CN115434255B - 一种装配式桥梁下部结构及安装与局部更换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种装配式桥梁下部结构及安装与局部更换的方法，下部结构包括承台、墩身节段、盖梁以及若干预应力束组，墩身节段内设有若干个第一类孔道和若干个第二类孔道，第一类孔道用于本墩身节段与其下方的墩身节段或承台的锚固连接，第二类孔道用于本墩身节段与其上方的墩身节段或盖梁的锚固连接。本发明实现了桥梁下部结构全装配化连接，通用性强，桥墩可实现任意高度拼接，锚固效果好，安全度高；墩身节段体积小、重量轻，无需大型运输、起重设备，造价低，适用于交通繁忙的城市中小桥梁；墩身节段实现了轻量化、标准化，安装方法操作简便，质量易于把控；可对任意墩身节段进行更换或拆除维修，新节段安装后功能和质量不变。

Description

一种装配式桥梁下部结构及安装与局部更换的方法

技术领域

本发明涉及装配式桥梁的技术领域，尤其涉及一种装配式桥梁下部结构及安装与局部更换的方法。

背景技术

装配式桥梁下部结构是将结构按一定模数沿竖向分成若干个预制构件，如承台、墩柱节段、盖梁等，各构件在预制场预制，通过运输工具运到施工场地，利用吊装机械现场拼装。

装配式桥梁下部结构传统的连接方式有螺纹钢筋机械连接和灌浆套筒连接。螺纹机械连接刚度能满足要求，但是其存在容易松动的问题；灌浆套筒连接能满足刚度的要求，定位精度难以把握，施工质量要求极高。

公告号为CN110820545B的发明专利公开了一种功能可恢复的预制装配式桥墩，包括承台、预制桥墩和预制盖梁，在承台、预制桥墩和预制盖梁之间设置通常的预应力索拉紧。

公告号为CN209555757U的实用新型专利公开了一种功能可恢复的预制装配式桥墩，包括桥墩上节段、桥墩下节段、预应力筋、钢管销、灌浆套筒、阻尼器、钢板、钢管、纵向钢筋，通过采用无粘结预应力筋使承台、桥墩、主梁竖向成为一体，具有更好的变形能力以抵抗地震作用，增强了预制拼装桥墩接缝的抗剪能力，震后损伤较小并迅速恢复使用功能。

但是，以上两个专利均为通常预应力筋串联全部预制节段的思路，当预应力失效时，危机桥墩接缝处均受影响，危险性高。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种装配式桥梁下部结构及安装与局部更换的方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种装配式桥梁下部结构，包括从下到上依次连接在一起的承台、墩身节段、盖梁以及若干预应力束组；

所述墩身节段为底部实心且顶部空心的长方体结构，每个墩身节段内均设有若干个第一类孔道和若干个第二类孔道；

第一类孔道从墩身节段的底部向墩身节段内部空腔的侧壁上贯穿，墩身节段内部空腔的侧壁上对应每个第一类孔道均设有一个锚固块，第一类孔道从锚固块内贯穿；

第二类孔道为穿设在墩身节段内部的U形结构，第二类孔道的两端部与墩身节段的顶部贯通；

承台内设有若干个承台孔道，承台孔道为U形结构，承台孔道的两端部与承台的顶部贯通；

盖梁从上到下贯穿有若干个盖梁孔道；

墩身节段包括若干个依次交替安装在一起的第一类墩身节段和第二类墩身节段；

最下端的第一类墩身节段内的第一类孔道底部与承台的承台孔道的顶部一一对应设置且内部穿设有预应力束组，预应力束组两端穿出锚固块并通过锚固组件固定；

中部的第二类墩身节段内的第一类孔道底部与下端相邻的的第一类墩身节段的第二类孔道顶部一一对应设置且内部穿设有预应力束组，预应力束组两端穿出锚固块并通过锚固组件固定，第二类墩身节段内的第二类孔道顶部与上端相邻的第一类墩身节段的第一类孔道底部一一对应设置且内部穿设有预应力束组，预应力束组两端穿出锚固块并通过锚固组件固定；

最上端的第二类墩身节段的第二类孔道顶部与盖梁的盖梁孔道底部一一对应且内部穿设有预应力束组，预应力束组穿出盖梁顶部并通过锚固组件固定。

承台顶部在每个承台孔道的端部均设有一个内凹剪力齿。

墩身节段底部对应每个第一类孔道的端部均设有一个外凸剪力齿，墩身节段顶部对应每个第二类孔道的端部均设有一个内凹剪力齿。

盖梁底部对应每个盖梁孔道的端部均设有一个外凸剪力齿。

内凹剪力齿与外凸剪力齿形状配合，对应的内凹剪力齿与外凸剪力齿配合安装。

承台与墩身节段的接触面上、相邻的两个墩身节段的接触面上、墩身节段与盖梁的接触面上均设有环氧树脂层。

盖梁顶部对应每个盖梁孔道的端部均设有一个锚固凹槽。

承台为长方体结构。

上述装配式桥梁下部结构的安装方法，具体步骤为：

S1、利用现浇法施工承台，并按设计要求预留承台孔道，并加工内凹剪力齿；

S2、预制墩身节段的第一类墩身节段和第二类墩身节段，并按设计要求预留第一类孔道、第二类孔道；

S3、在承台上安装第一类墩身节段；安装前，在第一类墩身节段与承台的接触面均匀涂抹环氧树脂，然后吊装第一类墩身节段就位，在承台孔道、第一类孔道中穿预应力束组并锚固，完成第一类墩身节段的施工；

S4、在第一类墩身节段上安装第二类墩身节段；安装前，在第一类墩身节段与第二类墩身节段的接触面均匀涂抹环氧树脂，然后吊装第二类墩身节段就位，在第一类墩身节段的第二类孔道以及第二类墩身节段的第一类孔道中穿预应力束组并锚固，完成第二类墩身节段的施工；

S5、安装下一个第一类墩身节段、下一个第二类墩身节段，直至完成所有的墩身节段；

S6、安装盖梁；安装前，在盖梁与墩身节段的接触面均匀涂抹环氧树脂,然后吊装盖梁就位，在墩身节段的第二类孔道、盖梁孔道中穿预应力束组并锚固，完成盖梁的施工。

上述装配式桥梁下部结构的局部更换的方法，具体步骤为：

P1、以承台作为基础，搭设临时支架，并在临时支架顶部对称布置千斤顶；

P2、拆除盖梁与接触的第二类墩身节段之间的预应力束组，启动千斤顶，将盖梁顶起一定高度，使其与第二类墩身节段脱离；

P3、拆除预应力束组，利用设备吊起顶部的第二类墩身节段，缓慢移出；

P4、按照步骤P3中的操作依次进行，直到将需要拆除的墩身节段利用设备吊出；

P5、清理干净拆除后的墩身节段接触面上的环氧树脂，并均匀涂抹新的环氧树脂，安装替换的墩身节段和原有未损坏的墩身节段，同步穿预应力束组并张拉锚固；

P6、启动千斤顶，清理干净拆除后的盖梁接触面上的环氧树脂，并均匀涂抹新的环氧树脂，将盖梁卸落至墩身节段顶部，穿预应力束组并张拉锚固；

P7、拆除临时支架。

本发明的有益效果是：本发明实现了桥梁下部结构全装配化连接，通用性强，桥墩可实现任意高度拼接，锚固效果好，安全度高；墩身节段体积小、重量轻，无需大型运输、起重设备，造价低，适用于交通繁忙的城市中小桥梁；墩身节段实现了轻量化、标准化，安装方法操作简便，质量易于把控；可对任意墩身节段进行更换或拆除维修，新节段安装后功能和质量不变。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中承台、第一类墩身节段、第二类墩身节段、盖梁的分解图；

图3为图2中A-A的断面图；

图4为图2中B-B的断面图；

图5为本发明中装配式桥梁下部结构的安装步骤示意图；

图6为本发明中装配式桥梁下部结构的局部更换步骤示意图；

图中：1-承台；2-墩身节段；3-盖梁；4-预应力束组；5-锚固块；6-内凹剪力齿；7-外凸剪力齿；8-锚固凹槽；

101-承台孔道；

201-第一类墩身节段；202-第二类墩身节段；203-第一类孔道；204-第二类孔道；

301-盖梁孔道；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

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。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种装配式桥梁下部结构，如图1至图4所示，包括从下到上依次连接在一起的承台1、墩身节段2、盖梁3以及若干预应力束组4；

所述墩身节段2为底部实心且顶部空心的长方体结构，每个墩身节段2内均设有若干个第一类孔道203和若干个第二类孔道204；

第一类孔道203从墩身节段2的底部向墩身节段2内部空腔的侧壁上贯穿，墩身节段2内部空腔的侧壁上对应每个第一类孔道203均设有一个锚固块5，第一类孔道203从锚固块5内贯穿；

第一类孔道203用于本墩身节段2与其下方的墩身节段2或承台1的锚固连接；

第二类孔道204为穿设在墩身节段2内部的U形结构，第二类孔道204的两端部与墩身节段2的顶部贯通；

第二类孔道204用于本墩身节段2与其上方的墩身节段2或盖梁3的锚固连接；

承台1内设有若干个承台孔道101，承台孔道101为U形结构，承台孔道101的两端部与承台1的顶部贯通；

盖梁3从上到下贯穿有若干个盖梁孔道301；

墩身节段2包括若干个依次交替安装在一起的第一类墩身节段201和第二类墩身节段202；

可以根据桥墩设计高度来增加或减少第一类墩身节段201和第二类墩身节段202的数量。

最上端的第一类墩身节段201内的第一类孔道203底部与承台1的承台孔道101的顶部一一对应设置且内部穿设有预应力束组4，预应力束组4两端穿出锚固块5并通过锚固组件固定；

中部的第二类墩身节段202内的第一类孔道203底部与下端相邻的第一类墩身节段201的第二类孔道204顶部一一对应设置且内部穿设有预应力束组4，预应力束组4两端穿出锚固块5并通过锚固组件固定，第二类墩身节段202内的第二类孔道204顶部与上端相邻的第一类墩身节段201的第一类孔道203底部一一对应设置且内部穿设有预应力束组4，预应力束组4两端穿出锚固块5并通过锚固组件固定；

最上端的第二类墩身节段202的第二类孔道204顶部与盖梁3的盖梁孔道301底部一一对应且内部穿设有预应力束组4，预应力束组4穿出盖梁3顶部并通过锚固组件固定。

承台1顶部在每个承台孔道101的端部均设有一个内凹剪力齿6。

墩身节段2底部对应每个第一类孔道203的端部均设有一个外凸剪力齿7，墩身节段2顶部对应每个第二类孔道204的端部均设有一个内凹剪力齿6。

盖梁3底部对应每个盖梁孔道301的端部均设有一个外凸剪力齿7。

内凹剪力齿6与外凸剪力齿7形状配合，对应的内凹剪力齿6与外凸剪力齿7配合安装。

内凹剪力齿6与外凸剪力齿7提升了各个部件间的连接效果、抗剪强度和抗震能力。

承台1与墩身节段2的接触面上、相邻的两个墩身节段2的接触面上、墩身节段2与盖梁3的接触面上均设有环氧树脂层，环氧树脂层能够更好的保证连接强度和密实度。

盖梁3顶部对应每个盖梁孔道301的端部均设有一个锚固凹槽8。

承台1为长方体结构。

上述装配式桥梁下部结构的安装方法，如图5所示，具体步骤为：

S1、利用现浇法施工承台1，并按设计要求预留承台孔道101，并加工内凹剪力齿6；

S2、预制墩身节段2的第一类墩身节段201和第二类墩身节段202，并按设计要求预留第一类孔道203、第二类孔道204；

S3、在承台1上安装第一类墩身节段201；安装前，在第一类墩身节段201与承台1的接触面均匀涂抹环氧树脂，然后吊装第一类墩身节段201就位，在承台孔道101、第一类孔道203中穿预应力束组4并锚固，完成第一类墩身节段201的施工；

S4、在第一类墩身节段201上安装第二类墩身节段202；安装前，在第一类墩身节段201与第二类墩身节段202的接触面均匀涂抹环氧树脂，然后吊装第二类墩身节段202就位，在第一类墩身节段201的第二类孔道204以及第二类墩身节段202的第一类孔道203中穿预应力束组4并锚固，完成第二类墩身节段202的施工；

S5、安装下一个第一类墩身节段201、下一个第二类墩身节段202，直至完成所有的墩身节段2；

S6、安装盖梁3；安装前，在盖梁3与墩身节段2的接触面均匀涂抹环氧树脂,然后吊装盖梁3就位，在墩身节段2的第二类孔道204、盖梁孔道301中穿预应力束组4并锚固，完成盖梁3的施工。

上述装配式桥梁下部结构的局部更换的方法，如图6所示，具体步骤为：

P1、以承台1作为基础，搭设临时支架，并在临时支架顶部对称布置千斤顶；

P2、拆除盖梁3与接触的第二类墩身节段202之间的预应力束组4，启动千斤顶，将盖梁3顶起一定高度，使其与第二类墩身节段202脱离；

P3、拆除预应力束组4，利用设备吊起顶部的第二类墩身节段202，缓慢移出；

P4、按照步骤P3中的操作依次进行，直到将需要拆除的墩身节段2利用设备吊出；

P5、清理干净拆除后的墩身节段2接触面上的环氧树脂，并均匀涂抹新的环氧树脂，安装替换的墩身节段2和原有未损坏的墩身节段2，同步穿预应力束组4并张拉锚固；

P6、启动千斤顶，清理干净拆除后的盖梁3接触面上的环氧树脂，并均匀涂抹新的环氧树脂，将盖梁3卸落至墩身节段2顶部，穿预应力束组4并张拉锚固；

P7、拆除临时支架。

本发明实现了桥梁下部结构全装配化连接，通用性强，桥墩可实现任意高度拼接，锚固效果好，安全度高；墩身节段2体积小、重量轻，无需大型运输、起重设备，造价低，适用于交通繁忙的城市中小桥梁；墩身节段2实现了轻量化、标准化，安装方法操作简便，质量易于把控；可对任意墩身节段2进行更换或拆除维修，新节段安装后功能和质量不变。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，包括从下到上依次连接在一起的承台（1）、墩身节段（2）、盖梁（3）以及若干预应力束组（4）；

所述墩身节段（2）为底部实心且顶部空心的长方体结构，每个墩身节段（2）内均设有若干个第一类孔道（203）和若干个第二类孔道（204）；

第一类孔道（203）从墩身节段（2）的底部向墩身节段（2）内部空腔的侧壁上贯穿，墩身节段（2）内部空腔的侧壁上对应每个第一类孔道（203）均设有一个锚固块（5），第一类孔道（203）从锚固块（5）内贯穿；

第二类孔道（204）为穿设在墩身节段（2）内部的U形结构，第二类孔道（204）的两端部与墩身节段（2）的顶部贯通；

承台（1）内设有若干个承台孔道（101），承台孔道（101）为U形结构，承台孔道（101）的两端部与承台（1）的顶部贯通；

盖梁（3）从上到下贯穿有若干个盖梁孔道（301）；

墩身节段（2）包括若干个依次交替安装在一起的第一类墩身节段（201）和第二类墩身节段（202）；

最下端的第一类墩身节段（201）内的第一类孔道（203）底部与承台（1）的承台孔道（101）的顶部一一对应设置且内部穿设有预应力束组（4），预应力束组（4）两端穿出锚固块（5）并通过锚固组件固定；

中部的第二类墩身节段（202）内的第一类孔道（203）底部与下端相邻的第一类墩身节段（201）的第二类孔道（204）顶部一一对应设置且内部穿设有预应力束组（4），预应力束组（4）两端穿出锚固块（5）并通过锚固组件固定，第二类墩身节段（202）内的第二类孔道（204）顶部与上端相邻的第一类墩身节段（201）的第一类孔道（203）底部一一对应设置且内部穿设有预应力束组（4），预应力束组（4）两端穿出锚固块（5）并通过锚固组件固定；

最上端的第二类墩身节段（202）的第二类孔道（204）顶部与盖梁（3）的盖梁孔道（301）底部一一对应且内部穿设有预应力束组（4），预应力束组（4）穿出盖梁（3）顶部并通过锚固组件固定。

2.根据权利要求1所述的一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，承台（1）顶部在每个承台孔道（101）的端部均设有一个内凹剪力齿（6）。

3.根据权利要求2所述的一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，墩身节段（2）底部对应每个第一类孔道（203）的端部均设有一个外凸剪力齿（7），墩身节段（2）顶部对应每个第二类孔道（204）的端部均设有一个内凹剪力齿（6）。

4.根据权利要求3所述的一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，盖梁（3）底部对应每个盖梁孔道（301）的端部均设有一个外凸剪力齿（7）。

5.根据权利要求4所述的一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，内凹剪力齿（6）与外凸剪力齿（7）形状配合，对应的内凹剪力齿（6）与外凸剪力齿（7）配合安装。

6.根据权利要求5所述的一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，承台（1）与墩身节段（2）的接触面上、相邻的两个墩身节段（2）的接触面上、墩身节段（2）与盖梁（3）的接触面上均设有环氧树脂层。

7.根据权利要求6所述的一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，盖梁（3）顶部对应每个盖梁孔道（301）的端部均设有一个锚固凹槽（8）。

8.根据权利要求7所述的一种装配式桥梁下部结构，其特征在于，承台（1）为长方体结构。

9.根据权利要求8所述的一种装配式桥梁下部结构的安装方法，其特征在于，具体步骤为：

S1、利用现浇法施工承台（1），并按设计要求预留承台孔道（101），并加工内凹剪力齿（6）；

S2、预制墩身节段（2）的第一类墩身节段（201）和第二类墩身节段（202），并按设计要求预留第一类孔道（203）、第二类孔道（204）；

S3、在承台（1）上安装第一类墩身节段（201）；安装前，在第一类墩身节段（201）与承台（1）的接触面均匀涂抹环氧树脂，然后吊装第一类墩身节段（201）就位，在承台孔道（101）、第一类孔道（203）中穿预应力束组（4）并锚固，完成第一类墩身节段（201）的施工；

S4、在第一类墩身节段（201）上安装第二类墩身节段（202）；安装前，在第一类墩身节段（201）与第二类墩身节段（202）的接触面均匀涂抹环氧树脂，然后吊装第二类墩身节段（202）就位，在第一类墩身节段（201）的第二类孔道（204）以及第二类墩身节段（202）的第一类孔道（203）中穿预应力束组（4）并锚固，完成第二类墩身节段（202）的施工；

S5、安装下一个第一类墩身节段（201）、下一个第二类墩身节段（202），直至完成所有的墩身节段（2）；

S6、安装盖梁（3）；安装前，在盖梁（3）与墩身节段（2）的接触面均匀涂抹环氧树脂,然后吊装盖梁（3）就位，在墩身节段（2）的第二类孔道（204）、盖梁孔道（301）中穿预应力束组（4）并锚固，完成盖梁（3）的施工。

10.根据权利要求8所述的一种装配式桥梁下部结构的局部更换的方法，其特征在于，具体步骤为：

P1、以承台（1）作为基础，搭设临时支架，并在临时支架顶部对称布置千斤顶；

P2、拆除盖梁（3）与接触的第二类墩身节段（202）之间的预应力束组（4），启动千斤顶，将盖梁（3）顶起一定高度，使其与第二类墩身节段（202）脱离；

P3、拆除预应力束组（4），利用设备吊起顶部的第二类墩身节段（202），缓慢移出；

P4、按照步骤P3中的操作依次进行，直到将需要拆除的墩身节段（2）利用设备吊出；

P5、清理干净拆除后的墩身节段（2）接触面上的环氧树脂，并均匀涂抹新的环氧树脂，安装替换的墩身节段（2）和原有未损坏的墩身节段（2），同步穿预应力束组（4）并张拉锚固；

P6、启动千斤顶，清理干净拆除后的盖梁（3）接触面上的环氧树脂，并均匀涂抹新的环氧树脂，将盖梁（3）卸落至墩身节段（2）顶部，穿预应力束组（4）并张拉锚固；

P7、拆除临时支架。

Images