32与对应的接驳器33连接且位于通槽231内，将通槽231内的连接钢筋32与侧部钢筋221焊接固定。再安装用于与顶部钢筋222连接的连接钢筋32，使该连接钢筋32与对应的接驳器33连接且位于第一沉头槽232内，将该第一沉头槽232内的顶部钢筋222与连接钢筋32焊接固定。

在预制系梁20与墩柱10连接节点的外周支设后浇段模板，以形成后浇段浇筑腔，装配端21与系梁台座34之间的间隙、装配槽23、连接钢筋32、系梁钢筋22均位于该后浇段浇筑腔内。向后浇段浇筑腔内浇筑混凝土，待混凝土达到70％设计强度后，拆除后浇段模板，形成混凝土后浇段40。对混凝土后浇段40进行养护作业。

重复上述步骤，完成其他预制系梁20与墩柱10的组装施工。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，同样也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预制装配式桥墩，其特征在于，包括：

多根墩柱，沿第一方向间距设置；

预制系梁，设置在所述多根墩柱中相邻的两根之间；及

接驳件，设置在所述墩柱与所述预制系梁的连接处；

其中，所述接驳件的至少部分与所述墩柱一体浇筑成型，所述预制系梁具有装配端，所述装配端与所述接驳件固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，所述预制装配式桥墩还包括：

混凝土后浇段，由浇筑在所述装配端与所述接驳件之间的混凝土形成，所述混凝土后浇段用于连接所述预制系梁和所述墩柱为整体结构。

3.根据权利要求1所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，所述接驳件包括：

预埋件，至少部分预埋在所述墩柱内；

系梁台座，与所述墩柱一体浇筑成型，所述系梁台座还与所述预埋件连接；及

连接件，与所述系梁台座和所述预制系梁的装配端连接。

4.根据权利要求3所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，所述接驳件还包括：

接驳器，设于所述系梁台座，其一端与所述连接件可拆式连接，其另一端与所述预埋件连接。

5.根据权利要求1所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，所述预制系梁包括：

系梁本体，其沿所述第一方向的两末端为所述装配端；及

系梁钢筋，其一部分设置在所述系梁本体内，另一部分从所述装配端伸出所述系梁本体外并与所述接驳件的连接件焊接或绑扎连接。

6.根据权利要求5所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，伸出所述系梁本体外的所述系梁钢筋有多根，且沿所述装配端的周向间隔设置。

7.根据权利要求5所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，所述系梁本体在所述装配端的边缘设置有装配槽；伸出所述系梁本体外的所述系梁钢筋位于所述装配槽内；所述连接件至少部分位于所述装配槽内。

8.根据权利要求7所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，所述装配槽包括：

通槽，沿所述系梁本体的高度方向贯穿系梁本体的顶端和底端；

和/或第一沉头槽，沿所述第一方向设置在所述系梁本体的顶端，且贯穿所述装配端；

和/或第二沉头槽，沿所述第一方向设置在所述系梁本体的底端，且贯穿所述装配端，所述第二沉头槽的顶端面为由所述装配端向所述系梁本体的底端倾斜的斜端面。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的一种预制装配式桥墩，其特征在于，所述系梁台座具有台阶，所述台阶包括承托面和与所述承托面连接的装配面，所述装配面与所述承托面呈一定夹角设置；所述预制系梁坐落于所述承托面上，其装配端与所述装配面对应设置。

10.一种施工方法，其特征在于，所述施工方法用于对权利要求1至9中任一项所述的预制装配式桥墩进行施工，包括以下步骤：

墩柱施工：沿拟施工的墩柱的高度方向间距设置多个接驳件，将所述多个接驳件与墩柱一体浇筑成型，完成所述墩柱的施工；

其中，相邻的两根所述墩柱中的一根上设置的所述多个接驳件与另一根上的所述多个接驳件一一对应设置；

预制系梁施工：吊运预制系梁至相邻的两根所述墩柱之间，使所述预制系梁的两个装配端分别与两根所述墩柱上的两个所述接驳件一一对应连接，完成一根预制系梁的安装；沿所述墩柱的高度方向间距安装至少两根所述预制系梁。

Images