一種預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩的製作方法
2023-06-20 15:38:27 1
本發明涉及橋梁工程領域，特別是組合結構橋梁工程領域。
背景技術：
鋼管混凝土疊合柱是在傳統的鋼管混凝土柱的基礎上發展出來的一種新型墩柱結構形式，由於具有軸向承壓能力強、容易實現具有延性的大偏心受壓破壞形態、抗剪承載力高、耗能能力強、抗火性能優越、施工方便等諸多優勢，已在高層建築和超高層建築結構中得到應用。在已有文獻中，尚未見到將鋼管混凝土疊合柱結構形式應用於橋梁結構中，因此，本發明結合組合結構的預製裝配式技術，提出的預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩是一種新型橋墩，在有效加快施工速度，減小溼作業量同時具有優越的受力性能。
該新型預製裝配式橋墩的鋼管混凝土柱和鋼管外鋼筋混凝土層均為分段預製構件，可在工廠預製並在施工現場通過連接件直接拼裝，現場無任何焊接工作量，施工速度快，大量減小模板工作量及混凝土溼作業量。預製鋼管混凝土柱採用分段拼裝的方式進行施工，鋼管端部預焊接有連接件，施工現場進行安裝時通過連接件實現鋼管的快速拼裝。鋼管混凝土疊合柱外部鋼筋混凝土也採用分段拼裝的形式進行施工，預製鋼筋混凝土套管的縱向鋼筋外露，並在工廠焊接連接件，現場通過連接件實現預製鋼筋混凝土套管的快速連接。預製鋼管混凝土柱拼裝完成後，並以鋼管混凝土柱為蓋梁的支柱，施工橋梁上部結構，使鋼管混凝土柱承受施工期間的全部豎向荷載和主要恆荷載，充分發揮鋼管混凝土柱抗軸壓能力強的特點。鋼管混凝土柱的軸壓力達到軸壓力設計值的0.3～0.6倍時，在鋼管外縫隙內澆築自密實微膨脹混凝土，使鋼管混凝土柱和外部鋼筋混凝土套管成為一體，形成鋼管混凝土疊合式橋墩。
採用預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩，可以充分發揮鋼管混凝土柱承受軸壓能力強的優勢，而鋼筋混凝土部分承擔的軸壓力小，軸壓比低，通過配置適量的縱筋和箍筋，容易實現具有延性的大偏壓破壞形態。在地震荷載作用下，由於鋼管混凝土柱的存在，延長了預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩從屈服到破壞的過程，提高了橋墩底端塑性鉸的轉動能力，使預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩具有良好的延性和耗能能力。鋼管混凝土柱由於受到鋼筋混凝土套管的保護，具有良好的抗火能力和抗腐蝕能力，克服了傳統鋼管混凝土柱由於鋼管外漏導致的防火問題和防腐問題。同時，預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩施工速度快，對既有交通影響小，具有良好的社會效益。
技術實現要素：
為了解決橋梁結構中鋼管混凝土疊合式橋墩的工廠化施工問題，本發明提供一種預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩，可以實現鋼管混凝土疊合式橋墩的預製裝配式施工。在強震作用下，該預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩具有良好的延性和耗能能力，鋼管混凝土疊合柱中的鋼管及外部鋼筋混凝土均採用預製裝配式施工，現場無任何焊接工作量，模版工作量及混凝土溼作業量大幅減小，施工方便快捷，節約工期。
本發明的技術方案如下:
一種預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩，其特徵在於：其橋墩包括鋼管混凝土柱中鋼管、預製鋼筋混凝土套管、鋼筋連接件、鋼管連接件、混凝土後澆帶、鋼管連接件中短鋼筋、鋼筋連接件中短鋼筋。採用鋼管連接件中短鋼筋插入鋼管連接件的橢圓開孔中連接相鄰預製鋼管混凝土柱中的鋼管；採用鋼筋連接件中短鋼筋插入鋼管連接件的橢圓開孔中連接相鄰預製鋼筋混凝土套管的縱向鋼筋；橋墩每安裝一段預製鋼管混凝土柱，即將一段預製鋼筋混凝土套管安裝在預製鋼管混凝土柱的外部；預製鋼管混凝土柱連接完成後承擔上部結構施工荷載和主要恆荷載；最後在混凝土後澆帶中澆築自密實微膨脹混凝土。
本發明具有以下有效效果：
1.解決橋梁結構鋼管混凝土疊合式橋墩的建築工廠化施工問題；
2.在地震荷載作用下，由於鋼管混凝土柱的存在，延長了橋墩從屈服到破壞的過程，提高了柱端塑性鉸的轉到能力，使疊合柱具有良好的延性和耗能能力。預製鋼筋混凝土管對預製鋼管混凝土柱形成有效保護，有效提高橋墩的抗火能力和抗腐蝕能力。
3.鋼管混凝土疊合式橋墩中的鋼管混凝土柱和外部鋼筋混凝土套管均採用預製裝配式施工，無現場焊接工作量，模版工作量及混凝土溼作業量大幅減小，施工方便快捷，節約工期；
4.採用連接件的形式進行預製鋼管混凝土柱及外部鋼筋混凝土的連接，連接牢固可靠，無需焊接，便於定位和安裝。
該新型預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩施工方便，抗震性能優越，可城市高架橋、高速公路高架橋和高速鐵路高架橋等橋梁結構中，具有較為廣闊的工程應用前景。
附圖說明
圖1為本發明的橋墩半立面圖和半斷面圖。
圖2為本發明的橋墩剖面圖A-A、B-B。
圖3為本發明的預製鋼管段示意圖。
圖4為本發明的預製鋼筋混凝土段示意圖。
圖5為本發明的鋼管連接件示意圖(a)、鋼筋連接件示意圖(b)。
圖中：1—預製鋼管混凝土柱、2—預製鋼筋混凝土套管、3—鋼筋連接件、4—鋼管連接件、5—混凝土後澆帶、6—鋼管連接件中的短鋼筋、7—鋼筋連接件中的短鋼筋。
具體實施方式
以下結合附圖，對本發明進一步詳細描述。
如附圖所示，本發明是一種預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩，由預製鋼管混凝土柱、預製鋼筋混凝土套管、鋼筋連接件、鋼管連接件、鋼管連接件中的短鋼筋、鋼筋連接件中的短鋼筋、混凝土後澆帶組成。其裝配程序如下：
工廠預製：
a.在工廠中預製橋墩的各個基本部件：預製鋼管混凝土柱1、預製鋼筋混凝土套管2、鋼筋連接件3、鋼管連接件4、鋼管連接件中的短鋼筋6、鋼筋連接件中的短鋼筋7。
b.採用角焊縫將鋼管連接件4焊接到預製鋼管混凝土柱1中鋼管的兩端，採用角焊縫將鋼筋連接件3焊接到預製鋼筋混凝土套管的縱向鋼筋上。
現場裝配：
c.將預製鋼管混凝土柱1吊裝定位安裝在基礎梁上，接著在外部安裝預製鋼筋混凝土套管2。
d.依次安裝預製鋼管混凝土柱1和預製鋼管混凝土套管2，將連接件孔位對齊，並將鋼管連接件中的短鋼筋6和鋼筋連接件中的短鋼筋7分別插入鋼管連接件4和鋼筋連接件3中的橢圓孔中進行連接。
e.安裝完成後，以預製鋼管混凝土柱為支撐進行蓋梁和橋梁上部結構的施工。
f.向拼裝縫隙內澆築自密實微膨脹混凝土形成後澆帶5。
本發明提供了一種預製裝配式鋼管混凝土疊合式橋墩，解決了橋梁結構鋼管混凝土疊合式橋墩的建築工廠化施工問題，通過工廠預製和現場裝配式施工，節約工期，施工質量高，具有優越的防火、防腐蝕和抗震性能，可用於城市高架橋、高速公路高架橋和高速鐵路高架橋的鋼-混凝土組合結構橋梁體系中。