CN117230789A - 装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法及构造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法及构造。现有连接施工需要承台过渡，导致开挖作业量大、施工材料用量大、施工工序较多。本方法于钢结构墩柱底部内侧布设竖向的开孔钢板及环向的贯穿钢筋；于贯穿钢筋外周侧绑扎竖向钢筋，并在竖向钢筋下部外露部分外侧绑扎箍筋；下放混凝土桩基的桩基钢筋笼，吊装钢结构墩柱于桩基钢筋笼上方，并将竖向钢筋与桩基钢筋笼绑扎为一体；立模浇筑桩基混凝土，桩顶段混凝土顶部浇至钢结构墩柱底部外以上。本发明取消了承台的设置，简化了连接构造，有效减少了施工过程中的工艺工序，施工方法便捷，施工效率高，有效降低混凝土、钢材、钢筋等材料消耗，经济性优势明显。

Description

装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法及构造

技术领域

本发明涉及桥梁工程设计施工技术领域，具体涉及一种装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法及构造。

背景技术

钢结构桥墩作为预制装配式桥墩的一种，具有结构重量轻、构件强度高、工厂化预制、标准化施工、快速化安装等明显优势，能够有效减少建设周期，提高桥梁建设品质，同时具有绿色、节能、环保等显著的优点，得到了广泛的认可及应用。在预制装配式结构施工过程中，钢结构桥墩连接技术是钢结构桥墩应用的关键，节点处连接构造的设计和施工将直接影响整体工程的施工质量和运营安全。

目前对预制装配式钢结构墩柱与混凝土桩基的连接，需设置承台作为过渡，在承台内部预埋地脚锚栓或预埋柱身预埋段进行上下衔接，但承台施工需开挖作业，某些工况下需要占用城市道路，对生态环境扰动较大，且承台施工材料用量大，施工工序较多，导致工程造价较高等。

鉴于钢结构墩柱与混凝土桩基连接处节点受力复杂，为桥梁结构的关键受力部位，因此，有必要提出新的连接构造克服现有技术存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法及构造，以解决目前连接施工需要承台过渡导致的开挖作业量大、施工材料用量大、施工工序较多等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，所述方法包括：

于钢结构墩柱底部内侧布设竖向的开孔钢板及环向的贯穿钢筋；

于贯穿钢筋外周侧绑扎竖向钢筋，并在竖向钢筋下部外露部分外侧绑扎箍筋；

下放混凝土桩基的桩基钢筋笼，吊装钢结构墩柱于桩基钢筋笼上方，并将竖向钢筋与桩基钢筋笼绑扎为一体；

浇筑桩基混凝土，桩顶段混凝土顶部浇至钢结构墩柱底部外以上。

进一步地，于钢结构墩柱底部内侧布设竖向的开孔钢板及环向的贯穿钢筋，包括：

在钢结构墩柱的钢管内壁焊接开孔钢板，开孔钢板沿钢管内壁径向均匀布置；

开孔钢板上预留有自上而下布置的孔洞，孔洞内分层插入环向的贯穿钢筋。

进一步地，所述方法还包括：

吊装钢结构墩柱于桩基钢筋笼上方后，在钢结构墩柱顶部安放定位装置，通过测量定位装置，确定并调整钢结构墩柱的平面位置及竖直度。

进一步地，定位装置包括圆形外框和十字内架，十字内架包括互相垂直的两个内杆；

内杆的端部固定在圆形外框的内周，两个内杆的十字交叉中心位于圆形外框的圆心。

进一步地，通过测量定位装置，确定并调整钢结构墩柱的平面位置及竖直度，包括：

钢结构墩柱安装就位后，将定位装置居中安放于钢结构墩柱顶面，测量定位装置的十字交叉中心位置，通过测量结果来调整钢结构墩柱的平面位置；

同时，测量钢结构墩柱顶面四周标高即内杆的端部标高来调整钢结构墩柱竖直度，当钢结构墩柱顶面四周标高相同时，即完成钢结构墩柱的竖直度调整；

随后对钢结构墩柱采用临时固定措施进行固定。

进一步地，所述方法还包括：

在钢结构墩柱的钢管内壁焊接开孔钢板后，在钢结构墩柱的钢管内壁焊接固定径向的剪力钉，剪力钉与竖向钢筋位置错开。

另一方面，提供装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工构造，所述构造由所述的方法施做，所述构造包括钢结构墩柱和混凝土桩基；

钢结构墩柱的底部内壁设置有竖向的开孔钢板及环向的贯穿钢筋，贯穿钢筋的外周侧均匀设置有竖向钢筋，竖向钢筋下部外露部分外侧设置有箍筋并浇入混凝土桩基内。

进一步地，所述开孔钢板沿钢结构墩柱内壁径向设置，开孔钢板上自上而下设置有环向的孔洞，孔洞内分层穿入多个贯穿钢筋。

进一步地，混凝土桩基内预设有桩基钢筋笼，竖向钢筋底部与桩基钢筋笼绑扎为一体。

进一步地，混凝土桩基的桩顶段混凝土浇筑至钢结构墩柱底部外以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提出了一种装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法及构造，与传统的钢结构墩柱与基础连接构造相比，取消了承台的设置，降低了因承台施工开挖导致城市道路占用、生态环境破坏等影响。取消了承台设置，简化了连接构造，有效减少了施工过程中的工艺工序，施工方法便捷，施工效率高，有效降低混凝土、钢材、钢筋等材料消耗，经济性优势明显。

另外，与传统钢结构墩柱与基础连接方式如螺栓连接相比，本发明还可以有效避免锚栓断裂、锚栓锈蚀等风险，受力可靠，耐久性较好，减少了连接接头维护等工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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实施例的附图。

图1是本发明较佳实施例的构造立面图。

图2是本发明较佳实施例的钢结构墩柱节点处断面图。

图3是本发明较佳实施例的混凝土桩基节点处断面图。

图4是本发明较佳实施例的定位装置平面图。

图中标识为：

1-钢结构墩柱，2-混凝土桩基，21-桩顶段混凝土，3-开孔钢板，4-剪力钉，5-竖向钢筋，6-贯穿钢筋，7-箍筋，8-定位装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖向”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，适用于公路、市政等领域内桥梁工程建设，通过在桩基混凝土浇筑前，将钢结构墩柱1吊装定位于设定位置进行固定，浇筑桩基混凝土，实现钢结构墩柱1与混凝土桩基2的连接，节点连接安全可靠，施工工序少，施工速度快，材料用量少，工程造价低。

所述方法包括以下施工步骤：

S1：首先要在钢结构墩柱1的底部做连接改造，于钢结构墩柱1底部内侧布设竖向的开孔钢板3及环向的贯穿钢筋6。具体地：

S101：在钢结构墩柱1的钢管内壁焊接开孔钢板3，开孔钢板3沿钢管内壁径向均匀布置。开孔钢板3外形尺寸、厚度及数量可根据节点受力情况进行确定。

S102：开孔钢板3上预留有自上而下布置的孔洞，孔洞内分层插入环向的贯穿钢筋6，如图2。开孔钢板3孔洞内贯穿钢筋在圆形墩柱断面宜采用整体式环形贯穿钢筋6，在矩形、正方形、多边形墩柱断面可采用分段式贯穿钢筋6。

S103：在钢结构墩柱1的钢管内壁焊接固定径向的剪力钉4，剪力钉4与竖向钢筋5位置错开，如图2。剪力钉4可采用规则的阵列式布置，也可采用不规则的梅花形布置。

S2：接着需要在钢结构墩柱1的底部布设竖向连接结构，于贯穿钢筋6外周侧绑扎竖向钢筋5，并在竖向钢筋5下部外露部分外侧绑扎箍筋7，如图3。竖向钢筋5与贯穿钢筋6、箍筋7均通过绑扎形成整体。

S3：下放混凝土桩基2的桩基钢筋笼，吊装钢结构墩柱1于桩基钢筋笼上方，并将竖向钢筋5与桩基钢筋笼绑扎为一体。

吊装钢结构墩柱1于桩基钢筋笼上方后，在钢结构墩柱1顶部安放定位装置8，通过测量定位装置8，确定并调整钢结构墩柱1的平面位置及竖直度。如图4，定位装置8包括圆形外框和十字内架，十字内架包括互相垂直的两个内杆。两个内杆为钢板条或钢筋，焊接组成十字内架。圆形外框采用钢筋弯折为圆形后焊接于十字内架的钢板条或钢筋上面。两个内杆的十字交叉中心位于圆形外框的圆心。

定位装置8的使用方法为：

钢结构墩柱1安装就位后，将定位装置8居中安放于钢结构墩柱1顶面，采用经纬仪、全站仪等仪器测量定位装置8的十字交叉中心位置，通过测量结果来调整钢结构墩柱1的平面位置；

同时，测量钢结构墩柱1顶面四周标高即内杆的端部标高来调整钢结构墩柱1竖直度，当钢结构墩柱1顶面四周标高相同时，即完成钢结构墩柱1的竖直度调整。

确定钢结构墩柱1平面位置及竖直度满足要求后，通过施加固定措施对钢结构墩柱1位置进行固定。

S4：立模浇筑桩基混凝土，桩顶段混凝土21顶部浇至钢结构墩柱1底部外以上。

桩基混凝土浇筑完成后，需对钢结构墩柱1顶面的定位装置8进行复测，在核实钢结构墩柱1的平面位置、竖直度无误后即完成钢结构墩柱1的安装及连接施工。

对于不同桩基，可根据桩基混凝土浇筑方式及桩顶混凝土是否需要凿除重新浇筑进行演化调整，如桩顶混凝土需凿除重新浇筑时，仅需向桩基中心弯折调整桩顶外露竖向钢筋，并将其与竖向钢筋5绑扎或焊接形成整体，即可达到本发明的效果。

上述方法中并没有涉及承台的施工，因此在整体连接施工结构中不存在承台的上下衔接。混凝土桩基2的桩径大于钢结构墩柱1的柱径，整体结构的稳定性是可以保障的，另外，在连接节点处，开孔钢板3、剪力钉4、贯穿钢筋6、竖向钢筋5、箍筋7的协同作用，增强了钢结构墩柱1与混凝土连接的节点强度，增强了连接的可靠性，弥补和代替了承台所起到的支撑连接作用。再者，施工过程中通过测量定位装置8，对钢结构墩柱1的平面位置及竖直度进行定位与调节，替代了常规设计中设置承台作为调节施工精度的功能。

由上述方法施工后得到的钢结构墩柱1和混凝土桩基2的连接节点结构，即为本发明提供的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工构造，如图1，具体包括钢结构墩柱1和混凝土桩基2。钢结构墩柱1的底部内壁设置有竖向的开孔钢板3及环向的贯穿钢筋6，贯穿钢筋6的外周侧均匀设置有竖向钢筋5，竖向钢筋5下部外露部分外侧设置有箍筋7并浇入混凝土桩基2内。所述开孔钢板3沿钢结构墩柱1内壁径向设置，开孔钢板3上自上而下设置有环向的孔洞，孔洞内分层穿入多个贯穿钢筋6。混凝土桩基2内预设有桩基钢筋笼，竖向钢筋5底部与桩基钢筋笼绑扎为一体。混凝土桩基2的桩顶段混凝土21浇筑至钢结构墩柱1底部外以上。

上述构造可以广泛适用于公路、市政桥梁建设中，由于省略了承台，结构更加简单，但受力仍然稳定可靠，耐久性较好，在结构简化的基础上，施工更方便，降低混凝土与钢材用量，造价更经济。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，其特征在于：

所述方法包括：

于钢结构墩柱(1)底部内侧布设竖向的开孔钢板(3)及环向的贯穿钢筋(6)；

于贯穿钢筋(6)外周侧绑扎竖向钢筋(5)，并在竖向钢筋(5)下部外露部分外侧绑扎箍筋(7)；

下放混凝土桩基(2)的桩基钢筋笼，吊装钢结构墩柱(1)于桩基钢筋笼上方，并将竖向钢筋(5)与桩基钢筋笼绑扎为一体；

浇筑桩基混凝土，桩顶段混凝土(21)顶部浇至钢结构墩柱(1)底部外以上。

2.根据权利要求1所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，其特征在于：

于钢结构墩柱(1)底部内侧布设竖向的开孔钢板(3)及环向的贯穿钢筋(6)，包括：

在钢结构墩柱(1)的钢管内壁焊接开孔钢板(3)，开孔钢板(3)沿钢管内壁径向均匀布置；

开孔钢板(3)上预留有自上而下布置的孔洞，孔洞内分层插入环向的贯穿钢筋(6)。

3.根据权利要求2所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，其特征在于：

所述方法还包括：

吊装钢结构墩柱(1)于桩基钢筋笼上方后，在钢结构墩柱(1)顶部安放定位装置(8)，通过测量定位装置(8)，确定并调整钢结构墩柱(1)的平面位置及竖直度。

4.根据权利要求3所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，其特征在于：

定位装置(8)包括圆形外框和十字内架，十字内架包括互相垂直的两个内杆；

内杆的端部固定在圆形外框的内周，两个内杆的十字交叉中心位于圆形外框的圆心。

5.根据权利要求4所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，其特征在于：

通过测量定位装置(8)，确定并调整钢结构墩柱(1)的平面位置及竖直度，包括：

钢结构墩柱(1)安装就位后，将定位装置(8)居中安放于钢结构墩柱(1)顶面，测量定位装置(8)的十字交叉中心位置，通过测量结果来调整钢结构墩柱(1)的平面位置；

同时，测量钢结构墩柱(1)顶面四周标高即内杆的端部标高来调整钢结构墩柱(1)竖直度，当钢结构墩柱(1)顶面四周标高相同时，即完成钢结构墩柱(1)的竖直度调整；

随后对钢结构墩柱(1)采用临时固定措施进行固定。

6.根据权利要求5所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工方法，其特征在于：

所述方法还包括：

在钢结构墩柱(1)的钢管内壁焊接开孔钢板(3)后，在钢结构墩柱(1)的钢管内壁焊接固定径向的剪力钉(4)，剪力钉(4)与竖向钢筋(5)位置错开。

7.装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工构造，所述构造由权利要求6所述的方法施做，其特征在于：

所述构造包括钢结构墩柱(1)和混凝土桩基(2)；

钢结构墩柱(1)的底部内壁设置有竖向的开孔钢板(3)及环向的贯穿钢筋(6)，贯穿钢筋(6)的外周侧均匀设置有竖向钢筋(5)，竖向钢筋(5)下部外露部分外侧设置有箍筋(7)并浇入混凝土桩基(2)内。

8.根据权利要求7所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工构造，其特征在于：

所述开孔钢板(3)沿钢结构墩柱(1)内壁径向设置，开孔钢板(3)上自上而下设置有环向的孔洞，孔洞内分层穿入多个贯穿钢筋(6)。

9.根据权利要求8所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工构造，其特征在于：

混凝土桩基(2)内预设有桩基钢筋笼，竖向钢筋(5)底部与桩基钢筋笼绑扎为一体。

10.根据权利要求9所述的装配式钢结构墩柱与现浇混凝土桩基连接施工构造，其特征在于：

混凝土桩基(2)的桩顶段混凝土(21)浇筑至钢结构墩柱(1)底部外以上。