一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造及制作方法与流程

1.本发明涉及一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造及制作方法，属于桥梁工程预制拼装技术领域。


背景技术：

2.目前桥梁施工仍以现浇混凝土为主，现浇混凝土施工方法建造桥梁不仅工序多、耗时长、劳动力需求大，而且施工现场的环境污染严重、资源浪费大。而构件在工厂预制养护后再运输到施工现场进行装配的方法能弥补传统现浇的不足，大大提高工作效率。
3.对比整体现浇桥墩，预制节段拼装桥墩由于节段间开口(接缝处)的问题而导致整体性和耗能能力较差。地震作用下，节段间的碰撞不仅会带来结构的局部损伤，还可能引起桥梁上部结构的震荡加剧，甚至有落梁风险。此外，灌浆套筒连接作为桥墩节段之间常用的连接方式，接头在受剪时容易出现承载能力不足，具体表现为接缝附近钢筋拉断、混凝土压溃、以及拼接缝剪切滑移等破坏现象。而现有的桥梁预制拼装施工无法兼具效率和结构整体性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造及制作方法，所述预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造同时兼具效率和结构整体性，在拼装过程中免支撑、且能快速施工，在降低成本的同时确保桥墩的整体性。
5.本发明的第一个目的在于提供一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造，包括预制承台和预制墩身节段，所述预制墩身节段自上而下包括第一预制墩身节段、第二预制墩身节段和第三预制墩身节段，所述预制承台与第三预制墩身节段通过承插连接，并采用混凝土填充缝隙；所述第一预制墩身节段、第二预制墩身节段与第三预制墩身节段之间也通过承插连接，并采用混凝土填充缝隙；所述预制承台的底部设置有锚固钢筋，所述第一预制墩身节段、第二预制墩身节段和第三预制墩身节段均预埋有灌浆套筒和纵向钢筋，所述纵向钢筋固定在灌浆套筒内，所述第三预制墩身节段与预制承台之间设有马牙搓。
6.本发明的一种实施方式中，所述第一预制墩身节段的上端设置为水平墩身，底端设置为凹槽；所述第二预制墩身节段和第三预制墩身节段的上端设置为凸起，底端设置为凹槽。
7.本发明的一种实施方式中，所述预制承台的底部浇筑有圆柱体凸起并预留有用于固定灌浆套筒的孔洞，所述圆柱体凸起向预制承台内伸出有锚固钢筋。
8.本发明的一种实施方式中，所述第二预制墩身节段和第三预制墩身节段的凸起端设有用于固定灌浆套筒的孔洞，所述第一预制墩身节段、第二预制墩身节段与第三预制墩身节段的凹槽端设有灌浆套筒。
9.本发明的一种实施方式中，所述预制承台的内壁设置有凹槽与凸起，所述第三预制墩身节段的外壁也设置有凹槽与凸起，预制承台内壁的凹槽与第三预制墩身节段外壁的
凹槽呈对称分布，预制承台内壁的凸起与第三预制墩身节段外壁的凸起呈对称分布，待预制承台与第三预制墩身节段拼接完成后浇筑混凝土灌浆料，形成圆环状剪力键。
10.本发明的一种实施方式中，所述纵向钢筋与灌浆套筒之间通过螺纹连接后埋置于预制墩身节段内。
11.本发明的一种实施方式中，所述第一预制墩身节段、第二预制墩身节段和第三预制墩身节段的底端凹槽的尺寸相同；所述第二预制墩身节段和第三预制墩身节段的上端凸起以及预制承台圆柱体凸起的尺寸相同。
12.本发明的一种实施方式中，所述第二预制墩身节段和第三预制墩身节段的凸起端的横截面的直径比第一预制墩身节段、第二预制墩身节段和第三预制墩身节段凹槽端的横截面的直径小10cm，且两个横截面形心在同一铅垂线上。
13.本发明的一种实施方式中，所述第二预制墩身节段和第三预制墩身节段的纵向钢筋向上伸出一段距离；第一预制墩身节段、第二预制墩身节段和第三预制墩身节段底端凹槽处外露一段长度的灌浆套筒。
14.本发明的另一个目的在于提供一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造制作方法，所述方法应用了一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造，包括如下步骤：
15.s1、在预制工厂完成第一预制墩身节段、第二预制墩身节段、第三预制墩身节段和预制承台的预制工作；
16.s2、第一预制墩身节段、第二预制墩身节段和第三预制墩身节段浇筑前，纵向钢筋与灌浆套筒通过螺纹连接，支模后浇筑混凝土并养护；将第二预制墩身节段和第三预制墩身节段浇筑成上端为凸起，下端为凹槽的形式，将第一预制墩身节段浇筑成上端为水平，下端为凹槽的形式，同时，钢筋上端伸出一定长度，灌浆套筒下端外露一段长度；预制墩身节段凸起部分横截面的直径比凹槽部分横截面直径小10cm，且两个横截面形心在同一铅垂线上；
17.s3、在预制承台的底部浇筑有圆柱体凸起并预留用于固定灌浆套筒的孔洞；同时，锚固钢筋预埋在预制承台中，并从圆柱体凸起的上端伸出一定长度，然后浇筑混凝土并养护；
18.s4、预制承台和预制墩身节段运输到现场后，将承插部位清理干净并用水湿润；
19.s5、预制承台承插口底部先铺入混凝土，通过吊装将第三预制墩身节段插入承插口，吊装过程中预制墩身节段间的凹槽与凸起对齐、灌浆套筒与预留孔洞对齐，同时，锚固钢筋上端伸出段插入第三预制墩身节段的灌浆套筒内；
20.s6、通过灌浆料将第三预制墩身节段预埋的灌浆套筒与预制承台预埋的锚固钢筋连接，通过灌注混凝土对第三预制墩身节段的凹槽与预制承台的凸起间进行填缝；
21.s7、采用混凝土现浇马牙槎，采用自流平方式进行浇筑以保证强度和密实度；
22.s8、第三预制墩身节段承插口铺入超高性能混凝土，通过吊装将第二预制墩身节段插入承插口，吊装过程中第二预制墩身节段的凹槽与第三预制墩身节段的凸起对齐，灌浆套筒与预留孔洞对齐，同时，第三预制墩身节段上端伸出的纵向钢筋插入第二预制墩身节段中预埋的灌浆套筒内；
23.s9、重复s6操作，实现第二预制墩身节段与第三预制墩身节段之间的拼装；
24.s10、重复s8和s9操作，实现第一预制墩身节段和第二预制墩身节段之间的拼装。
25.有益效果
26.(1)由于灌浆套筒连接施工精度要求高，装配现场精准定位的操作难度大，本发明中预制节段内预埋的灌浆套筒和预留的孔洞能够确保上下节段间的精准定位，易于安装，降低了施工难度。
27.(2)本发明上下预制节段间设置的凹槽和凸起尺寸大，能很好地抵抗施工过程中的外力扰动，现场施工时无需另行设置支撑，能有效降低成本。
28.(3)本发明在节段连接所采用的双道防线和现浇马牙槎方式有效地保证了桥墩的整体性和抗震能力。
29.(4)本发明具有标准化、工厂化和规模化的特点，节段的存放和运输难度低，对吊装设备的要求不高，优势明显。
附图说明
30.图1为本发明预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造的整体示意图；
31.图2为图1中的a
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a向剖视图；
32.图3为图1中的b
‑
b向剖视图；
33.图4为本发明第一预制墩身节段示意图；
34.图5为本发明第二预制墩身节段示意图；
35.图6为本发明第三预制墩身节段示意图；
36.图7为本发明预制承台正视示意图；
37.图8为本发明预制承台俯视示意图；
38.图9为本发明预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造的拼装流程图。
39.其中：1、第一预制墩身节段；2、第二预制墩身节段；3、第三预制墩身节段；4、预制承台；5、纵向钢筋；6、灌浆套筒；7、马牙槎；8、锚固钢筋。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
41.实施例1
42.一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造，如图1
‑
3所示，包括预制承台4和预制墩身节段，所述预制墩身节段自上而下包括第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3，所述预制承台4与第三预制墩身节段3通过承插连接，并采用超高性能混凝土填充缝隙；所述第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2与第三预制墩身节段3之前也通过承插连接，并采用超高性能混凝土填充缝隙。所述预制承台4的底部设置有锚固钢筋8，所述第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3均预埋有灌浆套筒6和纵向钢筋5，所述钢筋5固定在灌浆套筒6内。
43.如图4
‑
8所示，所述第一预制墩身节段1的上端设置为水平墩身，底端设置为凹槽；所述第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3的上端设置为凸起，底端设置为凹槽；所述
预制承台4在浇筑前预留承插空间及位置，预制承台4的底部浇筑有圆柱体凸起并预留有用于固定灌浆套筒6的孔洞，所述圆柱体凸起向预制承台4内伸出有锚固钢筋8。所述预制承台4的内侧沿高度方向预留有马牙槎7浇筑空间，现浇马牙槎7能起到剪力键的作用，以有效传递剪力，增强预制承台4与第三预制墩身节段3之间的连接性能。
44.进一步地，所述第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3的凸起端设有用于固定灌浆套筒6的孔洞，所述第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2与第三预制墩身节段3的凹槽端设有灌浆套筒6。
45.现场拼装时，以第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3为例，第三预制墩身节段3中的纵向钢筋5伸入第二预制墩身节段2中的灌浆套筒6内，同时，第二预制墩身节段2中的灌浆套筒6伸入节段3中预留的用于固定灌浆套筒6的孔洞，从而形成节点强连接的双道防线。由于第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3间设置的凹槽端和凸起端，现场装配过程中无须额外设置支撑；同时，预埋的灌浆套筒6及预留的孔洞能够确保上下节段间的精准定位，从而降低了施工难度。
46.进一步地，所述预制承台4与第三预制墩身节段3之间设置有马牙槎7，所述预制承台4的内壁设置有凹槽与凸起，所述第三预制墩身节段3的外壁也设置有凹槽与凸起，预制承台4内壁的凹槽与第三预制墩身节段3外壁的凹槽呈对称分布，预制承台4内壁的凸起与第三预制墩身节段3外壁的凸起呈对称分布，待预制承台4与第三预制墩身节段3拼接完成后浇筑超高性能混凝土灌浆料，形成圆环状剪力键。
47.进一步地，纵向钢筋5与灌浆套筒6之间通过螺纹连接后埋置于预制墩身节段内，纵向钢筋5向上、灌浆套筒6向下。
48.进一步地，所述第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3的底端凹槽的尺寸均相同；所述第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3的上端凸起以及预制承台4圆柱体凸起的尺寸相同。
49.进一步地，所述第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3的凸起端的横截面的直径比第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3凹槽端的横截面的直径小10cm，且两个横截面形心在同一铅垂线上。
50.进一步地，所述第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3的纵向钢筋5向上伸出一段距离；第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3底端凹槽处外露一段长度的灌浆套筒6。
51.实施例2
52.如图9所示，本实施例提供了一种预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造的制作方法，所述方法应用了实施例1提供的预制节段钢筋混凝土桥墩承插式连接构造，具体包括如下步骤：
53.s1、在预制工厂完成第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2、第三预制墩身节段3和预制承台4的预制工作；
54.s2、第一预制墩身节段1、第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3浇筑前，纵向钢筋5与灌浆套筒6通过螺纹连接，支模后浇筑混凝土并养护；将第二预制墩身节段2和第三预制墩身节段3浇筑成上端为凸起，下端为凹槽的形式，将第一预制墩身节段1浇筑成上端为水平，下端为凹槽的形式，同时，钢筋5上端伸出一定长度，灌浆套筒6下端外露一段长度；
预制墩身节段凸起部分横截面的直径比凹槽部分横截面直径小10cm，且两个横截面形心在同一铅垂线上；
55.s3、在预制承台4的底部浇筑有圆柱体凸起并预留用于固定灌浆套筒6的孔洞；同时，锚固钢筋8预埋在预制承台4中，并从上端伸出一定长度，然后浇筑混凝土并养护；
56.s4、预制承台4和预制墩身节段运输到现场后，将承插部位清理干净并用水湿润；
57.s5、预制承台4承插口底部先铺入超高性能混凝土，通过吊装将第三预制墩身节段3插入承插口，吊装过程中上下预制墩身节段间的凹槽与凸起对齐、灌浆套筒6与预留孔洞对齐，同时，锚固钢筋8上端伸出段插入第三预制墩身节段3的灌浆套筒6内；
58.s6、通过灌浆料将第三预制墩身节段3预埋的灌浆套筒6与预制承台4预埋的锚固钢筋8连接，通过灌注超高性能混凝土对第三预制墩身节段3的凹槽与预制承台4的凸起间进行填缝；
59.s7、采用超高性能混凝土现浇马牙槎7，采用自流平方式进行浇筑以保证强度和密实度；
60.s8、第三预制墩身节段3承插口铺入超高性能混凝土，通过吊装将第二预制墩身节段2插入承插口，吊装过程中第二预制墩身节段2的凹槽与第三预制墩身节段3的凸起对齐，灌浆套筒6与预留孔洞对齐，同时，第三预制墩身节段3上端伸出的纵向钢筋5插入第二预制墩身节段2中预埋的灌浆套筒6内；
61.s9、重复s6操作，实现第二预制墩身节段2与第三预制墩身节段3之间的拼装；
62.s10、重复s8和s9操作，实现第一预制墩身节段1和第二预制墩身节段2之间的拼装。
63.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。