一種橋梁整體裝配式橋墩及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橋梁整體裝配式橋墩及施工方法，其結構體系由裝配式PHC管樁、裝配式承臺、裝配式系梁、節(jié)段預制墩身及裝配式蓋梁等構件組成。所述裝配式承臺、裝配式系梁、節(jié)段預制墩身及裝配式蓋梁各構件采用鋼管+預應力體系連接。安裝過程中各構件先穿預應力束，在自重條件下由鋼管套筒完成定位及連接后統(tǒng)一張拉預應力鋼束形成體系。本發(fā)明各構件均采用工廠化生產、裝配化安裝工藝，縮短施工周期且利于環(huán)保；部分構件采用高強度混凝土利于節(jié)材降低造價，可拆卸可更換可重復利用，利于節(jié)能減排；體系抗震性能優(yōu)越。
【專利說明】
一種橋梁整體裝配式橋墩及施工方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程建設領域，特別是涉及一種橋梁整體裝配式橋墩的構造形式及施工方法。
【背景技術】
[0002]裝配式橋墩是將橋墩沿豎向模塊化拆分為數(shù)個構件，如蓋梁(墩帽)、墩身、承臺、粧基等，在工廠或者預制場地上進行制作，然后運輸至施工場地進行現(xiàn)場拼裝。與現(xiàn)澆構件相比，其優(yōu)點主要有:工廠化預制與現(xiàn)場其他階段施工可同時進行，縮短工期；工廠標準化制作，利于質量保證，降低人力成本;利于環(huán)保且復雜氣候及環(huán)境下適應性更強。這與現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展相符。
[0003]目前，關于裝配化橋梁下部結構的應用報道，主要局限于跨海大橋及城市高架橋等應用領域。傳統(tǒng)的橋梁下部結構預制構件混凝土及鋼材用量與現(xiàn)澆結構相當，考慮運輸及吊裝成本后經濟性處于劣勢。其次，既有的預制構件拼裝連接方式包括法蘭焊接、現(xiàn)澆嵌入式及鋼筋錨固式等，其工藝相對繁雜、施工難度較高且抗震性能不足。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要求解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有問題的不足，提供一種橋梁整體裝配式橋墩及施工方法，采用高強度混凝土管粧柱以利于節(jié)材降低造價，簡化預制構件拼裝連接工藝以提高工程效率及可靠性，同時提升裝配化橋梁下部結構的抗震性能。
[0005]—種橋梁整體裝配式橋墩，包括2組裝配式PHC管粧1、2個裝配式承臺2、1個裝配式系梁3、2個節(jié)段預制墩身4、1個裝配式蓋梁5、2個墩身錨固端基座7。其中，裝配式PHC管粧I為群粧體系結構。在每個裝配式PHC管粧I的頂部連接一個裝配式承臺2。2個裝配式承臺2之間由裝配式系梁3連接。
[0006]在每個裝配式承臺2的頂部均設有一個墩身錨固端基座7。通過預應力將節(jié)段預制墩身4及裝配式蓋梁5安裝在墩身錨固端基座7的頂部。
[0007]采用本發(fā)明所述的一種橋梁整體裝配式橋墩的施工方法，按如下步驟進行:
[0008]步驟1:采用靜壓法、錘擊法或植入法進行裝配式PHC管粧I的現(xiàn)場安裝。粧體按垂度不大于I %且粧位坐標偏差不大于2cm控制精度。
[0009]步驟2:裝配式PHC管粧I成粧后，吊裝裝配式承臺2及裝配式系梁3，通過裝配式承臺2底板預留管粧接孔8定位并現(xiàn)場焊接調平。
[0010]步驟3:逐個安裝節(jié)段預制墩身4，穿束后在重力作用下由鋼管套筒6自動完成定位連接。
[0011]步驟4:預制墩身吊裝完成后，架設裝配式蓋梁5，最后統(tǒng)一張拉預應力鋼束形成體系O
[0012]優(yōu)選地，所述裝配式PHC管粧I及節(jié)段預制墩身4均采用離心工藝，經過高壓高溫蒸養(yǎng)護，制成一種空心圓筒型混疑土預制構件。上述構件混凝土等效強度達C70級以上。裝配式PHC管粧I采用靜壓法、錘擊法或植入法進行施工。
[0013]所述裝配式承臺2、裝配式系梁3、節(jié)段預制墩身4及裝配式蓋梁5的連接方式采用鋼管+柔性預應力束體系，所述體系由鋼管套筒6及柔性預應力鋼束構成。優(yōu)選地，鋼管+柔性預應力束體系不采用注漿工藝，使得節(jié)段預制墩身4及裝配式蓋梁5可拆卸可更換可重復利用。
[0014]所述鋼管套筒6采用高強耐候鋼，全截面均為環(huán)形截面，其中插入端內徑D1壁厚t=2?5111111，被插入端內徑02 = 01+101111]1壁厚七=2?51]1111，插入端預留接頭不小于200]1。所述鋼管套筒6兼顧預應力孔道、預制墩柱節(jié)段抗彎剪連接構件、預制墩柱節(jié)段骨架縱向主筋等多重功能。
[0015]所述裝配式承臺2，內置墩身錨固端基座7，采用工廠化整體制作，其內部預留后澆部分，便于裝配式PHC管粧1、裝配式承臺2、裝配式系梁3三種預制構件的有效連接。其中，裝配式承臺2底板預留管粧接孔8，承臺預制過程不截斷底板主筋，滿足規(guī)范構造要求同時利于承臺對接粧頂?shù)陌惭b定位。
[0016]本發(fā)明的橋梁整體裝配式橋墩的主要優(yōu)點有:
[0017]—、本發(fā)明所有構件均采用工廠標準化制作后，統(tǒng)一裝配形成體系，利于質量保證并縮短工期，同時降低人力成本。部分構件裝配式PHC管粧I及節(jié)段預制墩身4采用高強度混凝土利于節(jié)材且降低造價。
[0018]二、本發(fā)明對于承臺以上構件引入鋼管+柔性預應力束的連接方式，簡化了構件連接工藝，承臺調平及吊裝對孔后在重力作用下可自動完成連接，克服了施工過程墩身垂直度難以控制的問題。同時實現(xiàn)了節(jié)段預制墩身4及裝配式蓋梁5可拆卸可更換可重復利用，利于節(jié)能減材及環(huán)境保護。
[0019]三、本發(fā)明引入的鋼管+柔性預應力束體系，相比較與現(xiàn)澆鋼筋混凝土墩柱，其理論含鋼量無需增加，同時鋼管套筒與預應力束協(xié)同工作對于預制構件關鍵部位的連接及抗震性能提供保障。體系的抗震工作原理分為四個階段:階段①接縫面9受壓至消壓—階段②接縫張開+預應力束彈性拉伸—階段③接縫張開+預應力束彈性拉伸階段+鋼管彈性壓彎聯(lián)合受力—階段④體系極限破壞。
[0020]其中階段②和階段③為預應力束彈性拉伸階段，可理解為將地震產生的動能轉化為柔性預應力拉索伸長及節(jié)段拼裝構件位移的可控勢能。對于階段③，鋼管本身參與協(xié)調受力，并對柔性預應力束提供有效保護及約束，有效彌補了傳統(tǒng)的節(jié)段拼裝構件連接方式的不足，同時提升了整個體系的抗震性能。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的立體結構示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明中節(jié)段預制墩身4及其內置鋼管套筒6的立體結構示意圖。
[0023]圖3為圖2中內置鋼管套筒6的立體結構示意圖。
[0024]圖4為圖1中設有底板預留管粧接孔8的裝配式承臺2、裝配式系梁3、及墩身錨固端基座7連接關系的立體不意圖。
[0025]圖5為圖1的主視圖。
[0026]圖6為圖1的俯視圖。
[0027]圖7為移去裝配式蓋梁5、裝配式PHC管粧I后的圖1的俯視圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施進一步說明本發(fā)明的實質內容，但本發(fā)明的內容并不限于此。
[0029]參見圖1和5，一種橋梁整體裝配式橋墩:包括2組裝配式PHC管粧1、2個裝配式承臺
2、1個裝配式系梁3、2個節(jié)段預制墩身4、1個裝配式蓋梁5、2個墩身錨固端基座7。其中，裝配式PHC管粧I為群粧體系結構，如圖2和3所示。在每個裝配式PHC管粧I的頂部連接一個裝配式承臺2。2個裝配式承臺2之間由裝配式系梁3連接。
[0030]在每個裝配式承臺2的頂部均設有一個墩身錨固端基座7，如圖4所示。通過預應力將節(jié)段預制墩身4及裝配式蓋梁5安裝在墩身錨固端基座7的頂部，如圖1、5所示。
[0031]參見圖2和3，進一步說，所述節(jié)段預制墩身4呈圓柱狀。在節(jié)段預制墩身4內埋設有鋼管套筒6。在鋼管套筒6內設有預應力鋼束。
[0032]參見圖2和3，進一步說，沿著節(jié)段預制墩身4的圓周方向，在節(jié)段預制墩身4內均布有12根以上的鋼管套筒6。進一步說，所述鋼管套筒6呈上部凸起連接端小、下部被插入端大的形狀布置。其特點是所述鋼管套筒6的水平截面為環(huán)形。
[0033]參見圖3、4和6，進一步說，裝配式承臺2呈矩形塊狀。在裝配式承臺2的頂部設有矩形凹槽。在裝配式承臺2的矩形凹槽內設有墩身錨固端基座7。所述裝配式承臺2與墩身錨固端基座7固定連接。
[0034]參見圖4和7，進一步說，在裝配式承臺2的底部設有底板預留管粧接孔8。
[0035]參見圖1、6和7，進一步說，裝配式承臺2呈矩形塊狀。在裝配式承臺2的底部設有4個以上的底板預留管粧接孔8。在每個底板預留管粧接孔8內均安裝一個裝配式PHC管粧I。
[0036]進一步說，裝配式PHC管粧I及節(jié)段預制墩身4均采用離心工藝制作，且均經過高壓高溫蒸養(yǎng)。裝配式PHC管粧I及節(jié)段預制墩身4均為空心圓筒型的混疑土預制結構。
[0037]進一步說，鋼管套筒6采用Q345及以上耐候鋼材質。鋼管套筒6為錐形管。所述鋼管套筒6的底部端面的大、頂部端面的小。令頂部端面的內徑SD1，底部端面內徑為D2^lJ = D2 =Di+10mm。鋼管套筒6的壁厚t = 2?5mm，插入端預留接頭不小于20cm。
[0038]參見圖1，進一步說，在裝配式蓋梁5的兩端均設有鋼管套筒6。在裝配式蓋梁5端部的鋼管套筒6的數(shù)量及安裝位置，與相鄰節(jié)段預制墩身4內的鋼管套筒6的數(shù)量與位置相對應。在墩身錨固端基座7內設有鋼管套筒6。墩身錨固端基座7內鋼管套筒6的數(shù)量及安裝位置，與相鄰節(jié)段預制墩身4內的鋼管套筒6的數(shù)量與位置相對應。
[0039]預應力鋼束依次穿過墩身錨固端基座7內的鋼管套筒6、節(jié)段預制墩身4內的鋼管套筒6、裝配式蓋梁5內的鋼管套筒6，在自重條件下實現(xiàn)裝配式承臺2、墩身錨固端基座7、節(jié)段預制墩身4、和裝配式蓋梁5之間的定位及連接，最后將實現(xiàn)裝配式承臺2、墩身錨固端基座7、節(jié)段預制墩身4、和裝配式蓋梁5統(tǒng)一張拉形成體系。
[0040]采用本發(fā)明所述的一種橋梁整體裝配式橋墩的施工方法，按如下步驟進行:
[0041]步驟1:采用靜壓法、錘擊法或植入法進行裝配式PHC管粧I的現(xiàn)場安裝。粧體按垂度不大于I %且粧位坐標偏差不大于2cm控制精度。
[0042]步驟2:裝配式PHC管粧I成粧后，吊裝裝配式承臺2及裝配式系梁3，通過裝配式承臺2底板預留管粧接孔8定位并現(xiàn)場焊接調平。
[0043]步驟3:逐個安裝節(jié)段預制墩身4，穿束后在重力作用下由鋼管套筒6自動完成定位連接。
[0044]步驟4:預制墩身吊裝完成后，架設裝配式蓋梁5，最后統(tǒng)一張拉預應力鋼束形成體系O
[0045]本發(fā)明提出的橋梁整體裝配式橋墩由裝配式PHC管粧1、裝配式承臺2、裝配式系梁
3、節(jié)段預制墩身4及裝配式蓋梁5等構件相結合共同構成的。各構件均采用工廠化生產、裝配化安裝工藝。節(jié)段預制墩身4及裝配式蓋梁5構件采用高強度混凝土材料，可拆卸可更換可重復利用。具有經濟性良好、可縮短施工周期、利于環(huán)保及抗震性能優(yōu)越等優(yōu)點，可廣泛用于對常規(guī)各類橋梁的下部結構。
[0046]本實施例的施工過程:階段一:所述PHC管粧I采用PHC600(130)型，粧尖類型為開口型，粧身混凝土強度等級為C80。采用靜壓法、錘擊法或植入法進行PHC管粧I的現(xiàn)場安裝。粧體按垂度不大于1%且粧位坐標偏差不大于2cm控制精度。階段二:PHC管粧I成粧后，吊裝裝配式承臺2及裝配式系梁3，吊裝過程推薦采用PE纏繞法對內置墩身錨固端基座7伸出部分預置預應力束的保護，通過裝配式承臺2底板預留管粧接孔8定位并現(xiàn)場焊接調平。階段三:逐個安裝節(jié)段預制墩身4，穿束后在重力作用下由鋼管套筒6自動完成定位連接。鋼管套筒(6)采用高強耐候鋼，全截面均為環(huán)形截面，其中插入端內徑60mm(壁厚t = 3mm)，被插入端內徑D2 = 70mm(壁厚t = 3mm)，插入端預留接頭25cm。階段四:預制墩身吊裝完成后，架設裝配式蓋梁5，最后統(tǒng)一張拉柔性預應力鋼束形成體系。
【主權項】
1.一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:包括2組裝配式PHC管粧(I)、2個裝配式承臺(2)、1個裝配式系梁(3)、2個節(jié)段預制墩身(4)、1個裝配式蓋梁(5)、2個墩身錨固端基座(7);其中，裝配式PHC管粧(I)為群粧體系結構;在每個裝配式PHC管粧(I)的頂部連接一個裝配式承臺(2); 2個裝配式承臺(2)之間由裝配式系梁(3)連接； 在每個裝配式承臺(2)的頂部均設有一個墩身錨固端基座(7);通過預應力將節(jié)段預制墩身(4)及裝配式蓋梁(5)安裝在墩身錨固端基座(7)的頂部。2.根據(jù)權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:所述節(jié)段預制墩身(4)呈圓柱狀;在節(jié)段預制墩身(4)內埋設有鋼管套筒(6);在鋼管套筒(6)內設有預應力鋼束。3.根據(jù)權利要求2所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:沿著節(jié)段預制墩身(4)的圓周方向，在節(jié)段預制墩身(4)內均布有12根以上的鋼管套筒(6)。4.根據(jù)權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:裝配式承臺(2)呈矩形塊狀;在裝配式承臺(2)的頂部設有矩形凹槽;在裝配式承臺(2)的矩形凹槽內設有墩身錨固端基座(7);所述裝配式承臺(2)與墩身錨固端基座(7)固定連接。5.根據(jù)權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:在裝配式承臺(2)的底部設有底板預留管粧接孔(8)。6.根據(jù)權利要求5所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:裝配式承臺(2)呈矩形塊狀;在裝配式承臺(2)的底部設有4個以上的底板預留管粧接孔(8);在每個底板預留管粧接孔(8)內均安裝一個裝配式PHC管粧(I)。7.根據(jù)權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:裝配式PHC管粧(I)及節(jié)段預制墩身(4)均采用離心工藝制作，且均經過高壓高溫蒸養(yǎng);裝配式PHC管粧(I)及節(jié)段預制墩身(4)均為空心圓筒型的混疑土預制結構。8.根據(jù)權利要求2或3所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:鋼管套筒(6)采用Q345及以上耐候鋼材質;鋼管套筒(6)為錐形管;所述鋼管套筒(6)的底部端面的大、頂部端面的小;令頂部端面的內徑為D1，底部端面內徑為D2,則:D2 = Dmomm;鋼管套筒(6)的壁厚t=2 ?5mm09.根據(jù)權利要求2或3所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于:在裝配式蓋梁(5)的兩端均設有鋼管套筒(6);在裝配式蓋梁(5)端部的鋼管套筒(6)的數(shù)量及安裝位置，與相鄰節(jié)段預制墩身(4)內的鋼管套筒(6)的數(shù)量與位置相對應； 在墩身錨固端基座(7)內設有鋼管套筒(6);墩身錨固端基座(7)內鋼管套筒(6)的數(shù)量及安裝位置，與相鄰節(jié)段預制墩身(4)內的鋼管套筒(6)的數(shù)量與位置相對應； 預應力鋼束依次穿過墩身錨固端基座(7)內的鋼管套筒(6)、節(jié)段預制墩身(4)內的鋼管套筒(6)、裝配式蓋梁(5)內的鋼管套筒(6)，在自重條件下實現(xiàn)裝配式承臺(2)、墩身錨固端基座(7)、節(jié)段預制墩身(4)、和裝配式蓋梁(5)之間的定位及連接，最后將實現(xiàn)裝配式承臺(2)、墩身錨固端基座(7)、節(jié)段預制墩身(4)、和裝配式蓋梁(5)統(tǒng)一張拉形成體系。10.采用權利要求1至9所述的一種橋梁整體裝配式橋墩的施工方法，其特征在于:按如下步驟進行: 步驟1:采用靜壓法、錘擊法或植入法進行裝配式PHC管粧(I)的現(xiàn)場安裝?；掦w按垂度不大于1%且粧位坐標偏差不大于2cm控制精度； 步驟2:裝配式PHC管粧(I)成粧后，吊裝裝配式承臺(2)及裝配式系梁(3)，通過裝配式承臺(2)底板預留管粧接孔(8)定位并現(xiàn)場焊接調平； 步驟3:逐個安裝節(jié)段預制墩身(4)，穿束后在重力作用下由鋼管套筒(6)自動完成定位連接； 步驟4:預制墩身吊裝完成后，架設裝配式蓋梁(5)，最后統(tǒng)一張拉預應力鋼束形成體系ο
【文檔編號】E02D27/12GK106049259SQ201610437353
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】袁瑞, 程遠志, 徐宏光, 席進, 楊善紅, 趙勇, 吳平平, 武東超, 靳洪波, 甘旭東, 戴瑋, 陶鵬, 魏民, 黃江, 許大晴
【申請人】安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司