CN114622480B - 一种桥墩结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥墩结构及施工方法，所述桥墩结构包括：钢管混凝土格构式桥墩，所述钢管混凝土格构式桥墩包括至少四根钢管混凝土柱和钢管，通过所述钢管将所述钢管混凝土柱进行连接形成所述钢管混凝土格构式桥墩；圆形空心桥墩，所述圆形空心桥墩连接在所述钢管混凝土格构式桥墩下端，所述圆形空心桥墩包括至少四根空心混凝土结构柱和横梁，通过所述横梁将所述空心混凝土结构柱进行连接形成所述圆形空心桥墩；以及承台，所述承台安装在每一根所述空心混凝土结构柱下端，相邻的所述承台之间通过系梁进行连接。本发明可以解决桥墩位于水中的结构耐久性问题及存在落石风险的山区铁路的安全问题，并利于高速铁路桥墩的快速化建造。

Description

一种桥墩结构及施工方法

技术领域

本发明涉及桥墩技术领域，具体而言，涉及一种桥墩结构及施工方法。

背景技术

目前高速铁路跨越深沟山谷多采用混凝土空心桥墩的结构形式，当为超高桥墩时，存在圬工材料量大，对基础要求高，造价较高，经济性较差，结构施工复杂和困难等问题，有时严重制约工程建设；另外混凝土延性较差，一旦在地震中延性耗能破坏，修复比较困难。若采用钢管混凝土格构式桥墩，当桥墩位于水中时，钢结构易腐蚀，耐久性较差；当位于山区时，因钢管柱尺寸较小，危岩落石对桥墩撞击较大，桥墩易受损，影响行车安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥墩结构及施工方法，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种桥墩结构，所述桥墩结构包括：

钢管混凝土格构式桥墩，所述钢管混凝土格构式桥墩包括至少四根钢管混凝土柱和钢管，通过所述钢管将所述钢管混凝土柱进行连接形成所述钢管混凝土格构式桥墩；

圆形空心桥墩，所述圆形空心桥墩连接在所述钢管混凝土格构式桥墩下端，所述圆形空心桥墩包括至少四根空心混凝土结构柱和横梁，通过所述横梁将所述空心混凝土结构柱进行连接形成所述圆形空心桥墩；以及

承台，所述承台安装在每一根所述空心混凝土结构柱下端，相邻的所述承台之间通过系梁进行连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种桥墩结构的施工方法，所述方法包括：

在施工现场，先施工钻孔桩，再进行基坑开挖，基坑开挖完成后施工所述承台；

所述承台施工完毕后，采用模板现浇施工空心混凝土柱，所述空心混凝土柱满足设计强度要求后，施工下一节所述空心混凝土柱，如此通过爬模逐节施工所述空心混凝土柱，待到达最底层所述横梁时，在四根所述空心混凝土柱之间搭建钢横梁，在所述钢横梁上进行模板施工所述横梁，待所述横梁的混凝土强度达到设计要求后，再继续施工下一节所述空心混凝土柱，如此反复将所述空心混凝土结构柱施工完毕；

所述空心混凝土结构柱和所述横梁施工完毕后，形成所述圆形空心桥墩，通过塔吊，在预埋在所述圆形空心桥墩上的钢管的基础上，开始上段钢管的杆件吊拼，其中，在施工未灌注混凝土的所述钢管混凝土格构式桥墩的第一层时，首先安装一节未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱，安装完后安装所述钢管，然后再安装一节未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱，形成N字形结构，N字形结构全部施工完成后，再施工所述钢管横系梁，完成未灌注混凝土的所述钢管混凝土格构式桥墩第一层的施工；重复上述方法，完成每一层的施工，施工完成后再通过机械设备往未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱内灌注管内混凝土，从而形成所述钢管混凝土格构式桥墩，完成整个施工。

本发明的有益效果为：

1、本发明的桥墩上段采用钢管混凝土格构式桥墩，下段采用罗马柱形式的圆形空心桥墩，能防止危岩落石对桥墩结构造成大的破坏，并增强桥梁结构刚度，并且该设置对置于水中的桥梁结构，能提高结构的防腐蚀能力和耐久性。

2、本发明提出罗马柱列的墩柱分布方式，有效的解决了高墩结构刚度问题，同时改变了粗壮的铁路结构形象。

3、本发明中将体积庞大的铁路高墩混凝土结构变成通透的多柱式组合结构，在使得高桥墩建设高效便捷的同时，轻量化了桥墩结构，并大大增加了桥梁景观性以及与环境的协调融合性。

4、本发明采用钢管混凝土组合桥墩，钢管采用工厂预制，现场拼装，施工很便捷，能大大的节省工期，并且是落实国家《交通强国建设纲要》中绿色环保，节约集约的要求。

5、本发明组合桥墩结构实现了工厂化制造，装配化施工，并且大量组合结构的应用，符合铁路绿色环保的前进方向，并契合高速铁路轻量化的发展趋势，对提升高速铁路桥墩品质有推动作用。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的桥墩结构的正视图；

图2为本发明实施例中所述的桥墩结构的侧视图。

图中标记：1、钢管混凝土格构式桥墩；2、钢管混凝土柱；3、圆形空心桥墩；4、空心混凝土结构柱；5、横梁；6、承台；7、系梁；8、钢管横系梁；9、第一钢管；10、第二钢管。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号或字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种桥墩结构，所述桥墩结构包括：钢管混凝土格构式桥墩1、圆形空心桥墩3和承台6；

所述钢管混凝土格构式桥墩1，所述钢管混凝土格构式桥墩1包括至少四根钢管混凝土柱2和钢管，通过所述钢管将所述钢管混凝土柱2进行连接形成所述钢管混凝土格构式桥墩1；

所述圆形空心桥墩3，所述圆形空心桥墩3连接在所述钢管混凝土格构式桥墩1下端，所述圆形空心桥墩3包括至少四根空心混凝土结构柱4和横梁5，通过所述横梁5将所述空心混凝土结构柱4进行连接形成所述圆形空心桥墩3；以及

所述承台6，所述承台6安装在每一根所述空心混凝土结构柱4下端，相邻的所述承台6之间通过系梁7进行连接。

本实施例中提出了一种新型的高速铁路钢管混凝土组合桥墩结构，桥墩上段采用钢管混凝土格构式桥墩1，下段采用罗马柱形式的圆形空心桥墩3，能防止危岩落石对桥墩结构造成大的破坏，并增强桥梁结构刚度，并且该设置对置于水中的桥梁结构，能提高结构的防腐蚀能力和耐久性；

本实施例中将体积庞大的铁路高墩混凝土结构变成通透的多柱式组合结构，在使得高桥墩建设高效便捷的同时，轻量化了桥墩结构，并大大增加了桥梁景观性以及与环境的协调融合性；

本实施例中采用组合桥墩结构形式，充分利用了钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善。同时，由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲，从而可以保证其材料性能的充分发挥。

在本公开的一种具体实施方式中，所述钢管混凝土格构式桥墩1包括四根钢管混凝土柱2，四根所述钢管混凝土柱2底部的圆心相互连接形成第一尺寸的长方形，四根所述钢管混凝土柱2顶部的圆心相互连接形成第二尺寸的长方形，所述第一尺寸大于所述第二尺寸；所述圆形空心桥墩3包括四根空心混凝土结构柱4，四根所述空心混凝土结构柱4顶部的圆心相互连接形成所述第一尺寸的长方形，四根所述空心混凝土结构柱4底部的圆心相互连接形成第三尺寸的长方形，所述第三尺寸大于所述第一尺寸。

在本实施例中，钢管混凝土柱的直径为2.2m，钢管的直径为1.0m，空心混凝土结构柱的直径为5m；第一尺寸为18m*12m；第二尺寸为8m*6m；第三尺寸为46m*16m；

在本公开的一种具体实施方式中，所述钢管混凝土柱2包括位于下部的倾斜段钢管混凝土柱和位于上部的竖直段钢管混凝土柱，所述倾斜段钢管混凝土柱的高度大于所述竖直段钢管混凝土柱。

在本公开的一种具体实施方式中，所述竖直段钢管混凝土柱包括第一竖直段和第二竖直段，所述第一竖直段连接在所述倾斜段钢管混凝土柱上端，所述第二竖直段连接在所述第一竖直段上端，所述第一竖直段与所述第二竖直段之间的高度比为11:25，所述倾斜段钢管混凝土柱和所述竖直段钢管混凝土柱的高度比为10:3。

在本实施例中，钢管混凝土柱2分为竖直段和倾斜段，为了保证两者之间的过渡，因此在邻近过渡段，第一竖直段的高度较小，通过此种设计可以确保结构刚度及稳定。

在本公开的一种具体实施方式中，所述钢管混凝土格构式桥墩1包括四根钢管混凝土柱2，其中，第一钢管混凝土柱和第二钢管混凝土柱相邻，所述第一钢管混凝土柱的倾斜段钢管混凝土柱与所述第二钢管混凝土柱的倾斜段钢管混凝土柱之间在竖向高度每间隔第一距离设置有钢管横系梁8，所述钢管横系梁8的一端与所述第一钢管混凝土柱连接，所述钢管横系梁8的另一端与所述第二钢管混凝土柱连接，所述钢管包括第一钢管9和第二钢管10，所述第一钢管9和第二钢管10相邻，所述第一钢管9和所述第二钢管10的一端均与所述钢管横系梁8的一端连接，所述第一钢管9和所述第二钢管10的另一端分别连接在所述第二钢管混凝土柱的第一位置和第二位置，所述第一位置与所述第二位置相距于所述钢管横系梁8的另一端的高度相同。

在本实施例中，相邻的两根钢管混凝土柱均按照上述方法进行设置；钢管横系梁8的意思为钢管作为横系梁；第一距离为12m，钢管混凝土格构式桥墩1的采用，有效的减低了施工难度，并加快了桥墩建设周期，对山区铁路快速化建造提供了解决思路；

在本公开的一种具体实施方式中，所述第一钢管混凝土柱的第一竖直段与所述第二钢管混凝土柱的第一竖直段之间交叉设置有两根第三钢管，两根所述第三钢管相互交叉，所述第一钢管混凝土柱的第二竖直段与所述第二钢管混凝土柱的第二竖直段之间交叉设置有两根第四钢管，两根所述第四钢管相互交叉。

在本实施例中，所述第三钢管的一端连接在一所述第一竖直段的顶端，所述第三钢管的另一端连接在另一所述第一竖直段的底端，并且在两根所述第三钢管的上下两端设置有所述钢管横系梁8；所述第四钢管的一端连接在一所述第二竖直段的顶端，所述第四钢管的另一端连接在另一所述第二竖直段的底端，并且在两根所述第四钢管的上下两端设置有所述钢管横系梁8；现有的桥墩结构形式都是矩形、圆形或圆端形结构，并多以混凝土形式存在，或者钢管混凝土用平行钢管作为缀材，本实施例中采用并行和斜向钢管做为缀材，形成钢管混凝土格构式桥墩1，钢管混凝土格构式桥墩1的采用，有效的减低了施工难度，并加快了桥墩建设周期，对山区铁路快速化建造提供了解决思路。

在本公开的一种具体实施方式中，所述钢管混凝土柱2的倾斜段钢管混凝土柱在横桥向的投影为一根斜杆且与水平向成84度角，所述钢管混凝土柱2的倾斜段钢管混凝土柱在顺桥向的投影也为一根斜杆且与水平向成88度角。

在本公开的一种具体实施方式中，所述圆形空心桥墩3包括四根空心混凝土结构柱4和横梁5，在竖向高度每隔第二距离通过所述横梁5将四根所述空心混凝土结构柱4连接成整体，形成罗马柱列。

在本实施例中，第二距离为30m；

目前，混凝土桥墩结构一般为单柱或双柱的结构形式，本实施例中的桥墩结构采用四根空心混凝土结构柱4空间布置组合形成桥墩的下部，并且在竖向成曲线变化。圆形空心桥墩3的横桥向曲线变化的优点是增加桥墩结构刚度，同时通过圆弧变化增加桥梁结构的美感。即通过本实施例中的此种设计，可以提高整个桥墩的稳固性以及美观性；

在本实施例中，提出罗马柱列的墩柱分布方式，还有效的解决了高墩结构刚度问题，同时改变了粗壮的铁路结构形象。同时圆形空心桥墩3的采用，有效的解决山区铁路危岩落石可能对铁路桥墩撞击的危害问题，同时也解决了位于水中桥墩可能存在的耐久性问题。

在本公开的一种具体实施方式中，所述空心混凝土结构柱4在横桥向的投影为半径238m的圆弧，在顺桥向的投影为一根斜杆且与水平向成88度角。

在本实施例中，提出空间组合的竖向曲线变化的圆形空心桥墩3，将桥墩结构变得通透，提升了铁路桥墩建造品质。

实施例2

如图2所示，本实施例提供了一种桥墩结构的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、在施工现场，先施工钻孔桩，再进行基坑开挖，基坑开挖完成后施工所述承台6；

步骤二、所述承台6施工完毕后，采用模板现浇施工空心混凝土柱，所述空心混凝土柱满足设计强度要求后，施工下一节所述空心混凝土柱，如此通过爬模逐节施工所述空心混凝土柱，待到达最底层所述横梁5时，在四根所述空心混凝土柱之间搭建钢横梁，在所述钢横梁上进行模板施工所述横梁5，待所述横梁5的混凝土强度达到设计要求后，再继续施工下一节所述空心混凝土柱，如此反复将所述空心混凝土结构柱4施工完毕；

步骤三、所述空心混凝土结构柱4和所述横梁5施工完毕后，形成所述圆形空心桥墩3，通过塔吊，在预埋在所述圆形空心桥墩3上的钢管的基础上，开始上段钢管的杆件吊拼，其中，在施工未灌注混凝土的所述钢管混凝土格构式桥墩的第一层时，首先安装一节未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱，安装完后安装所述钢管，然后再安装一节未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱，形成N字形结构，N字形结构全部施工完成后，再施工所述钢管横系梁8，完成未灌注混凝土的所述钢管混凝土格构式桥墩第一层的施工；重复上述方法，完成每一层的施工，施工完成后再通过机械设备往未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱内灌注管内混凝土，从而形成所述钢管混凝土格构式桥墩1，完成整个施工。

在本实施例中，所述空心混凝土结构柱4可以分成多节所述空心混凝土柱，当每节所述空心混凝土柱施工完毕后，即形成了所述空心混凝土结构柱4，所述钢管混凝土柱2也可以分成多节进行施工，在本实施例中，每节未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱施工完毕后，再灌注混凝土即完成了所述钢管混凝土柱2的施工；钢管混凝土格构式桥墩1与圆形空心桥墩3的比例，按照整个桥中，圆形空心桥墩3上端在同一水平线上的原则进行设置，从而使得桥梁结构在整体上在圆形空心桥墩3上方都是整齐的钢管混凝土格构式桥墩1，结构造型统一美观；

山区高墩因处于深山峡谷，交通运输极其不变，桥墩采用混凝土结构时，对环境不够友好，且施工和建造难度大，另外混凝土延性较差，在地震作用下出现破坏后修复很困难。采用组合桥墩，其中，钢管采用工厂预制，现场拼装，并且钢管在山区运输也方便，从而极大的减低了桥墩上段结构的施工难度，加快了建造，能大大的节省工期，并且还落实了国家《交通强国建设纲要》中绿色环保，节约集约的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种桥墩结构，其特征在于，包括：

钢管混凝土格构式桥墩（1），所述钢管混凝土格构式桥墩（1）包括至少四根钢管混凝土柱（2）和钢管，通过所述钢管将所述钢管混凝土柱（2）进行连接形成所述钢管混凝土格构式桥墩（1）；

圆形空心桥墩（3），所述圆形空心桥墩（3）连接在所述钢管混凝土格构式桥墩（1）下端，所述圆形空心桥墩（3）包括至少四根空心混凝土结构柱（4）和横梁（5），通过所述横梁（5）将所述空心混凝土结构柱（4）进行连接形成所述圆形空心桥墩（3）；

所述圆形空心桥墩（3）包括四根空心混凝土结构柱（4）和横梁（5），在竖向高度每隔第二距离通过所述横梁（5）将四根所述空心混凝土结构柱（4）连接成整体，形成罗马柱列;

四根空心混凝土结构柱（4）在竖向成曲线变化，且四根空心混凝土结构柱（4）顶部的圆心相互连接形成第一尺寸的长方形，四根所述空心混凝土结构柱（4）底部的圆心相互连接形成第三尺寸的长方形，所述第三尺寸大于所述第一尺寸；

以及承台（6），所述承台（6）安装在每一根所述空心混凝土结构柱（4）下端，相邻的所述承台（6）之间通过系梁（7）进行连接。

2.根据权利要求1所述的桥墩结构，其特征在于，所述钢管混凝土格构式桥墩（1）包括四根钢管混凝土柱（2），四根所述钢管混凝土柱（2）底部的圆心相互连接形成第一尺寸的长方形，四根所述钢管混凝土柱（2）顶部的圆心相互连接形成第二尺寸的长方形，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。

3.根据权利要求1所述的桥墩结构，其特征在于，所述钢管混凝土柱（2）包括位于下部的倾斜段钢管混凝土柱和位于上部的竖直段钢管混凝土柱，所述倾斜段钢管混凝土柱的高度大于所述竖直段钢管混凝土柱。

4.根据权利要求3所述的桥墩结构，其特征在于，所述竖直段钢管混凝土柱包括第一竖直段和第二竖直段，所述第一竖直段连接在所述倾斜段钢管混凝土柱上端，所述第二竖直段连接在所述第一竖直段上端，所述第一竖直段与所述第二竖直段之间的高度比为11:25，所述倾斜段钢管混凝土柱和所述竖直段钢管混凝土柱的高度比为10:3。

5.根据权利要求3所述的桥墩结构，其特征在于，所述钢管混凝土格构式桥墩（1）包括四根钢管混凝土柱（2），其中，第一钢管混凝土柱和第二钢管混凝土柱相邻，所述第一钢管混凝土柱的倾斜段钢管混凝土柱与所述第二钢管混凝土柱的倾斜段钢管混凝土柱之间在竖向高度每间隔第一距离设置有钢管横系梁（8），所述钢管横系梁（8）的一端与所述第一钢管混凝土柱连接，所述钢管横系梁（8）的另一端与所述第二钢管混凝土柱连接，所述钢管包括第一钢管（9）和第二钢管（10），所述第一钢管（9）和第二钢管（10）相邻，所述第一钢管（9）和所述第二钢管（10）的一端均与所述钢管横系梁（8）的一端连接，所述第一钢管（9）和所述第二钢管（10）的另一端分别连接在所述第二钢管混凝土柱的第一位置和第二位置，所述第一位置与所述第二位置相距于所述钢管横系梁（8）的另一端的高度相同。

6.根据权利要求5所述的桥墩结构，其特征在于，所述第一钢管混凝土柱的第一竖直段与所述第二钢管混凝土柱的第一竖直段之间交叉设置有两根第三钢管，两根所述第三钢管相互交叉，所述第一钢管混凝土柱的第二竖直段与所述第二钢管混凝土柱的第二竖直段之间交叉设置有两根第四钢管，两根所述第四钢管相互交叉。

7.根据权利要求3所述的桥墩结构，其特征在于，所述钢管混凝土柱（2）的倾斜段钢管混凝土柱在横桥向的投影为一根斜杆且与水平向成84度角，所述钢管混凝土柱（2）的倾斜段钢管混凝土柱在顺桥向的投影也为一根斜杆且与水平向成88度角。

8.根据权利要求1所述的桥墩结构，其特征在于，所述空心混凝土结构柱（4）在横桥向的投影为半径238m的圆弧，在顺桥向的投影为一根斜杆且与水平向成88度角。

9.一种桥墩结构的施工方法，所述桥墩结构为权利要求1-8中任一项所述的桥墩结构，其特征在于，包括：

在施工现场，先施工钻孔桩，再进行基坑开挖，基坑开挖完成后施工所述承台（6）；

所述承台（6）施工完毕后，采用模板现浇施工空心混凝土柱，所述空心混凝土柱满足设计强度要求后，施工下一节所述空心混凝土柱，如此通过爬模逐节施工所述空心混凝土柱，待到达最底层所述横梁（5）时，在四根所述空心混凝土柱之间搭建钢横梁，在所述钢横梁上进行模板施工所述横梁（5），待所述横梁（5）的混凝土强度达到设计要求后，再继续施工下一节所述空心混凝土柱，如此反复将所述空心混凝土结构柱（4）施工完毕；

所述空心混凝土结构柱（4）和所述横梁（5）施工完毕后，形成所述圆形空心桥墩（3），通过塔吊，在预埋在所述圆形空心桥墩（3）上的钢管的基础上，开始上段钢管的杆件吊拼，其中，在施工未灌注混凝土的所述钢管混凝土格构式桥墩的第一层时，首先安装一节未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱，安装完后安装所述钢管，然后再安装一节未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱，形成N字形结构，N字形结构全部施工完成后，再施工所述钢管横系梁（8），完成未灌注混凝土的所述钢管混凝土格构式桥墩第一层的施工；重复上述方法，完成每一层的施工，施工完成后再通过机械设备往未灌注混凝土的所述钢管混凝土柱内灌注管内混凝土，从而形成所述钢管混凝土格构式桥墩（1），完成整个施工。