CN113699876A - 一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁工程技术领域，且公开了一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，包括底承台，带有燕尾榫结构的预制节段拼装桥墩，预制盖梁，连接承台、预制节段以及盖梁的竖向连续钢筋，连接承台、预制节段以及盖梁的体外预应力锚固系统以及燕尾榫结构。与传统的整体式桥墩相比，本发明通过在工厂将桥墩进行节段预制生产，降低了桥墩混凝土的用量，减轻拼装时吊装的质量，并且可以将底节段塑性铰去采用UHPC进行浇筑，提高结构的力学性能，通过将燕尾榫的连接形式引入到拼装节段间，提高了侧向桥墩的侧向抗剪能力，同时提高节段预制拼装桥墩的抗侧倾能力、自复位能力。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，具体为一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩。
背景技术
采用现浇施工方法对桥墩进行施工，对现场的环境污染大，施工噪音大且施工工期长；这就导致施工效率低并且施工质量难以得到保证。将桥墩在工厂进行预制生产可以大幅提升桥墩的制作水平与施工质量，缩短施工周期，提高施工效率，并且施工精度高，混凝土的浇筑质量能够得到保证，对于减少现场的湿作业以及环境污染具有很好的作用，这种节段拼装技术对于现场的吊装能力要求也不高，将成为桥墩建造技术领域新的发展趋势。
节段预制桥墩墩身节段间的接缝连接形式对于桥墩的力学性能具有很大的影响。采用燕尾榫的结构能够很好地将竖向节段进行有效的拼接，并且在燕尾榫中进行配筋，增加燕尾榫的抗剪能力，从而提高桥墩在拼接面的整体抗剪切能力，同时对于提高拼接时的精度具有一定的作用。
此外，通过从承台中预留出竖向钢筋，用以连接节段预制桥墩与盖梁，增加桥墩的整体性与抗侧倾的能力。同时将竖向体外预应力穿过桥墩整体，提高桥墩的自复位能力。
超高性能混凝土(UHPC)具有较高的强度以及延性，能够提高节段预制桥墩在塑性铰区的抗裂性能以及耐损伤性能，将这种材料用于节段预制桥墩的薄弱部位，对于提高桥墩的抗震性能具有很好的帮助。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，是一种兼具燕尾榫结构连接、竖向钢筋连续以及具有无粘结预应力筋并且塑性铰区的底节段以及部分中间节段采用高性能混凝土(UHPC)的新型节段预制拼装桥墩，将在桥梁工程下部结构的预制拼装技术领域具有广泛应用的前景，通过在节段预制拼装桥墩的接缝面引入配筋的燕尾榫结构以提高墩身节段拼接面的抗剪切性能以及桥墩的整体性能，引入无粘结预应力筋以有效提高结构自复位能力，引入超高性能混凝土(UHPC)用以提高节段预制拼装桥墩塑性铰区的抗裂性能与延性性能，这种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩可以广泛应用于市政桥梁建设中，尤其是对抗震要求高的地区。
为实现上述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩目的，本发明提供如下技术方案：一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，包括底承台、底面为平接面顶面为燕尾榫凹槽的桥墩底节段、两面带燕尾榫凹槽的中间节段、底面为带燕尾榫凹槽的顶节段、预制盖梁、后浇填充混凝土、体外无粘结预应力体系、竖向钢筋以及预制燕尾榫；
所述节段预制拼装桥墩还包括基底承台、竖向连续钢筋；
所述节段预制拼装桥墩还包括预制桥墩底节段、第一预应力孔道、第一波纹管孔道、第一燕尾榫凹槽；
所述节段预制拼装桥墩还包括预制中间节段、第二预应力孔道、第二波纹管孔道、第二燕尾榫凹槽；
所述节段预制拼装桥墩还包括预制顶节段、第三预应力孔道、第三波纹管孔道、第三燕尾榫凹槽；
所述节段预制拼装桥墩还包括预应力束、锚固钢板、锚头；
所述节段预制拼装桥墩还包括盖梁、第四预应力孔道、第四波纹管孔道、后浇混凝土；
所述节段预制拼装桥墩还包括燕尾榫、第一钢筋、第二钢筋。
优选的，所述底承台、桥墩底节段、中间节段、顶节段以及预制盖梁自下而上通过桥墩竖向无粘结预应力体系与竖向钢筋相连接，无粘结预应力筋锚固端位于底承台底面中心，张拉端位于预制盖梁顶面中心，所述竖向钢筋从底承台中伸出用于连接底承台、桥墩底节段以及预制盖梁。
优选的，预埋于所述基底承台中的8根竖向连续钢筋分别穿过桥墩底节段、中间节段、顶节段与预制盖梁中预留的第一波纹管孔道、第二波纹管孔道、第三波纹管孔道、第四波纹管孔道。
优选的，所述预制桥墩底节段、预制中间节段以及预制顶节段在四角各预留一个第一预应力孔道，所述的预制桥墩底节段，预制中间节段、预制顶节段均是带有中空矩形的放行截面的柱体结构，所述预制桥墩节段在四边各预留两个波纹管孔道第一波纹管孔道、第二波纹管孔道、第三波纹管孔道。
优选的，所述预制桥墩底节段与基底承台接触的平面为平接面，顶面四边开有第一燕尾榫凹槽。
优选的，所述预制中间节段的顶底面中间四边均开有第二燕尾榫凹槽。
优选的，所述预制顶节段的底面中间四边开有第二燕尾榫凹槽，与预制盖梁相接的面为平接面。
优选的，所述体外无粘结预应力体系包括预应力束、顶底板锚固板以及锚头。
优选的，所述预制盖梁的顶端留有一个进行封锚的后浇混凝土，用来进行保护锚头以及竖向连续钢筋。
优选的，所述预制桥墩底节段以及预制桥墩中间节段的靠近底节段的部分节段的材料采用超高性能混凝土材料。
优选的，所述桥墩底节段、预制盖梁、中间预制桥墩中间节段靠近顶节段的中间节段以及预顶节段的基体材料为普通混凝土
进一步地，其制作工艺包括，所述的竖向连续，先将桥墩底节段穿过竖向钢筋，在预留波纹管孔道中灌入灌浆料，然后依次将竖向钢筋穿入预制中间节段和顶节段中，并在第二波纹管孔道、第三波纹管孔道中灌入灌浆料，最后将竖向钢筋穿过预制盖梁，在预留波纹管孔道中灌入灌浆料。
进一步地，其制作工艺包括，在桥墩底节段、预制桥墩中间节段以及预制桥墩顶节段安装完成之后，在桥墩底节段、中间节段、预制桥墩顶节段之间预留的第一燕尾榫凹槽、第二燕尾榫凹槽、第三燕尾榫凹槽之中安装上配有第一钢筋、第二钢筋的燕尾榫，燕尾榫采用高性能混凝土作为基体材料浇筑而成。
与现有技术相比，本发明提供了一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，具备以下有益效果：
1、本一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，通过带有配筋的燕尾榫结构可以提高节段预制桥墩的整体性，增强节段桥墩的抗侧倾能力，对于桥墩连接精度的提高也有一定的作用；
2、本一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，通过无粘结预应力筋可以提高桥墩整体的侧向刚度并且增强节段预制桥墩的自复位能力；
3、本一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，通过将高性能混凝土材料(UHPC)应用于预制底节段与部分中间节段结构中，利用UHPC这种材料的高的抗裂性能与抗压抗拉强度，提升节段预制桥墩的抗裂性与承载能力。
附图说明
图1为本发明节段预制拼装桥墩的整体结构示意图；
图2为本发明带有竖向钢筋的底承台示意图；
图3为本发明为预制桥墩底节段示意图；
图4为本发明预制桥墩中间节段示意图；
图5为本发明预制桥墩顶节段示意图；
图6为本发明体外预应力体系示意图；
图7为本发明盖梁示意图；
图8为本发明燕尾榫及其配筋示意图。
图中：1、底承台；2、桥墩底节段；3、中间节段；4、顶节段；5、预制盖梁；6、后浇填充混凝土；7、体外无粘结预应力体系；8、竖向钢筋；9、预制燕尾榫；101、基底承台；102、竖向连续钢筋；201、预制桥墩底节段；202、第一预应力孔道；203、第一波纹管孔道；204、第一燕尾榫凹槽；301、预制中间节段；302、第二预应力孔道；303、第二波纹管孔道；304、第二燕尾榫凹槽；401、预制顶节段；402、第三预应力孔道；403、第三波纹管孔道；404、第三燕尾榫凹槽；501、预应力束；502、锚固钢板；503、锚头；601、盖梁；602、第四预应力孔道；603、第四波纹管孔道；604、后浇混凝土；701、燕尾榫；702、第一钢筋；703、第二钢筋。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-8，本实施例中，所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，包括预留预应力筋孔道以及连续竖向钢筋的底承台、底面为平面顶面为带燕尾榫凹槽的预制桥墩底节段、两端均带有燕尾榫凹槽的中间节段、顶面为平面底面为带燕尾榫凹槽的预制桥墩底节段、预制盖梁、体外无粘结预应力锚固系统以及内置配筋的燕尾榫结构；
本实施例中所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，先将体外预应力筋穿过底承台中预应力筋预留孔，并锚固承台底部，然后依次将底节段、中间节段以及顶节段通过竖向连续钢筋与竖向预应力筋连接起来，最后将盖梁拼装于顶节段之上，同时将预应力筋锚固于盖梁顶部；
本实施例中，所述的将节段预制桥墩与盖梁依次从预留波纹管孔道穿过时，每安装一个节段，便从节段上端的波纹管预留孔道中灌入自密实性以及强度高的灌浆料，直到盖梁安装完成；
本实施例中，所述的节段预制拼装桥墩，其为内置中空外为方形的块状结构，其内置配筋可依据燕尾榫结构形状以及节段预制桥墩大小而定；
本实施例中，所述节段预制桥墩主体的各节段内四角各预留一个预应力筋孔道，承台和盖梁在节段对应的位置也预留出预应力筋孔道，底承台预留出8根竖向钢筋，同时各节段预制拼装桥墩在四边也各预留出2个共计8个波纹管孔道，盖梁也在相应的位置预留出8个波纹管孔道；
本实施例中，所述的体外无粘结预应力体系由预应力钢筋、锚固垫板以及锚头组成；
本实施例中，所述的底预制节段、靠近底部部分预制中间节段与燕尾榫结构均采用高性能混凝土(UHPC)作为基底材料，底承台、盖梁与上部节段均采用普通混凝土作为基底材料；
本实施例中，所述的燕尾榫结构配有竖向与横向钢筋，用来提升燕尾榫结构的抗剪切性能。
本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩在使用时，通过带有配筋的燕尾榫结构可以提高节段预制桥墩的整体性，增强节段桥墩的抗侧倾能力，对于桥墩连接精度的提高也有一定的作用；通过无粘结预应力筋可以提高桥墩整体的侧向刚度并且增强节段预制桥墩的自复位能力；通过将高性能混凝土材料(UHPC)应用于预制底节段与部分中间节段结构中，利用UHPC这种材料的高的抗裂性能与抗压抗拉强度，提升节段预制桥墩的抗裂性与承载能力。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (13)
1.一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：包括底承台(1)、底面为平接面顶面为燕尾榫凹槽的桥墩底节段(2)、两面带燕尾榫凹槽的中间节段(3)、底面为带燕尾榫凹槽的顶节段(4)、预制盖梁(5)、后浇填充混凝土(6)、体外无粘结预应力体系(7)、竖向钢筋(8)以及预制燕尾榫(9)；
所述节段预制拼装桥墩还包括基底承台(101)、竖向连续钢筋(102)；
所述节段预制拼装桥墩还包括预制桥墩底节段(201)、第一预应力孔道(202)、第一波纹管孔道(203)、第一燕尾榫凹槽(204)；
所述节段预制拼装桥墩还包括预制中间节段(301)、第二预应力孔道(302)、第二波纹管孔道(303)、第二燕尾榫凹槽(304)；
所述节段预制拼装桥墩还包括预制顶节段(401)、第三预应力孔道(402)、第三波纹管孔道(403)、第三燕尾榫凹槽(404)；
所述节段预制拼装桥墩还包括预应力束(501)、锚固钢板(502)、锚头(503)；
所述节段预制拼装桥墩还包括盖梁(601)、第四预应力孔道(602)、第四波纹管孔道(603)、后浇混凝土(604)；
所述节段预制拼装桥墩还包括燕尾榫(701)、第一钢筋(702)、第二钢筋(703)。
2.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述底承台(1)、桥墩底节段(2)、中间节段(3)、顶节段(4)以及预制盖梁(5)自下而上通过桥墩竖向无粘结预应力体系(7)与竖向钢筋(8)相连接，无粘结预应力筋锚固端位于底承台(1)底面中心，张拉端位于预制盖梁(5)顶面中心，所述竖向钢筋(8)从底承台(1)中伸出用于连接底承台(1)、桥墩底节段(2)以及预制盖梁(5)。
3.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：预埋于所述基底承台(101)中的8根竖向连续钢筋(102)分别穿过桥墩底节段(2)、中间节段(3)、顶节段(4)与预制盖梁(5)中预留的第一波纹管孔道(203)、第二波纹管孔道(303)、第三波纹管孔道(403)、第四波纹管孔道(603)。
4.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述预制桥墩底节段(201)、预制中间节段(301)以及预制顶节段(401)在四角各预留一个第一预应力孔道(202)，所述的预制桥墩底节段(201)，预制中间节段(301)、预制顶节段(401)均是带有中空矩形的放行截面的柱体结构，所述预制桥墩节段在四边各预留两个波纹管孔道第一波纹管孔道(203)、第二波纹管孔道(303)、第三波纹管孔道(403)。
5.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述预制桥墩底节段(201)与基底承台(101)接触的平面为平接面，顶面四边开有第一燕尾榫凹槽(204)。
6.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述预制中间节段(301)的顶底面中间四边均开有第二燕尾榫凹槽(304)。
7.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述预制顶节段(401)的底面中间四边开有第二燕尾榫凹槽(304)，与预制盖梁(5)相接的面为平接面。
8.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述体外无粘结预应力体系(7)包括预应力束(501)、顶底板锚固板(502)以及锚头(503)。
9.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述预制盖梁(5)的顶端留有一个进行封锚的后浇混凝土(604)，用来进行保护锚头(503)以及竖向连续钢筋(102)。
10.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述预制桥墩底节段(201)以及预制桥墩中间节段(3)的靠近底节段的部分节段的材料采用超高性能混凝土材料(UHPC)。
11.根据权利要求1所述的一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：所述桥墩底节段(2)、预制盖梁(5)、中间预制桥墩中间节段(3)靠近顶节段(4)的中间节段(3)以及预顶节段(4)的基体材料为普通混凝土。
12.一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：其制作工艺包括，所述的竖向连续，先将桥墩底节段(2)穿过竖向钢筋(8)，在预留波纹管孔道(203)中灌入灌浆料，然后依次将竖向钢筋穿入预制中间节段(3)和顶节段(4)中，并在第二波纹管孔道(303)、第三波纹管孔道(403)中灌入灌浆料，最后将竖向钢筋穿过预制盖梁(5)，在预留波纹管孔道(603)中灌入灌浆料。
13.一种竖向连续带榫卯结构的节段预制拼装桥墩，其特征在于：其制作工艺包括，在桥墩底节段(2)、预制桥墩中间节段(301)以及预制桥墩顶节段(4)安装完成之后，在桥墩底节段(2)、中间节段(3)、预制桥墩顶节段(4)之间预留的第一燕尾榫凹槽(204)、第二燕尾榫凹槽(304)、第三燕尾榫凹槽(404)之中安装上配有第一钢筋(702)、第二钢筋(703)的燕尾榫(701)，燕尾榫(701)采用高性能混凝土(UHPC)作为基体材料浇筑而成。
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