CN117604882A - 一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造及施工方法，涉及桥梁工程技术领域，包括预制墩柱、预制盖梁、砂浆以及钢管部件；其中：所述预制盖梁的底部具有预留槽，所述预留槽顶部连通有延伸至盖梁顶部的压浆孔与出浆孔；所述预制墩柱的上端具有尺寸缩小的内收部，且所述内收部插接于预留槽内；所述钢管部件套设于预制墩柱的上端，且所述内收部外侧的钢管部件开设有多个均匀分布的孔洞；所述砂浆通过压浆孔压入至预留槽内。本发明预制盖梁的预留槽的孔径较大，可快速与预制墩柱进行对中安装，容错性大；安装状态的时间短，降低工人操作安全风险；灌浆料填充体积大，灌浆料的密实性及灌注质量均较容易保证。

Description

一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造及施工方法。

背景技术

预制构件因其质量有保证，施工速度快，对既有交通及环境的影响小，近些年来在交通基础建设上应用的越来越多；在城市桥梁建设过程中，受场地及交通通行的要求，预制墩柱及盖梁的使用越来越普遍。

对于预制墩柱及盖梁的连接，近些年已经做了大量研究，目前主要做法有灌浆套筒连接、钢筋焊接、预应力连接等各种干接或湿接方式。然而目前的墩柱及盖梁接头或多或少的存在一定的问题，主要有：

1、构件预制质量高，但连接头施工质量不易保证，成为薄弱点；

2、预制构件的预留孔、预留钢筋的设置要求精度高，盖梁吊装状态与墩柱钢筋对准操作耗时费力，容错性差。

3、盖梁处于吊装对中安装状态的时间偏长，工人操作时安全风险较高；

4、灌浆套筒连接方式在盖梁定位后需灌浆，灌浆孔体积较小，灌浆料的密实性检验及灌注质量检测较为困难；通过预应力钢筋或普通钢筋进行直接连接，连接位置的耐久性有待检验；

5、连接处静力计算及试验往往能满足承载能力要求，但长期荷载下不同材料间的粘结能力及抗震性能目前无法明确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造及施工方法，解决了现有的连接构造的定位精度要求高、连接处薄弱的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括预制墩柱、预制盖梁、砂浆以及钢管部件；其中：

所述预制盖梁的底部具有预留槽，所述预留槽顶部连通有延伸至盖梁顶部的压浆孔与出浆孔；

所述预制墩柱的上端具有尺寸缩小的内收部，且所述内收部插接于预留槽内；

所述钢管部件套设于预制墩柱的上端，且所述内收部外侧的钢管部件开设有多个均匀分布的孔洞；

所述砂浆通过压浆孔压入至预留槽内，所述砂浆将填充钢管部件的内外侧。

优选的，所述钢管部件包括竖向钢管与横向端板；所述横向端板为环形，所述横向端板固定于竖向钢管的上端，多个所述孔洞开设于竖向钢管的四周，所述横向端板的内径小于内收部的外径。

优选的，所述钢管部件的竖向钢管高度为：

+100

且：

其中：为钢管部件伸入预制盖梁深度；为竖向钢管厚度；各尺寸的单位均为 cm。

优选的，所述竖向钢管厚度根据预制墩柱在预制盖梁处内收后钢管部件承担的 抗压承载能力不小于挖空部分混凝土的抗压承载能力确定：

其中：为预制墩柱在预制盖梁处内收尺寸，取5~10cm；D为预制墩柱直径；为 竖向钢管厚度；为混凝土抗压强度设计值；为钢材抗压强度设计值；

从而推出：，即可确定的最小值；且取值不小于。

优选的，所述横向端板顶端至预制盖梁顶端尺寸为：

即可推出横向端板顶至顶层钢筋中心尺寸为：

其中：为墩柱设计轴向力；为截面高度尺寸效应系数；为盖梁混凝土抗拉 强度设计值；为距截面位置破坏锥体截面的周长，为桥涵结构重要性系数，取值 范围0.9~1.1。

优选的，所述孔洞为圆形，所述孔洞直径d为：d5cm。

优选的，所述钢管部件的横向端板宽度为：=5，为横向端板厚度。

优选的，所述预留槽的孔壁设置有围绕其一周的钢材管，且所述钢材管为波纹状。

优选的，所述砂浆为掺纤维微膨胀混凝土砂浆。

本发明还提出一种以上所述连接构造的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：计算出钢管部件的各项尺寸；

步骤二：依据步骤一中计算得出的尺寸，在预制厂制作预制墩柱及预制盖梁，并将钢管部件安装于预制墩柱；

步骤三：将预制墩柱运输至现场并安装完毕，在预制墩柱的顶部涂刷连接砂浆，将预制盖梁吊起，使得预制盖梁的预留槽与预制墩柱的内收部对中、落梁；

步骤四：在预制盖梁底部与预制墩柱的连接处设置底模板；

步骤五：通过压浆孔压入砂浆，待砂浆满足要求后，停止砂浆的压入；

步骤六：对砂浆养护，待完全固化之后，拆除底模板，施工完毕。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

1、预制盖梁的预留槽孔径较大，可快速与预制墩柱进行对中安装，容错性大；安装状态的时间短，大大降低工人操作安全风险；

2、灌浆料填充体积大，灌浆料的密实性及灌注质量均较容易保证；

3、采用开有孔洞的钢管部件作为抗剪的剪力键，与大体积的灌浆料结合性良好，接头的整体性取得了较大的改善；

4、预制盖梁的预留槽外侧设置钢波纹管，增加界面的抗剪能力。

附图说明

图1为本发明中墩柱与盖梁连接的主视结构示意图；

图2为本发明中墩柱与盖梁连接的俯视剖视结构示意图；

图3为本发明中钢管部件的断面结构示意图；

图4为本发明中钢管部件的立体结构示意图。

图中数字表示：

1、钢管部件；101、竖向钢管；102、横向端板；103、孔洞；2、预制墩柱；3、砂浆；4、钢材管；5、压浆孔；6、出浆孔；7、顶层钢筋；8、预制盖梁。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种技术方案：一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，如图1~4所示，包括预制墩柱2、预制盖梁8、砂浆3以及钢管部件1；其中：

预制盖梁8的底部具有预留槽，预留槽的截面为圆形结构，预留槽的孔壁设置有围绕其一周的钢材管4，且钢材管4的竖向截面为波纹状，以增加抗剪承载力，在浇筑预制盖梁8时，即可将钢材管4放置预制盖梁8的模具中对应位置，待混凝土固化之后，即成型；

预留槽顶部连通有延伸至盖梁顶部的压浆孔5与出浆孔6，压浆孔5用于将砂浆3压入至预留槽内，而出浆孔6在压浆时，将预留槽内的空气排出，同时还可通过出浆孔6观察预留槽内砂浆3的压浆情况，压浆孔5与出浆孔6的数量均为2个，可加快压浆的效率；

预制墩柱2的上端具有尺寸缩小的内收部，即内收部的直径小于预制墩柱2的直径，且内收部插接于预留槽内，其上端与预留槽的顶部支撑，以承载预制盖梁8的重量；

钢管部件1套设于预制墩柱2的上端，且内收部外侧的钢管部件1开设有多个均匀分布的孔洞103，在砂浆3注入至预留槽中时，砂浆3可通过孔洞103流入至钢管部件1的内侧，待砂浆3固化之后，即可完成预制墩柱2、钢管部件1与预制盖梁8的一体化连接；

进一步的，钢管部件1包括竖向钢管101与横向端板102；横向端板102为环形，横向端板102固定于竖向钢管101的上端，孔洞103开设于竖向钢管101，横向端板102的内径小于内收部的外径，即在安装之后，横向端板102的内侧位于预制墩柱2的上侧，可确保钢管部件1的稳定性。

砂浆3通过压浆孔5压入至预留槽内，填充钢管部件1的内外侧，砂浆3为掺纤维微膨胀混凝土砂浆，掺纤维微膨胀混凝土砂浆为大体积的灌浆料，结合性良好，接头的整体性取得了较大的改善。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1与图3所示，为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：本实施例对钢管部件1的各项尺寸进行说明（本实施例中的各项尺寸单位均为cm）：

钢管部件1的竖向钢管101高度为：

+100

且：

其中：为钢管部件1伸入预制盖梁8深度，为竖向钢管101厚度。

竖向钢管101厚度根据预制墩柱在预制盖梁处内收后钢管部件承担的抗压承载 能力不小于挖空部分混凝土的抗压承载能力确定：

其中：为预制墩柱在预制盖梁处内收尺寸，取5~10cm，D为预制墩柱直径，为 竖向钢管厚度，为混凝土抗压强度设计值；为钢材抗压强度设计值；

从而推出：，即可确定的最小值，且取值不小于。

横向端板顶端至预制盖梁顶端尺寸为：

即可推出横向端板顶至顶层钢筋中心尺寸为：

其中：为墩柱设计轴向力；为截面高度尺寸效应系数；为盖梁混凝土抗拉 强度设计值；为距截面位置破坏锥体截面的周长，为桥涵结构重要性系数，取值 范围0.9~1.1。

钢管部件1的孔洞103为圆形结构，其直径d为：d5cm。

钢管部件1的横向端板宽度为：=5，为横向端板102厚度。

实施例三

本实施例基于上述实施例中连接构造的施工方法，如图1~4所示，包括以下步骤：

步骤一：计算出钢管部件1的各项尺寸；

步骤二：依据步骤一中计算得出的尺寸，在预制厂制作预制墩柱2及预制盖梁8，以及养护；

步骤三：将预制墩柱2运输至现场并安装完毕，在预制墩柱2的顶部涂刷连接砂浆，将预制盖梁8吊起，使得预制盖梁8的预留槽与预制墩柱2上端的内收部对中、落梁，使得多个预制墩柱2将预制盖梁8支撑；

步骤四：在预制盖梁8底部与预制墩柱2的连接处设置底模板，进行密封，防止漏浆；

步骤五：通过压浆孔5压入砂浆3，在出浆孔6位置查看混凝土压浆情况，待砂浆3满足要求后，停止砂浆3的压入；

步骤六：对砂浆3养护，待完全固化之后，拆除底模板，施工完毕。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于：包括预制墩柱、预制盖梁、砂浆以及钢管部件；其中：

所述预制盖梁的底部具有预留槽，所述预留槽顶部连通有延伸至盖梁顶部的压浆孔与出浆孔；

所述预制墩柱的上端具有尺寸缩小的内收部，且所述内收部插接于预留槽内；

所述钢管部件套设于预制墩柱的上端，且所述内收部外侧的钢管部件开设有多个均匀分布的孔洞；

所述砂浆通过压浆孔压入至预留槽内，所述砂浆将填充钢管部件的内外侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述钢管部件包括竖向钢管与横向端板；所述横向端板为环形，所述横向端板固定于竖向钢管的上端，多个所述孔洞开设于竖向钢管的四周，所述横向端板的内径小于内收部的外径。

3.根据权利要求2所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述钢管部件的竖向钢管高度为：

+100

且：

其中：为钢管部件伸入预制盖梁深度；/>为竖向钢管厚度；各尺寸的单位均为cm。

4.根据权利要求3所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述竖向钢管厚度根据预制墩柱在预制盖梁处内收后钢管部件承担的抗压承载能力不小于挖空部分混凝土的抗压承载能力确定：

其中：为预制墩柱在预制盖梁处内收尺寸，/>取5~10cm；D为预制墩柱直径；/>为竖向钢管厚度；/>为混凝土抗压强度设计值；/>为钢材抗压强度设计值；

从而推出：，即可确定/>的最小值；且/>取值不小于/>。

5.根据权利要求1所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述横向端板顶端至预制盖梁顶端尺寸为：

即可推出横向端板顶至顶层钢筋中心尺寸为：

其中：为墩柱设计轴向力；/>为截面高度尺寸效应系数；/>为盖梁混凝土抗拉强度设计值；/>为距截面/>位置破坏锥体截面的周长，/>为桥涵结构重要性系数，取值范围0.9~1.1。

6.根据权利要求2所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述孔洞为圆形，所述孔洞直径d为：d5cm。

7.根据权利要求2所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述钢管部件的横向端板宽度为：/>=5/>，/>为横向端板厚度。

8.根据权利要求1所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述预留槽的孔壁设置有围绕其一周的钢材管，且所述钢材管为波纹状。

9.根据权利要求1所述的一种基于开孔钢管的墩柱与盖梁快速连接构造，其特征在于，所述砂浆为掺纤维微膨胀混凝土砂浆。

10.一种如权利要求1~9任一项所述连接构造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：计算出钢管部件的各项尺寸；

步骤二：依据步骤一中计算得出的尺寸，在预制厂制作预制墩柱及预制盖梁，并将钢管部件安装于预制墩柱；

步骤三：将预制墩柱运输至现场并安装完毕，在预制墩柱的顶部涂刷连接砂浆，将预制盖梁吊起，使得预制盖梁的预留槽与预制墩柱的内收部对中、落梁；

步骤四：在预制盖梁底部与预制墩柱的连接处设置底模板；

步骤五：通过压浆孔压入砂浆，待砂浆满足要求后，停止砂浆的压入；

步骤六：对砂浆养护，待完全固化之后，拆除底模板，施工完毕。