CN212656105U - 一种自复位预制拼装桥墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁工程技术领域，公开了一种自复位预制拼装桥墩，包括预制墩柱与基础承台，还包括预应力筋和耗能连接件；预制墩柱与基础承台通过预应力筋连接形成整体，预应力筋的一端用于锚固预制墩柱顶部的搭载结构，另一端锚固基础承台；耗能连接件连接预制墩柱的底部与基础承台；本实用新型结构简单、操作便捷，施工效率高，施工完成的拼装桥墩具有自复位性，抗倾覆性好，有效解决了现有的拼装桥墩的墩角部位容易因应力集中而损伤破碎的问题，并易于对破损的部位进行修复。

Description

一种自复位预制拼装桥墩

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程技术领域，特别是涉及一种自复位预制拼装桥墩。

背景技术

近年来，交通基础设施，尤其是高速铁路、高速公路及城市快速路得到快速发展，其中，桥梁工程占有举足轻重的地位。巨大的建设需求对桥梁工程的施工质量和施工效率提出了更高的要求。预制拼装结构以其标准化、模块化的施工方式，可显著提高施工效率，确保施工质量，并具有对既有交通干扰少、绿色、环保等优点，从而得到广泛地推广应用，非常适合于桥梁工程的建设。

目前，在预制拼装桥梁的应用方面，对于桥梁下侧的预制拼装桥墩的研究与应用实践尚处于起步阶段，其应用主要集中于低烈度地震设防区的跨江、跨海桥梁以及城市桥梁。

然而，对于高烈度地震设防区，现有的拼装桥墩的抗倾覆性能差，由于拼装桥墩的墩身与承台之间拼接构造接缝的存在，导致预制拼装桥墩的侧向约束较弱，在地震作用下容易发生横向滑移，并导致出现桥墩的墩角部位因应力集中而损伤破碎的问题，其抗震性能相较于现浇整体式桥墩而言，存在明显不足，在地震中更容易遭受破坏，并且一旦破坏，极难修复。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种自复位预制拼装桥墩，用于解决现有的拼装桥墩存在抗倾覆性能差，墩角部位容易因应力集中而损伤破碎的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种自复位预制拼装桥墩，包括预制墩柱与基础承台，还包括预应力筋和耗能连接件；所述预制墩柱与所述基础承台通过所述预应力筋连接形成整体，所述预应力筋的一端用于锚固所述预制墩柱顶部的搭载结构，另一端锚固所述基础承台；所述耗能连接件连接所述预制墩柱的底部与所述基础承台。

其中，所述预制墩柱包括多个预制节段，所述预制墩柱的横截面形状包括矩形、矩形环、圆形及圆环中的任一种，和/或，所述预制墩柱包括多个，多个所述预制墩柱的顶部还通过所述耗能连接件连接同一个预制盖梁。

其中，所述预应力筋包括多条，所述预应力筋设置在所述预制墩柱与所述基础承台内，并沿所述预制墩柱的竖直中心线呈中心对称分布；和/或，所述预应力筋的另一端锚固在所述基础承台的侧面。

其中，还包括第一预埋管道和第二预埋管道；所述第一预埋管道沿所述竖直中心线的方向预埋于所述预制节段内，所述第一预埋管道的两个端口分设在所述预制节段的上、下端面；所述第二预埋管道呈弧线状，并预埋于所述基础承台内，所述第二预埋管道的两个端口分设在所述基础承台的上表面与侧面；所述预应力筋为无粘结预应力筋，并依次穿过所述第一预埋管道与所述第二预埋管道。

其中，所述预制墩柱的底部设置有脚座，所述脚座与所述基础承台通过多个所述耗能连接件相连接，多个所述耗能连接件沿所述预制墩柱的竖直中心线呈中心对称分布。

其中，所述耗能连接件包括耗能棒，所述耗能棒的上端连接所述脚座，下端连接所述基础承台。

其中，所述耗能连接件还包括固定垫板、第三预埋管道和锚固件；所述脚座的上表面预埋所述固定垫板，所述脚座内沿所述竖直中心线方向预埋所述第三预埋管道，所述基础承台内预埋所述锚固件；所述耗能棒的直径小于所述第三预埋管道的内径，并插装于所述第三预埋管道内，所述耗能棒的上端连接所述固定垫板，所述耗能棒的下端连接所述锚固件。

其中，所述锚固件包括预埋接头与锚固头，所述预埋接头的一端连接所述锚固头，另一端螺纹连接所述耗能棒的下端。

其中，所述固定垫板上开设有螺纹沉槽，所述螺纹沉槽螺纹连接固定帽的帽沿，所述耗能棒的上端从所述固定垫板的上侧伸出并与所述固定帽的帽顶相抵接。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本实用新型实施例提供的自复位预制拼装桥墩，通过设计从预制墩柱的顶部往下排布至基础承台的预应力筋，并以此将预制墩柱与基础承台连接为一体，从而预制墩柱在地震作用下发生横移或摆动时，可在预应力筋的应力作用下自复位至初始位置，由此大大减小预制墩柱相应结构部位的残余变形，并具有较好的抗倾覆性，其抗震性得到相应增强；与此同时，通过耗能连接件所提供的预制墩柱的底部与基础承台之间的连接能力与耗能能力，有效防止了预制墩柱的墩角部位出现因应力集中而损伤破碎的问题，相应地减少了由于预制墩柱底部的混凝土结构受到局部挤压而引起的应力损失，并在预应力筋的配合下，有利于支持预制墩柱以较大的回转半径进行摆动，进一步增强了拼装桥墩的抗倾覆能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例所示的自复位预制拼装桥墩的第一种结构的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例所示的自复位预制拼装桥墩的第二种结构的主视结构示意图；

图3为本实用新型实施例所示的自复位预制拼装桥墩的第三种结构的主视结构示意图；

图4为本实用新型实施例所示的耗能连接件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例所示的固定垫板的俯视结构示意图；

图6为本实用新型实施例所示的固定垫板的仰视结构示意图；

图7为本实用新型实施例所示的固定垫板与预埋螺栓相配合的结构示意图；

图8为本实用新型实施例所示的基于自复位预制拼装桥墩的施工方法的流程图。

图中：1、预制墩柱；2、基础承台；3、预应力筋；4、耗能连接件；41、耗能棒；42、固定垫板；421、通孔；422、螺纹沉槽；423、螺纹沉孔；43、预埋螺栓；44、第三预埋管道；45、预埋接头；46、锚固头；47、锁紧螺母；48、固定帽；5、预制盖梁；6、第一预埋管道；7、第二预埋管道；8、脚座。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1与图2，本实施例提供了一种自复位预制拼装桥墩，包括预制墩柱1与基础承台2，还包括预应力筋3和耗能连接件4；预制墩柱1与基础承台2通过预应力筋3连接形成整体，预应力筋3的一端用于锚固预制墩柱1顶部的搭载结构，另一端锚固基础承台2；耗能连接件4连接预制墩柱1的底部与基础承台2。

具体的，本实施例所示的自复位预制拼装桥墩，通过设计从预制墩柱1的顶部往下排布至基础承台2的预应力筋3，并以此将预制墩柱1与基础承台2连接为一体，从而预制墩柱1在地震作用下发生横移或摆动时，可在预应力筋3的应力作用下自复位至初始位置，由此大大减小预制墩柱1相应结构部位的残余变形，并具有较好的抗倾覆性，其抗震性得到相应增强；与此同时，通过耗能连接件4所提供的预制墩柱1的底部与基础承台2之间的连接能力与耗能能力，有效防止了预制墩柱1的墩角部位出现因应力集中而损伤破碎的问题，相应地减少了由于预制墩柱1底部的混凝土结构受到局部挤压而引起的应力损失，并在预应力筋3的配合下，有利于支持预制墩柱1以较大的回转半径进行摆动，进一步增强了拼装桥墩的抗倾覆能力。

在此应指出的是，图1为本实施例所示的自复位预制拼装桥墩的第一种结构的主视结构示意图。在图1中，预制墩柱1包括多个预制节段，多个预制节段沿预制墩柱1的竖直中心线以端面对齐并呈垂直叠放的方式拼接为一体。图2为本实施例所示的自复位预制拼装桥墩的第二种结构的主视结构示意图，图2与图1所示的拼装桥墩的区别之处在于，预制墩柱1为一体式结构。在实际施工时，为了降低施工难度，优选预制墩柱1为多个预制节段的拼装结构。

与此同时，预制墩柱1还可设置多个，多个预制墩柱1的底部通过耗能连接件4连接同一个基础承台2，或者每个预制墩柱1的底部通过耗能连接件4对应与一个基础承台2相连接，多个预制墩柱1的顶部还通过耗能连接件4连接同一个预制盖梁5，以构成如图3所示的第三种结构的自复位预制拼装桥墩，在图3中，预制墩柱1具体设置有两个，两个预制墩柱1的底部安装在同一个基础承台2上，两个预制墩柱1的顶部通过耗能连接件4连接同一根预制盖梁5。其中，预制墩柱1的每个预制节段、基础承台2及预制盖梁5均可采用本领域所公知的钢筋混凝土结构。

对于预应力筋3的具体排布，优选将预应力筋3设置在预制墩柱1与基础承台2内，以便预应力筋3起到较好的应力传导作用，从而预制墩柱1在地震作用下发生横移或摆动时，可在预应力筋3的应力作用下自复位至初始位置。当然，预应力筋3也可设置在预制墩柱1与基础承台2的侧面，但需要在预制墩柱1与基础承台2的侧面设置相应的引导结构，如导向环、导向套等，以便与预应力筋3相配合并实现应力的传导。另外，本实施例中用于锚固预应力筋3的一端的搭载结构包括设置在预制墩柱1顶部的盖梁或主梁，当然，预应力筋3的一端也可直接通过锚具锚固在预制墩柱1的顶部。预应力筋3的另一端可锚固在基础承台2的内部或侧面，在此不作具体限定。

对于耗能连接件4而言，可理解为本领域所公知的具有一定刚性的弹性连接构件，例如：剪力棒、钢板等。耗能连接件4作为预制墩柱1的底部与基础承台2之间的辅助连接，可垂直布设在其拼接构造的外侧面或内部，在此不作具体限定，当然，为了实现较好的耗能效果，优选耗能连接件4垂直布设在预制墩柱1的底部与基础承台2的拼接构造的内部，以防止预制墩柱1在地震作用下发生横移或摆动时，预制墩柱1底部的混凝土结构直接与基础承台2发生刚性接触，从而有效防止了预制墩柱1的墩角部位出现因应力集中而损伤破碎的问题。

优选地，本实施例中预制墩柱1的横截面形状包括矩形、矩形环、圆形及圆环中的任一种，在此不作具体限制，例如：预制墩柱1的横截面形状还可为椭圆形、腰圆形等。其中，将预制墩柱1的横截面形状设计为矩形环或圆环结构，可在确保预制墩柱1整体机械强度的前提下，大幅度缩减其重量。

优选地，本实施例中预应力筋3包括多条，多条预应力筋3设置在预制墩柱1与基础承台2内，并沿预制墩柱1的竖直中心线呈中心对称分布；和/或，预应力筋3的另一端通过锚具锚固在基础承台2的侧面。

具体的，通过在预制墩柱1与基础承台2内以中心对称的方式布置多条预应力筋3，可确保预制墩柱1在不同方向具有比较接近的抗侧强度，并具有足够的刚度，以确保预制墩柱1的自复位性和抗倾覆性。

与此同时，通过将预应力筋3的另一端锚固在基础承台2的侧面，这在一方面，相比于垂直分布的预应力筋3而言，更加有利于将预应力筋3上产生的应力传递至基础承台2，从而大大增强了预制墩柱1的抗侧强度，确保了预制墩柱1的自复位性和抗倾覆性，在另一方面，便于对预应力筋3的另一端相应的锚固部位进行震后损伤检测，并便于修复破损的部位。

优选地，本实施例中还包括第一预埋管道6和第二预埋管道7；第一预埋管道6沿所述竖直中心线的方向预埋于预制节段内，第一预埋管道6的两个端口分设在预制节段的上、下端面；第二预埋管道7呈弧线状，并预埋于基础承台2内，第二预埋管道7的两个端口分设在基础承台2的上表面与侧面；预应力筋3为无粘结预应力筋3，并依次穿过第一预埋管道6与第二预埋管道7。

具体的，在一方面，第一预埋管道6与第二预埋管道7作为预应力管道，为其内部穿连的预应力筋3提供形变依托，大大方便了应力在预应力筋3上的传递，从而确保了预制墩柱1的自复位性和抗倾覆性；在另一方面，第一预埋管道6与第二预埋管道7还可起到定位作用，如此便于实现预制墩柱1最底层的预制节段与基础承台2之间的拼装及相邻两层的预制节段之间的拼装，从而可加快现场拼装施工的效率。

优选地，本实施例中预制墩柱1的底部设置有脚座8，脚座8与基础承台2通过多个耗能连接件4相连接，多个耗能连接件4沿所述竖直中心线呈中心对称分布。

具体的，脚座8可与预制墩柱1最底层的预制节段设为一体式结构，在此可理解为，当预制墩柱1为柱状结构时，脚座8同样为柱状结构，脚座8与预制墩柱1具有相同的截面形状，但脚座8的截面积大于预制墩柱1的截面积。脚座8可采用高强或高性能的混凝土制成，也可在脚座8的周边包裹钢管，以防止预制墩柱1在侧向摇摆过程中，在其底部接缝处混凝土发生严重破碎。

与此同时，将多个耗能连接件4沿所述竖直中心线呈中心对称分布，如此可确保沿脚座8周边的各个部位耗能的一致性。

优选地，如图4所示，本实施例中耗能连接件4包括耗能棒41，耗能棒41呈竖直布置，耗能棒41的上端连接脚座8，下端连接基础承台2。

具体的，耗能棒41优选为易恢复形变的金属棒，如钢棒、钛合金棒。通过将耗能棒41设置成竖直布置，既便于实现脚座8与基础承台2之间的连接，又便于预制墩柱1在侧向摇摆过程中发生压缩形变，由此通过耗能棒41在形变过程中消耗的势能，以辅助预制墩柱1在预应力筋3的应力作用下自复位至初始位置，并防止预制墩柱1的墩角部位因应力集中而损伤破碎。

优选地，如图4所示，本实施例中耗能连接件4还包括固定垫板42、第三预埋管道44和锚固件；脚座8的上表面预埋固定垫板42，脚座8内沿所述竖直中心线的方向预埋第三预埋管道44，基础承台2内预埋锚固件；耗能棒41的直径小于第三预埋管道44的内径，并插装于第三预埋管道44内，耗能棒41的上端连接固定垫板42，耗能棒41的下端连接锚固件。

具体的，锚固件包括预埋接头45与锚固头46，其中，预埋接头45可采用螺纹套筒，锚固头46可采用90°弯钩形式的预埋钢筋，预埋钢筋的长度可根据锚固力的要求进行适应性设置，从而可将螺纹套筒的下端与预埋钢筋远离其弯钩的一端相连接，并一起预埋于基础承台2内。在对耗能连接件4进行组装时，将耗能棒41的下端螺纹连接螺纹套筒的上端，并将耗能棒41的上端与固定垫板42相连接即可。

与此同时，耗能棒41包括中间段和两个螺纹连接段，两个螺纹连接段设置在中间段的两端，且螺纹连接段的直径大于中间段的直径，中间段的直径小于第三预埋管道44的内径，由此，耗能棒41的中间段与第三预埋管道44之间沿径向具有一定的间隙，以利于耗能棒41具有充足的空间进行压缩形变。

如图5所示，固定垫板42为环形结构，且固定垫板42的内环的沿边与预制墩柱1的周边相适配，固定垫板42的外环的沿边与脚座8的周边在形状上相匹配。在固定垫板42上开设有沿其周向排布的多个通孔421。

如图4与图5所示，在固定垫板42的正侧端面开设有与通孔421相应的螺纹沉槽422，螺纹沉槽422螺纹连接固定帽48的帽沿，其中，固定帽48呈圆筒状，并为下方敞口结构，从而耗能棒41的上端在穿过通孔421后从固定垫板42的上侧伸出，并通过锁紧螺母47紧固，同时耗能棒41的上端伸入至固定帽48内并与固定帽48的帽顶相抵接。由此，固定帽48不仅可有效防止雨水及其它外界杂物进入至第三预埋管道44内而对第三预埋管道44及耗能棒41造成侵蚀，而且还对耗能棒41的上端起到限位作用，确保了耗能棒41在形变耗能过程中安装结构的稳定性。

如图6与图7所示，在固定垫板42的背侧端面开设有沿其周向排布的多个螺纹沉孔423，每个螺纹沉孔423与一个预埋螺栓43相适配，预埋螺栓43沿上述竖直中心线的方向埋设于脚座8内，从而可实现将固定垫板42预埋于脚座8的上表面。

在此应指出的是，在如图3所示的结构中，预制墩柱1的顶部也设有脚座，该脚座与预制盖梁5之间同样可采用如图4所示的耗能连接件相连接。

优选地，如图8所示，本实施例还提供了一种如上实施例所述的自复位预制拼装桥墩的施工方法，包括：S1，制备预制墩柱与基础承台；S2，将预制墩柱吊装于基础承台上，确保第一预埋管道与第二预埋管道的端口及第三预埋管道的端口与锚固件在基础承台的上表面均一一相对应；S3，安装预应力筋与耗能连接件，将预应力筋分别穿过第一预埋管道与第二预埋管道，预应力筋的一端锚固预制墩柱顶部的搭载结构，另一端锚固基础承台的侧面，并将耗能棒插入至第三预埋管道内，耗能棒的下端连接锚固件，上端连接固定垫板。

具体的，在实际施工时，可在工厂或建设场地附近的预制场完成预制墩柱的制备，在预制场内进行预制墩柱相应的各个预制节段的预制工作，各个预埋部件在绑扎钢筋笼、组装模板后固定位置，其中，在钢筋笼内对应位置固定第一预埋管道，对于预制墩柱最底层的预制节段而言，还应在脚座内预埋第三预埋管道，并在其上表面通过预埋螺栓固定连接固定垫板，在各个预埋部件安装好之后，向组装模板内浇筑混凝土，并养护至设计强度。

与此同时，可提前预制或在施工现场浇筑基础承台，在制作基础承台时，可按照上述同样的方式在基础承台内预埋第二预埋管道与锚固件。

然后，将预制墩柱运送至建设场地，采用吊装设备安装预制墩柱，确保第一预埋管道与第二预埋管道的端口及第三预埋管道的端口与锚固件在基础承台的上表面均一一相对应。

最后，将预应力筋分别穿过各个预制节段内的第一预埋管道与基础承台内的第二预埋管道，预应力筋的一端锚固预制墩柱顶部的搭载结构，另一端锚固基础承台的侧面，并将耗能棒插入至第三预埋管道内，耗能棒的下端螺纹连接锚固件的预埋接头，耗能棒的上端伸出固定垫板的部分通过螺栓紧固，并在固定垫板上通过固定帽对耗能棒的上端进行封闭和锁紧。

在此应指出的是，对于包含多个预制节段的预制墩柱的安装施工而言，为了确保现场施工的安全性，上述施工方法还包括：在将预制墩柱最下一层的预制节段吊装于基础承台的上表面，并完成耗能连接件的安装后，依次逐层向上安装预制墩柱的其它预制节段，最后再安装预应力筋。

由上可知，本实施例提供的基于上述自复位预制拼装桥墩的施工方法，在施工时，整个施工工序操作便捷，施工效率高，且施工完成的拼装桥墩具有自复位性，抗倾覆性好，有效解决了现有的拼装桥墩的墩角部位容易因应力集中而损伤破碎的问题，并易于对破损的部位进行修复。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自复位预制拼装桥墩，包括预制墩柱与基础承台，其特征在于，还包括预应力筋和耗能连接件；

所述预制墩柱与所述基础承台通过所述预应力筋连接形成整体，所述预应力筋的一端用于锚固所述预制墩柱顶部的搭载结构，另一端锚固所述基础承台；

所述耗能连接件连接所述预制墩柱的底部与所述基础承台。

2.根据权利要求1所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

所述预制墩柱包括多个预制节段，所述预制墩柱的横截面形状包括矩形、矩形环、圆形及圆环中的任一种；

所述预制墩柱包括多个，多个所述预制墩柱的顶部还通过所述耗能连接件连接同一个预制盖梁。

3.根据权利要求2所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

所述预应力筋包括多条，所述预应力筋设置在所述预制墩柱与所述基础承台内，并沿所述预制墩柱的竖直中心线呈中心对称分布；

所述预应力筋的另一端锚固在所述基础承台的侧面。

4.根据权利要求3所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

还包括第一预埋管道和第二预埋管道；

所述第一预埋管道沿所述竖直中心线的方向预埋于所述预制节段内，所述第一预埋管道的两个端口分设在所述预制节段的上、下端面；

所述第二预埋管道呈弧线状，并预埋于所述基础承台内，所述第二预埋管道的两个端口分设在所述基础承台的上表面与侧面；

所述预应力筋为无粘结预应力筋，并依次穿过所述第一预埋管道与所述第二预埋管道。

5.根据权利要求1所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

所述预制墩柱的底部设置有脚座，所述脚座与所述基础承台通过多个所述耗能连接件相连接，多个所述耗能连接件沿所述预制墩柱的竖直中心线呈中心对称分布。

6.根据权利要求5所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

所述耗能连接件包括耗能棒，所述耗能棒呈竖直布置，所述耗能棒的上端连接所述脚座，下端连接所述基础承台。

7.根据权利要求6所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

所述耗能连接件还包括固定垫板、第三预埋管道和锚固件；

所述脚座的上表面预埋所述固定垫板，所述脚座内沿所述竖直中心线方向预埋所述第三预埋管道，所述基础承台内预埋所述锚固件；

所述耗能棒的直径小于所述第三预埋管道的内径，并插装于所述第三预埋管道内，所述耗能棒的上端连接所述固定垫板，所述耗能棒的下端连接所述锚固件。

8.根据权利要求7所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

所述锚固件包括预埋接头与锚固头，所述预埋接头的一端连接所述锚固头，另一端螺纹连接所述耗能棒的下端。

9.根据权利要求7所述的自复位预制拼装桥墩，其特征在于，

所述固定垫板上开设有螺纹沉槽，所述螺纹沉槽螺纹连接固定帽的帽沿，所述耗能棒的上端从所述固定垫板的上侧伸出并与所述固定帽的帽顶相抵接。

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