预制拼装式防撞墙及其制造方法与流程

本发明涉及一种预制拼装式防撞墙及其制造方法。

背景技术：

随着我国大力推进城镇化建设，城市基础设施投入规模空前，其中城市高架道路以及高架轨道交通已经成为一种重要的交通载体。

在已往的建设中，城市高架桥桥面两侧的混凝土防撞墙，在结构形式和施工方法上无一例外采用的是现场浇筑的形式。这些防撞墙现场浇筑通常所采用的施工大多选用落地式支架、悬吊式支架、三角形支架、悬挂式钢管模板支架等方法。这些支架现浇的工艺实施过程中存在着：施工进度较慢、易出现裂缝、露筋等质量通病、桥梁主体结构耐久性受影响；施工影响地面交通通行、不符合绿色环保施工要求等等难以解决的问题。

当前桥梁建设的构件预制化已经成为了一种发展趋势。目前城市桥梁的防撞墙预制安装工艺刚刚开始涉及，仅有少数工程开展了一些探索性的实践。

目前，现有技术中的预制防撞墙的种类主要分为以下两种：

1、国外的现有技术采用螺栓将预制防撞墙节段与桥面板进行连接，然后再采用灌浆的方式将螺栓孔道进行封堵。该预制的拼装防撞护墙结构应用于轨道交通、城市高架桥梁等领域。

2、国内的现有技术采用预制防撞墙与梁体螺栓连接的形式，对防撞墙的预制拼装技术率先进行了尝试，但是在实际施工过程中，由于螺栓造价高；螺栓连接安装精度要求高，构件生产定型后，在桥面安装预制防撞墙时无法对线型进行调节；安装时需要施工人员在桥梁底部进行螺栓旋紧操作，施工困难。

由此，现有技术的现浇防撞墙存在施工所带来的施工周期长、施工现场杂乱、安全文明施工差等影响。同时，也存在施工及安装难度大、施工成本高及线型适应性差等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中现浇防撞墙施工所带来的施工周期长、施工现场杂乱、安全文明施工差等影响以及现有预制防撞墙的施工及安装难度大、施工成本高及线型适应性差的缺陷，提供一种预制拼装式防撞墙及其制造方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种预制拼装式防撞墙，包括墙体与若干加强组件，其特点在于，

所述墙体包括后浇部和预制部，所述后浇部连接于所述预制部与桥梁之间；

所述加强组件包括后浇加强部和预制加强部，所述后浇加强部焊接于所述桥梁的加强部，所述预制加强部焊接于所述后浇加强部；

其中，所述后浇加强部穿设于所述后浇部，所述预制加强部穿设于所述预制部。

较佳地，所述后浇加强部包括：

第一主体，所述第一主体包括平行设置的第一竖直部和第二竖直部，所述第一竖直部和所述第二竖直部的同一端通过第一回转部连接；

第一连接部，所述第一竖直部的另一端与所述第一连接部的一端连接，并形成有第一夹角；

第二连接部，所述第二竖直部的另一端与所述第二连接部的一端连接，并形成有第二夹角；

其中，所述第一连接部与所述第二连接部分别焊接于所述桥梁的加强部。

较佳地，所述预制加强部包括：

第一预制加强部，所述第一预制加强部包括相连接的第一环形部和第二环形部，所述第一环形部和所述第二环形部关于所述第一环形部和第二环形部的连接点成中心对称，且所述第一环形部的形状与所述第一主体的形状相匹配，所述第一环形部焊接于所述第一主体；

第二预制加强部，所述第二预制加强部包括依次连接的内臂部、顶部和外臂部，所述内臂部与所述外臂部均位于所述顶部的下侧，所述内臂部远离所述顶部的一端弯折并焊接于所述外臂部远离所述顶部的一端；

其中，所述顶部和所述外臂部分别焊接于所述第二环形部的一端。

较佳地，所述预制加强部还包括第三预制加强部，所述第三预制加强部包括：

第二主体，所述第二主体包括平行设置的第一水平部和第二水平部，所述第一水平部和所述第二水平部的同一端通过第二回转部连接；

第三连接部，所述第一水平部的另一端与所述第三连接部的一端连接，并形成有第三夹角；

第四连接部，所述第二水平部的另一端与所述第四连接部的一端连接，并形成有第四夹角；

其中，所述第二回转部焊接于所述第一环形部的一端；

所述第三连接部与所述第四连接部分别焊接于所述第二预制加强部的所述外臂部中远离所述顶部的一端。

较佳地，所述第一夹角为98°；所述第二夹角为98°；所述第三夹角为95°；所述第四夹角为85°。

较佳地，所述墙体的材料为混凝土，所述加强组件的材料为钢筋。

本发明还提供一种预制拼装式防撞墙的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

s1、制造所述后浇加强部，并将所述后浇加强部焊接于所述桥梁的加强部；

s2、制造所述预制加强部和所述预制部，使得所述预制加强部穿设于所述预制部；

s3、将所述第一预制加强部的所述第一环形部焊接于所述后浇加强部的所述第一主体；

s4、在所述桥梁与所述预制部间浇注混凝土形成所述后浇部，通过所述后浇部使所述预制部与所述桥梁连接。

较佳地，在步骤s1中，将钢筋通过弯折形成所述后浇加强部。

较佳地，在步骤s2中，制造所述预制加强部具体包括以下步骤：

将所述第二预制加强部的所述顶部和所述外臂部分别焊接于所述第一预制加强部的所述第二环形部的一端；

将所述第三预制加强部的所述第二回转部焊接于所述第一预制加强部的所述第一环形部的一端；

将所述第三预制加强部的所述第三连接部与所述第四连接部分别焊接于所述第二预制加强部的所述外臂部远离所述顶部的一端；

和/或，在步骤s2中，向所述预制加强部位置处浇注混凝土形成所述预制部。

较佳地，在步骤s2中，所述预制部采用混凝土入模的方法进行浇注，所述预制部的模板采用倒置法进行浇注，并将所述第二预制加强部的所述顶部作为所述模板的底部的支撑面。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的预制防撞墙采用通过后浇部与桥梁连接的方式的结构整体性强，由于后浇加强部的第一连接部与第二连接部分别焊接于桥梁的加强部，以及后浇部的混凝土直接连接于桥梁形成一体，本发明的预制防撞墙的结构的受力性能甚至优于目前普遍采用的现浇防撞墙的结构。此外，由于后浇部的存在，在安装定位时，可针对标高和线形进行精确的调整，这是该结构优于其他连接方式所设计的预制防撞墙结构最大的优势所在。

2、本发明的后浇带连接方式的新型预制拼装防撞墙一方面能够避免现浇防撞墙所带来的施工进度较慢、现场浇筑的质量通病的问题；另一方大大减少对地面交通通行的影响，满足绿色环保施工要求。该项工艺为目前普遍开展的桥梁结构全预制化工艺的研究提出了新的方法，为防撞墙不同施工工艺之间的完善和优化拓展了思路。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的预制拼装式防撞墙的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的预制拼装式防撞墙的分解结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的预制拼装式防撞墙的后浇加强部的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的预制拼装式防撞墙的第一预制加强部的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的预制拼装式防撞墙的第二预制加强部的结构示意图。

图6为本发明较佳实施例的预制拼装式防撞墙的第三预制加强部的结构示意图。

图7为现浇防撞墙和预制拼装式防撞墙的均布加载千斤顶的位置示意图。

图8为图7中均布加载的千斤顶的平面布置图。

图9为现浇防撞墙和预制拼装式防撞墙的偏载千斤顶的位置示意图。

图10为图9中偏载的千斤顶的平面布置图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

请结合图1-图6予以理解，本实施案例提供一种预制拼装式防撞墙，包括墙体与若干加强组件。所述墙体的材料为混凝土，所述加强组件的材料为钢筋。

所述墙体包括预制部1和后浇部2，后浇部2连接于所述预制部1与桥梁3之间。

加强组件包括预制加强部5和后浇加强部6，后浇加强部6焊接于桥梁的加强部31，预制加强部5焊接于后浇加强部6。

其中，后浇加强部6穿设于后浇部2，预制加强部5穿设于预制部1。

后浇加强部6包括：第一主体、第一连接部63和第二连接部64。

所述第一主体包括平行设置的第一竖直部61和第二竖直部62，第一竖直部61和第二竖直部62的同一端通过第一回转部65连接。

第一竖直部61的另一端与第一连接部63的一端连接，并形成有第一夹角α，第一夹角α为98°。

第二竖直部62的另一端与第二连接部64的一端连接，并形成有第二夹角β，第二夹角β为98°。

其中，第一连接部63与第二连接部64分别焊接于桥梁的加强部31。

预制加强部5包括：第一预制加强部51、第二预制加强部52和第三预制加强部53。

第一预制加强部51包括相连接的第一环形部511和第一环形部512，第一环形部511和第一环形部512关于第一环形部511和第一环形部512的连接点成中心对称，且第一环形部511的形状与所述第一主体的形状相匹配，第一环形部511焊接于所述第一主体。

第二预制加强部52包括依次连接的内臂部521、顶部522和外臂部523，内臂部521与外臂部523均位于顶部522的下侧，内臂部521远离顶部522的一端弯折并焊接于外臂部523远离顶部522的一端。顶部522和外臂部523分别焊接于第一环形部512的一端。

第三预制加强部53包括第二主体、第三连接部533和第四连接部534。

所述第二主体包括平行设置的第一水平部531和第二水平部532，第一水平部531和第二水平部532的同一端通过第二回转部535连接。

第一水平部531的另一端与第三连接部533的一端连接，并形成有第三夹角γ，第三夹角γ为95°。

第二水平部532的另一端与第四连接部534的一端连接，并形成有第四夹角δ，第四夹角δ为85°。

其中，第二回转部535焊接于第一环形部511的一端；第三连接部533与第四连接部534分别焊接于第二预制加强部52的外臂部523中远离顶部522的一端。

本实施例还提供一种所述预制拼装式防撞墙的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

步骤100、制造后浇加强部6，通过将钢筋通过弯折形成后浇加强部6，并将后浇加强部6焊接于桥梁的加强部31；

步骤101、制造预制加强部5和预制部1，具体步骤如下：

步骤1010、将第二预制加强部52的顶部522和外臂部523分别焊接于第一预制加强部51的第一环形部512的一端；

步骤1011、将第三预制加强部53的第二回转部535焊接于第一预制加强部51的第一环形部511的一端；

步骤1012、将第三预制加强部53的第三连接部533与第四连接部534分别焊接于第二预制加强部52的外臂部523远离顶部522的一端；

步骤1013、向预制加强部5位置处浇注混凝土形成预制部1，使得预制加强部5穿设于预制部1；

步骤102、将第一预制加强部51的第一环形部511焊接于后浇加强部6的所述第一主体；

步骤103、在桥梁与预制部1间浇注混凝土形成后浇部2，通过后浇部2使预制部1与桥梁3连接。

在步骤100中，现有技术中的桥梁的加强部31一般需要伸出梁体翼缘板11cm左右，便于与现浇防撞墙的钢筋进行连接，由于本发明的预制拼装防撞墙与梁体翼缘板外侧是密贴的，因此需要将桥梁的加强部31伸出翼缘板部分钢筋取消，本发明的预制拼装式防撞墙的后浇加强部6通过焊接与桥梁的加强部31进行连接。因此，在后浇部2位置进行钢筋的预留和连接可以有效地保证结构的整体性能。

后浇加强部6在预制阶段最为关键的控制方面为钢筋的准确定位，这是关系到安装阶段预制拼装式防撞墙与桥梁的加强部31的连接和定位的关键影响因素。后浇加强部6的实际定位控制可采用梳齿板进行，梳齿板上定位好钢筋的位置，钢筋定位则根据梳齿板上开槽的位置进行固定。梳齿板开设的后浇加强部6的位置应与桥梁的加强部31位置错开一根钢筋直径的位置，这样方能确保安装阶段预制拼装式防撞墙与桥梁的加强部31的准确连接。

在步骤101中，为提高施工效率，在钢筋加工车间内将第一预制加强部51、第二预制加强部52和第三预制加强部53进行焊接连接，然后再进行预制部1的钢筋笼的绑扎。

在步骤101中，根据预制拼装式防撞墙的结构形式及尺寸，一方面为了确保模板体系的稳定性；另一方面为了便于钢筋笼的安装及混凝土的浇筑，预制部1采用混凝土入模的方法进行浇注，预制部1的模板采用倒置法进行浇注，并将第二预制加强部52的顶部522作为所述模板的底部的支撑面。具体是将预制部1的顶面b作为模板底部支撑面，将预制部1的底面d作为混凝土布料口。为保证模板的整体稳定性，在a面一侧设置斜向支撑。同时，为保证混凝土浇筑过程中预制部1的模板的尺寸准确，将c面模板与d面采用槽钢进行拉结连接。

采用倒置法预制的最大好处是将结构外表面与模板进行匹配，增加预制部1的外面表的混凝土的平整度及光洁度。同时，最大化的减小混凝土收水面面积，提高预制部1的整体外观施工质量。

由于f、g面位于后浇段位置，且需要预留钢筋与桥面板进行连接，因此，f、g面处模板分别采用两块梳齿板进行封堵，梳齿板分别于c面及d面模板采用螺栓进行连接。一方面有效对钢筋进行定位、固定，另一方面可以起到封堵混凝土的作用。梳齿板采用10mm厚钢板加工而成，梳齿间距根据钢筋间距进行设置。梳齿缝宽根据钢筋直径进行设置，加工过程中为保证梳齿板拆除方便，梳齿的缝宽宜比钢筋直径偏大6-8mm。

具体混凝土浇注的工艺如下：

(1)混凝土施工采用料斗输送混凝土入模的方法进行浇注，坍落度控制在160±20mm。

(2)混凝土浇筑采用分层、两端布料点交叉进行混凝土浇筑，中间作为观察孔及振捣孔，每次浇筑厚度不大于30cm。待三个孔的混凝土均达到设计标高后采用50振捣棒进行最后一次振捣。施工过程中，应确保构件边角必须振捣密实。

(3)根据同条件试块抗压强度数值，确定拆模时间，拆模强度不小于2.5mpa。

(4)为保证预制部1的棱角的完好，拆模过程中严禁采用硬物敲打、撬模等暴力拆模现象。拆模后应满足如下标准：表面平整，颜色均匀一致，无蜂窝麻面、露筋、夹渣、粉化、锈斑和明显气泡，结构的阴阳角平滑方正。合格或经修整后合格后即进行喷洒养护液进行养护。

另外，由于桥梁3的桥面板平整度较差，为确保预制拼装式防撞墙的整体线型及高度。将预制部1的g面的高度由300mm调整为290mm，预留10mm作为预制拼装式防撞墙与桥梁3的桥面板在高度上的调节部分。预制部1安装前，对桥梁3的桥面板的高程进行放样，然后用高强砂浆进行找平。

在步骤102中，在预制部1制造完成后，通过吊车将预制部1吊装至梁体顶面，线型、标高调整完成后通过后浇加强部6与预制加强部5进行焊接连接。焊接过程中必须保证焊缝平顺、饱满，无裂缝、夹渣等现象，焊缝长度必须≥10d(d为钢筋直径，单位为mm)。

在步骤103中，后浇部2的模板采用定型钢模板。每个后浇部2长度为1500mm，钢模板制作要求与设计线型一致。同时，为确保湿接缝混凝土的密实性，采用微膨胀自密实混凝土对后浇部2进行混凝土浇筑。具体混凝土浇注的工艺如下：

(1)从预制部1的顶面b预留浇注管下料，每个后浇部2设置两个浇注孔，每个浇注孔距离后浇部2的端部1000mm。混凝土浇筑时，先将喇叭形套筒安装在下料口处，采用滑槽进行混凝土浇筑，然后用30型振捣棒振实。在其他实施例中，也可以使用即浇筑漏斗代替喇叭形套筒。

(2)先从第一个浇注孔进行下料，同时通过第一个观察孔进行观察，待混凝土浆体溢出来后，再从第二个浇注孔进行混凝土浇筑，同时观察第二个观察孔是否冒浆。若有水泥浆冒出说明混凝土已密实。然后按照此方法依次进行浇筑。待浇筑至预制拼装式防撞墙另一端端部还剩余5m左右时，从此端尾部浇注孔进行混凝土浇筑。待相邻观察孔均冒浆后，采用振捣棒进行局部振捣，确保倒角处混凝土密实。

(3)由于湿接缝混凝土是后期二次浇注，后浇部2与预制部1的混凝土浇筑时间存在一定的间隔，因此，造成新旧混凝土之间存在一定色差。针对存在色差，采取相应的措施进行修补。为确保修饰用浆体与原混凝土表面颜色的一致，水泥采用与预制防撞墙混凝土相同标号相同厂家的水泥。后续可根据防撞墙表面混凝土色泽的深浅以及当批次水泥颜色的深浅，适当调整水泥与白水泥比例，确保修补色泽与梁体尽量一致，保持美观。

本发明的预制防撞墙采用通过后浇部2与桥梁3连接的方式的结构整体性强，由于后浇加强部6的第一连接部63与第二连接部64分别焊接于桥梁的加强部31，以及后浇部2的混凝土直接连接于桥梁3形成一体，本发明的预制防撞墙的结构的受力性能甚至优于目前普遍采用的现浇防撞墙的结构。此外，由于后浇部2的存在，在安装定位时，可针对标高和线形进行精确的调整，这是该结构优于其他连接方式所设计的预制防撞墙结构最大的优势所在。

效果实施例

对上述预制拼装式防撞墙8进行力学性能测试，试验针对四个试件开展静力试验研究，四个试件的长度都为4米，四个试件具体说明如下：

第一试件和第二试件：如图7和图8所示，第一试件为传统现浇防撞墙7；第二试件为预制拼装式防撞墙8；传统现浇防撞墙7和预制拼装式防撞墙8通过千斤顶9对称均布加载(四点加载模拟均布荷载)试验；用于探讨两类防撞墙在均布加载条件下的损伤部位、破坏机理和防撞力等方面的差异；

第三试件和第四试件：如图9和图10所示，第三试件为传统现浇防撞墙7；第四试件为预制拼装式防撞墙8；传统现浇防撞墙7和预制拼装式防撞墙8通过千斤顶9偏载加载试验(两点加载模拟)；用于探讨两类防撞墙在偏载加载条件下的损伤部位、破坏机理和防撞力等方面的差异。

通过对试验数据分析表明，在不同加载条件下，预制拼装式防撞墙8体系在承载力方面优于或与现浇防撞墙7体系基本相同，试验中没有发现湿接缝是薄弱部位。相同荷载作用下，预制拼装式防撞墙8体系的变形大于现浇防撞墙7体系，两者损伤和破坏模式存在差异，详细结论分述如下：

1)第一试件的现浇防撞墙7和第二试件的预制拼装式防撞墙8，在单点偏心加载下的试验测试结果表明，在相同力作用下，第二试件位移要比第一试件的位移量大。在达到最终破坏时，新型预制拼装式防撞墙8体系的最大承载力是541.5kn，现浇防撞墙7体系的最大承载力是515.3kn。

2)第一试件和第二试件两类防撞墙单点偏心加载下的最终的破坏现象也有显著不同，第一试件的墙身内侧(与千斤顶抵靠的一侧)出现宽度较大的斜裂缝，墙身外侧(远离千斤顶的一侧)裂缝呈网状贯通，墙身外侧表层混凝土大量剥落，桥面板开裂，有少量裂缝，第一试件破坏。第二试件的墙身内侧(与千斤顶抵靠的一侧)、外侧(远离千斤顶的一侧)和顶部发生宽度较大的斜裂缝，混凝土产生大量的剥落，防撞墙整体向外倾斜，加载端一侧桥面板大面积的开裂，裂缝宽度较大，试件破坏。

3)四点均布加载下，试验测试结果表明，与单点加载试件类似，在相同荷载下，第二试件的位移量要大于第一试件。但是在四点加载时，预制拼装式防撞墙8体系的最大承载力915.6kn比现浇防撞墙7体系的承载力957.6kn稍小，但是差异很小。

4)第三试件和第四试件达到最终破坏状态时，第三试件和第四试件墙身内侧(受拉侧，与千斤顶抵靠的一侧)均未发现明显的开裂破坏，均是由于桥面板发生弯曲破坏，桥面板顶部钢筋受拉，混凝土破裂而导致的破坏。但是，第三试件和第四试件在墙身外侧(受压侧，远离千斤顶的一侧)的破坏现象存在显著不同，第三试件的现浇防撞墙7试件外侧(受压侧，远离千斤顶的一侧)墙身的混凝土发生较严重的压碎破坏，而第四试件的预制拼装式防撞墙8在试件外侧(受压侧，远离千斤顶的一侧)墙身的混凝土未发现明显的压碎破坏，这表明，在最终破坏机理上，两者存在差异，现浇防撞墙7墙身自身能力已接近极限破坏状态，而预制拼装式防撞墙8墙身自身能力仍有一定的安全储备，最终破坏是有桥面板破坏控制。

综上所述，本次研究的新型预制拼装式防撞墙8结构，力学性能不小于传统的现浇防撞墙7结构的各项受力性能指标。

本发明的后浇带连接方式的新型预制拼装防撞墙一方面能够避免现浇防撞墙所带来的施工进度较慢、现场浇筑的质量通病的问题；另一方大大减少对地面交通通行的影响，满足绿色环保施工要求。该项工艺为目前普遍开展的桥梁结构全预制化工艺的研究提出了新的方法，为防撞墙不同施工工艺之间的完善和优化拓展了思路。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。