一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法，包括配置混凝土—預制橋墩節(jié)段—拼裝—固定等步驟；采用本方法制備的拼裝式橋墩，既能保證施工澆筑質量，提高橋梁建設效率，又能增強橋梁墩柱的抗震性能。1、采用某種鋼纖維混凝土制備的拼裝橋墩，節(jié)段綜合力學性能優(yōu)越，同等結構和同等尺寸條件下，接頭部位的抗震性能是現有普通混凝土預制節(jié)段的2～3倍；2、采用該結構的橋墩節(jié)段，使用剪力鍵和插短鋼筋的接頭方式進行拼裝，橋墩整體的抗沖擊性能、墩身耗能、節(jié)段間潛在塑性鉸區(qū)域震后修復等震區(qū)動力性能優(yōu)越，可用于震區(qū)橋梁墩柱建設；3、采用此種鋼纖維混凝土，成品墩柱表面混凝土不易開裂，耐久性好。
【專利說明】一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁建筑施工領域，特別設計一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法。
【背景技術】
[0002]目前，橋梁下部結構采用的墩柱，多采用普通鋼筋混凝土結構，由普通混凝土、鋼筋組成。在施工時，需要在現場綁扎鋼筋、設置模板、澆筑商品混凝土，經過養(yǎng)護后達到使用要求?，F場作業(yè)要求較大的場地放置材料和模板，澆筑混凝土時，需人工振搗確保密實度，對鋼筋密集接頭部位澆筑往往欠密實，成品的鋼混結構墩柱在受到彎矩作用時，易開裂，從而導致墩柱耐久性下降。
[0003]為解決該問題，國內外開始采用節(jié)段預制拼裝橋墩結構體系。節(jié)段預制拼裝橋墩的結構體系是完全在預制場加工制作，現場采用干(膠接縫)或濕接縫形式連接，拼裝完畢進行預應力張拉形成墩柱整體結構，最大程度減少了現場焊接及現場混凝土澆筑工作量，有益于質量控制，加快了施工進度，降低了對交通和周邊環(huán)境的影響，符合環(huán)保節(jié)能低碳的經濟增長方式主題。
[0004]但理論計算和實驗證明:采用普通混凝土澆筑的干接縫節(jié)段拼裝橋墩，如接頭僅采用凹凸剪力鍵，在地震力作用下，表現出如下不足:1、橋墩節(jié)段接頭部位容易出現撞擊損壞，接頭位置的混凝土剝落嚴重；2、橋墩整體的抗沖擊性能、墩身耗能、節(jié)段間潛在塑性鉸區(qū)域震后修復等動力性能欠佳，不宜用于地震頻發(fā)區(qū)；3、成品墩柱表面混凝土容易開裂，耐久性有待提聞。
[0005]針對上述不足，本發(fā)明提供了一種利用某種鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法，使其能克服上述技術缺陷。

【發(fā)明內容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法，采用自主研制的特種鋼纖維自密實混凝土，在節(jié)段接縫間使用剪力鍵和短鋼筋，所得的預制節(jié)段以及拼裝后的墩身具有良好的動力性能，同時具有良好的耗能能力，可延遲節(jié)段間潛在塑性鉸區(qū)混凝土的開裂，顯著提高構件抗裂能力和耐久性，更好的保護節(jié)段構件及墩身的安全，可滿足地震頻發(fā)區(qū)等特殊地理環(huán)境對節(jié)段預制拼裝橋墩的設計要求。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術手段解決的:一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法，包括以下步驟:
[0008]A，配置混凝土，具體工藝為:
[0009]a,按如下重量份配比配備混凝土原材料:水泥300—350份，I級粉煤灰190—205份，細度模數為2.3—3的中砂765—775份，連續(xù)級配的碎石900—910份，減水劑8—9份，水溶性鋼纖維39— 40份，水180—185份；
[0010]b，制備自密實鋼纖維混凝土:按a中所取得的碎石和中砂投料拌合均勻后，加入水泥和I級粉煤灰，拌合均勻后，逐漸向拌合物內加水，加入二分之一水量后，加入減水劑，再逐漸添加剩余二分之一水，直至拌合物均勻；最后投鋼纖維，拌合均勻即可；
[0011]B，預制橋墩節(jié)段:在平臺上綁扎鋼筋籠，以立模板澆筑的方式制備第一橋墩節(jié)段，自密實鋼纖維混凝土澆筑時，不可使用振搗機具，避免鋼纖維產生方向性，然后將預制橋墩節(jié)段養(yǎng)護至設計強度；以此類推，澆筑好其他節(jié)段，并做好編號標記；
[0012]C，現場拼裝:在既定位置澆筑承臺，在承臺上按照預先標記的順序依次安裝橋墩節(jié)段，張拉預應力形成整體墩柱，如有蓋梁，可將其與承臺、墩身一同張拉錨固。
[0013]進一步，所述水溶性鋼纖維的體積率為0.3% — 0.6 %、鋼纖維的等效直徑為
0.1 - 0.3 mm、長徑比為40— 70、鋼纖維的抗拉強度不低于lOOOMPa。
[0014]進一步，步驟a中，按如下重量份配比配備混凝土原材料:水泥330份，I級粉煤灰200，份，細度模數為2.3—3的中砂768份，連續(xù)級配的碎石902份，減水劑8.46份，水溶性鋼纖維39.25份，水181.5份。
[0015]進一步，所述橋墩節(jié)段包括橋墩節(jié)段本體，橋墩節(jié)段本體的頂部沿周向設置有短鋼筋，底部沿周向設置用于供短鋼筋插入限位的預留孔，所述預留孔的孔直徑大于短鋼筋的直徑；橋墩節(jié)段本體的一端設置剪力鍵，另一端設置剪力鍵凹槽；所述橋墩節(jié)段本體沿周向設置多個軸向貫穿的預應力筋孔。
[0016]進一步，步驟C中，在承臺底座上預埋短鋼筋和剪力鍵凹槽，然后將第一橋墩節(jié)段底部的剪力鍵放入凹槽內，預埋短鋼筋插入預留孔內，依次類推；全部就位后，將預應力筋穿過預應力筋孔進行預應力張拉和錨固。如有蓋梁，蓋梁與相鄰橋墩節(jié)段間僅插單獨的短鋼筋即可。
[0017]進一步，所述剪力鍵的高度與剪力鍵凹槽的深度相同，放入后對接吻合良好。
[0018]進一步，所述橋墩節(jié)段本體為空心結構。
[0019]進一步，步驟B中，為方便定位剪力鍵和短鋼筋孔，第2節(jié)段可以第I節(jié)段頂面為模板進行澆筑，其余類推。
[0020]進一步，步驟B中，在進行多節(jié)段制備過程中，可將已經澆筑好的橋墩節(jié)段吊離，僅保留相鄰的節(jié)段作為澆筑支撐平臺即可。
[0021]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法，該墩柱既能保證施工澆筑質量，又可減少作業(yè)人工，而且可以明顯提高橋梁的抗震性能。經過實際驗證，效果顯著:1、采用自主研制的特種鋼纖維混凝土，通過橋墩力學及受力結構分析，結合反復實驗，調整各原材料配比，用其制備的拼裝橋墩節(jié)段綜合力學性能優(yōu)越，同等結構和同等尺寸條件下，接頭部位的抗震性能是現有普通混凝土預制節(jié)段的2— 3倍；2、采用該結構的橋墩節(jié)段，使用剪力鍵進行限位，特別通過插短鋼筋的接頭方式進行拼裝，橋墩整體的抗沖擊性能、墩身耗能、節(jié)段間潛在塑性鉸區(qū)域震后修復等震區(qū)動力性能優(yōu)越，可用于震區(qū)橋梁墩柱建設；3、采用此種鋼纖維混凝土，成品墩柱表面混凝土不易開裂，耐久性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0023]圖1為本發(fā)明所述相鄰橋墩節(jié)段的拼裝結構示意圖；[0024]圖2為本發(fā)明所述橋墩節(jié)段的俯視結構示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明所述橋墩節(jié)段的仰視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下將結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0027]實施例1，一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法，包括以下步驟:
[0028]A，配置混凝土，具體工藝為:
[0029]a,按如下重量份配比配備混凝土原材料:水泥300kg，I級粉煤灰205kg，細度模數為2.3的中砂765kg，連續(xù)級配的碎石910kg ;該連續(xù)級配的碎石的粒徑根據鋼筋間隙而定，依據規(guī)范取值即可；減水劑9kg，水溶性鋼纖維39kg，水185kg ;其中，所述水溶性鋼纖維的體積率為0.3%- 0.6%、鋼纖維的等效直徑為0.1 — 0.3 mm、長徑比為40— 70、鋼纖維的抗拉強度不低于lOOOMPa。
[0030]b，制備自密實鋼纖維混凝土:按a中所取得的碎石和中砂投料拌合均勻后，加入水泥和I級粉煤灰，拌合均勻后，逐漸向拌合物內加水，加入二分之一水量后，加入減水劑，再逐漸添加剩余二分之一水，直至拌合物均勻；最后投鋼纖維，拌合均勻即可；
[0031]B，預制橋墩節(jié)段:在平臺上綁扎鋼筋籠，以立模板澆筑的方式制備第一橋墩節(jié)段，自密實鋼纖維混凝土澆筑時，不可使用振搗機具，避免鋼纖維產生方向性，然后將預制橋墩節(jié)段養(yǎng)護至設計強度；以此類推，澆筑好其他節(jié)段，并做好編號標記；
[0032]C，現場拼裝:在既定位置澆筑承臺，在承臺上按照預先標記的順序依次安裝橋墩節(jié)段，張拉預應力形成整體墩柱，如有蓋梁，可將其與承臺、墩身一同張拉錨固即可。
[0033]步驟B中所述橋墩節(jié)段的結構包括橋墩節(jié)段本體1，橋墩節(jié)段本體的頂部沿周向設置有短鋼筋2，底部沿周向設置用于供短鋼筋2插入限位的預留孔3，所述預留孔的孔直徑大于短鋼筋的直徑；橋墩節(jié)段本體的一端設置剪力鍵4，另一端設置剪力鍵凹槽5 ;所述橋墩節(jié)段本體沿周向設置多個軸向貫穿的預應力筋孔6 ；
[0034]步驟C中，在承臺底座上預埋短鋼筋和剪力鍵凹槽，然后將第一橋墩節(jié)段底部的剪力鍵放入凹槽內，預埋短鋼筋插入預留孔內，依次類推；全部就位后，將預應力筋7穿過預應力筋孔6進行預應力張拉和錨固；有時根據受力需要，將短鋼筋貫穿幾個節(jié)段時，需要在節(jié)段中預留通孔，短鋼筋穿插完成后壓漿填充預留孔。
[0035]如有蓋梁，蓋梁與相鄰橋墩節(jié)段間僅插單獨的短鋼筋即可。
[0036]作為優(yōu)選方案，所述剪力鍵4的高度與剪力鍵凹槽5的深度最好相同，放入后對接吻合良好。所述橋墩節(jié)段本體I為空心結構，可減輕節(jié)段重量和節(jié)約材料，同時保證其抗壓強度。步驟B中，為方便定位剪力鍵和短鋼筋孔，第2節(jié)段可以第I節(jié)段頂面為模板進行澆筑，其余類推。步驟B中，在進行多節(jié)段制備過程中，可將已經澆筑好的橋墩節(jié)段吊離，僅保留相鄰的節(jié)段作為澆筑支撐平臺即可；該方法可降低預制施工高度，降低施工難度，有利于保證橋墩節(jié)段的質量，保證相鄰兩個橋墩節(jié)段的結合緊密和墩身垂直度。
[0037]實施例2，與實施例1的區(qū)別在于:步驟a中，按如下重量份配比配備混凝土原材料:水泥350kg，I級粉煤灰190kg，細度模數為3的中砂775kg，連續(xù)級配的碎石900kg，減水劑8kg，水溶性鋼纖維40kg，水180kg ；[0038]實施例3，作為最優(yōu)實施方案，與實施例1的區(qū)別在于:步驟a中，按如下重量份配比配備混凝土原材料:水泥330kg，I級粉煤灰200kg，細度模數為2.3—3的中砂768kg，連續(xù)級配的碎石902kg，減水劑8.46kg，水溶性鋼纖維39.25kg，水181.5kg。
[0039]與【背景技術】中所提到的拼裝式橋墩結構不同，所述橋墩節(jié)段包括橋墩節(jié)段本體1，垂直設置在橋墩節(jié)段本體頂部的短鋼筋和剪力鍵凹槽，在相鄰橋墩節(jié)段本體底部軸向設置的預留短鋼筋孔和剪力鍵；所述短鋼筋和剪力鍵沿著墩節(jié)段橫截面的周向設置；所述預留短鋼筋孔的孔直徑大于短鋼筋的直徑，保證節(jié)段間潛在塑性鉸區(qū)的綜合力學性能。拼裝時，在承臺底座上預埋短鋼筋和剪力鍵凹槽，然后將第一橋墩節(jié)段底部的剪力鍵放入凹槽內，預埋短鋼筋插入預留孔內，依次類推。如有蓋梁，蓋梁與相鄰橋墩節(jié)段間僅插短鋼筋即可。全部就位后，進行預應力張拉和錨固，避免地震力作用時節(jié)段間發(fā)生過大的水平移位，可靠性好；橋墩整體的抗沖擊性能、墩身耗能、節(jié)段間潛在塑性鉸區(qū)域震后修復等動力性能優(yōu)越，適用于地震頻發(fā)區(qū)橋梁建設。
[0040]采用本發(fā)明所述特殊鋼纖維自密實混凝土制備的拼裝式橋梁墩柱，既能保證施工澆筑質量，又可減少作業(yè)人工，而且可以明顯提高橋梁的抗震性能。采用該特殊配比的原材料和特殊制備工藝，所得拼裝橋墩節(jié)段綜合力學性能優(yōu)越，通過橋墩力學及受力結構分析，同等結構和同等尺寸條件下，接頭部位的抗震性能是現有普通混凝土預制節(jié)段的2— 3倍；該結構的橋墩節(jié)段，使用剪力鍵進行限位，特別通過插短鋼筋的接頭方式進行拼裝，橋墩整體的抗沖擊性能、墩身耗能、節(jié)段間潛在塑性鉸區(qū)域震后修復等震區(qū)動力性能優(yōu)越，可用于震區(qū)橋梁墩柱建設；成品墩柱表面混凝土不易開裂，耐久性好。
[0041]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種利用鋼纖維自密實混凝土制備拼裝式橋梁墩柱的方法，其特征在于:包括以下步驟: A，配置混凝土，具體工藝為: a，按如下重量份配比配備混凝土原材料:水泥300— 350份，I級粉煤灰190— 205份，細度模數為2.3—3的中砂765— 775份，連續(xù)級配的碎石900— 910份，減水劑8— 9份，水溶性鋼纖維39— 40份，水180—185份； b，制備自密實鋼纖維混凝土:按a中所取得的碎石和中砂投料拌合均勻后，加入水泥和I級粉煤灰，拌合均勻后，逐漸向拌合物內加水，加入二分之一水量后，加入減水劑，再逐漸添加剩余二分之一水，直至拌合物均勻；最后投鋼纖維，拌合均勻即可； B，預制橋墩節(jié)段:在平臺上綁扎鋼筋籠，以立模板澆筑的方式制備第一橋墩節(jié)段，自密實鋼纖維混凝土澆筑時，不可使用振搗機具，避免鋼纖維產生方向性，然后將預制橋墩節(jié)段養(yǎng)護至設計強度；以此類推，澆筑好其他節(jié)段，并做好編號標記； C，現場拼裝:在既定位置澆筑承臺，在承臺上按照預先標記的順序依次安裝橋墩節(jié)段，張拉預應力形成整體墩柱。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述水溶性鋼纖維的體積率為0.3%-0.6%、鋼纖維的等效直徑為0.1 — 0.3 mm、長徑比為40— 70、鋼纖維的抗拉強度不低于lOOOMPa。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟a中，按如下重量份配比配備混凝土原材料:水泥330份，I級粉煤灰200份，細度模數為2.3—3的中砂768份，連續(xù)級配的碎石902份，減水劑8.46份，水溶性鋼纖維39.25份，水181.5份。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述橋墩節(jié)段包括橋墩節(jié)段本體(1)，橋墩節(jié)段本體的頂部沿周向設置有短鋼筋(2)，底部沿周向設置用于供短鋼筋(2)插入限位的預留孔(3)，所述預留孔的孔直徑大于短鋼筋的直徑；橋墩節(jié)段本體的一端設置剪力鍵(4)，另一端設置剪力鍵凹槽(5);所述橋墩節(jié)段本體沿周向設置多個軸向貫穿的預應力筋孔(6)。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟C中，在承臺底座上預埋短鋼筋和剪力鍵凹槽，然后將第一橋墩節(jié)段底部的剪力鍵放入凹槽內，預埋短鋼筋插入預留孔內，依次類推；全部就位后，將預應力筋(7)穿過預應力筋孔(6)進行預應力張拉和錨固。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述剪力鍵(4)的高度與剪力鍵凹槽(5)的深度相同，放入后對接吻合良好。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述橋墩節(jié)段本體(I)為空心結構。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟B中，為方便定位剪力鍵和短鋼筋孔，第2節(jié)段可以第I節(jié)段頂面為模板進行澆筑，其余類推。
9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟B中，在進行多節(jié)段制備過程中，可將已經澆筑好的橋墩節(jié)段吊離，僅保留相鄰的節(jié)段作為澆筑支撐平臺即可。
【文檔編號】B28B23/04GK103758031SQ201410038076
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權日:2014年1月26日
【發(fā)明者】蘭海燕, 高文軍, 唐光武, 鄭罡, 張娜思, 韓春雨 申請人:招商局重慶交通科研設計院有限公司