一种装配式桥梁墩柱连接结构和方法与流程

本发明涉及桥梁工程装配技术，具体涉及一种装配式桥梁墩柱连接结构和方法。

背景技术：

随着建筑施工技术和社会经济的发展，建筑领域开始追求施工绿色化和工业化、产业化。墩柱作为桥梁结构的一部分，其预制化生产安装在全国大范围如火如荼进行。套筒连接工艺被广泛应用于预制墩柱与承台连接中，其中一个重点难点在于控制预制墩柱位置与垂直度。墩柱的垂直度是控制桥梁稳定性的一个重要性因素，因此施工中必须确保预制墩柱的垂直度满足要求。

现有的墩柱垂直度调节方法存在如下缺点：1.在预制墩柱和承台上均绘制标记线，通过双标记线进行对位，精度不仅受到预制墩柱上的标记线绘制准确度影响，还受到承台上的标记线绘制准确度影响；2.现场绘制标记线，效率低下；3.没有导向机构，预制墩柱仅通过吊装对位，加大后续垂直度调整的难度；3.与千斤顶接触的定位块为实心状，千斤顶顶在定位块的下端面，易于滑出；4.需钻定位块的安装孔，加大施工难度。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种有效保证垂直精度的装配式桥梁墩柱连接结构和方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种装配式桥梁墩柱连接结构，包括承台、矩形的预制墩柱、四个可拆卸式牛腿、四个千斤顶、多个可拆卸式预拼装导槽、四台绿光水平仪；预制墩柱的下端为根部，根部设有位于上方的一行溢浆孔和位于下方的一行灌浆孔；承台上设置一圈预埋钢筋，预制墩柱的根部套住预埋钢筋并灌浆，从而预制墩柱与承台实现套筒连接；四个可拆卸式牛腿安装在预制墩柱根部的四周的中心，可拆卸式牛腿与灌浆孔和溢浆孔通过高强度螺栓连接；可拆卸式预拼装导槽在预埋钢筋的外围围成预制墩柱根部外围的形状安装在承台上；四个千斤顶安装在承台上且位于四个可拆卸式牛腿的下方；四台绿光水平仪放置在承台上，且对应预制墩柱的四个面上绘制的竖直的标记线放置。

作为一种优选，承台上设置挡浆板，挡浆板环绕预埋钢筋的外圈设置；承台上设置预埋螺栓，可拆卸式预拼装导槽与预埋螺栓连接。

作为一种优选，可拆卸式预拼装导槽的数量为八个；对应预制墩柱的每个面设置两个可拆卸式预拼装导槽，与可拆卸式牛腿错开；可拆卸式预拼装导槽包括安装板、导向板、连接板；安装板与导向板相接形成一直角，连接板与安装板和导向板均相接；导向板包括位于下方的竖直部分和位于上方的倾斜部分，倾斜部分从内下方往外上方倾斜；安装板的下端面的内侧设有供挡浆板穿过的开槽。

作为一种优选，可拆卸式牛腿包括底板和主体部分，底板竖直设置，底板的四个角设置螺栓孔，主体部分位于底板的外侧；主体部分内部空心，主体部分的下端设有一个供千斤顶伸入的开口，主体部分的内顶部为与千斤顶接触的水平的平台；主体部分包括挡板、后侧板、左侧板、右侧板、顶板，分别从前、后、左、右、上方围成空心部分，后侧板紧贴底板设置；主体部分还包括下侧板和弧形板；左侧板和右侧板呈“7”字形；下侧板在下侧安装在左侧板和右侧板之间；弧形板的下部竖直设置，左右两侧接左侧板和右侧板，下侧接下侧板，弧形板的上边缘为圆弧形；挡板、弧形板、左侧板、右侧板分别从前、后、左、右方围成开口；顶板包括从后往前依次设置的水平板段、竖直板段、三角板段；水平板段的前端与竖直板段的上端相接，竖直板段的下端与三角板段的后端相接；三角板段为直角三角形，直角边在下端和后端，三角板段的下端形成平台；可拆卸式牛腿还包括加劲板，加劲板设置在底板和顶板之间，位于顶板上端左右居中的位置；加劲板的前端与挡板齐平。

一种装配式桥梁墩柱连接方法，采用一种装配式桥梁墩柱连接结构，包括如下步骤：(1)预制墩柱出厂前做出竖直的标记线；对安装可拆卸式牛腿的灌浆孔和溢浆孔内车丝螺纹；(2)预制墩柱运至现场，在预制墩柱上安装可拆卸式牛腿，在承台上安装挡浆板、可拆卸式预拼装导槽和千斤顶；吊装预制墩柱，预制墩柱在可拆卸式预拼装导槽的作用下与承台预埋钢筋套接；(3)安置绿光水平仪，检查绿光水平仪释放光线是否与步骤(1)的竖直的标记线重合；(4)通过千斤顶和可拆卸式牛腿的配合调整预制墩柱的垂直度，直到预制墩柱竖直的标记线与绿光水平仪释放光线重合；(5)锁定千斤顶，通过灌浆孔灌浆并养护至设计强度，拆除可拆卸式牛腿，移除千斤顶；对安装可拆卸式牛腿的灌浆孔灌浆并养护至设计强度。

作为一种优选，步骤(1)中，用墨斗在预制墩柱的四个面的中心弹出标记线。

作为一种优选，步骤(1)中，在预制墩柱根部四周的中部灌浆孔和溢浆孔中车丝螺纹；步骤(2)中，将可拆卸式牛腿与车丝的灌浆孔和溢浆孔螺纹连接。

作为一种优选，步骤(2)中，在承台上设置预埋螺栓，可拆卸式预拼装导槽与预埋螺栓连接后，可拆卸式预拼装导槽即自动对位，限定预制墩柱的安装位置。

作为一种优选，步骤(5)中，检查挡浆板位置与变形情况，确认正常后根据预制墩柱坐浆厚度制备灌浆料进行灌浆。

作为一种优选，步骤(2)中，预制墩柱在可拆卸式预拼装导槽的作用下与承台预埋钢筋套接完成后，后续步骤中随时拆除可拆卸式预拼装导槽。

本发明的原理是：

预制墩柱出厂前用墨斗在预制墩柱四周中心位置弹出竖直的标记线，在根部套筒四周中心位置灌浆孔和溢浆孔车丝螺纹；桥梁承台四周预留可拆卸式预拼装导槽，可拆卸式预拼装导槽用预埋于承台的预埋螺栓定位与固定；预制墩柱运至现场并吊起竖直放置，将可拆卸式牛腿预留螺栓孔与预制墩柱车丝螺纹孔精确对准，用高强度螺栓将可拆卸式牛腿与预制墩柱固定连接；基于可拆卸式预拼装导槽，将预制墩柱吊至承台，使得承台预留钢筋与预制墩柱根部底部的预留孔一一对准；将预制墩柱与承台坐浆连接，在预制墩柱四周中心位置分别设置千斤顶，使用千斤顶微调预制墩柱直至绿光水平仪释放的竖直光线与预制墩柱四周中心预留墨斗线重合，完成预制墩柱垂直度纠偏；通过灌浆孔灌浆，待溢浆孔溢浆，灌浆完成并养护，安装完成。

采用绿光水平仪与预制墩柱侧面的标记线进行比对，确认垂直度，标记线在出厂前绘制，无需现场绘制，绘制精度高，有效保证垂直精度。

加入可拆卸式预拼装导槽结构，预制墩柱在吊装过程中可与承台自动对位，易于操作，方便快捷，也为后续垂直度调整提供保障，降低垂直度调整的难度，提高垂直度精度。

改良可拆卸式牛腿结构，利用现有的灌浆孔和溢浆孔进行安装，易于装拆，无需额外钻孔，也不会破坏预制墩柱的结构。该改良结构有效防止千斤顶滑出，虽是空心结构却能满足强度和刚度要求。

本发明具有如下优点：

1.利用套筒连接工艺中的灌浆孔与溢浆孔，通过车丝螺纹，可实现牛腿与墩柱的连接。装置简易，既节省了材料，降低了造价，还具有绿色环保价值。

2.可拆卸式牛腿构造简单，受力明确，以最简单的构造实现预期功能，满足调节墩柱垂直度要求。

3.预拼装导槽、可拆卸式牛腿通过螺栓连接，可随时安装与拆卸，能大大缩短施工工期，实现最大效益。

4.可拆卸式牛腿内部空心，千斤顶伸入后，从四周挡住千斤顶，防止滑出，使用更安全，调节更方便。通过高强度螺栓直接与灌浆孔和溢浆孔连接，无需在预制墩柱上钻安装孔，装拆方便，不影响预制墩柱结构。

5.采用可拆卸式预拼装导槽，预制墩柱在吊装安装时，可拆卸式预拼装导槽方便预制墩柱下端的对位，对位快速准确，为垂直度调节提供便利。

6.通过可拆卸式预拼装导槽、可拆卸式牛腿、千斤顶的配合，能便利的调整垂直度。

7.墩柱出厂前，在预留灌浆孔内部车丝螺纹，可节省现场施工时间，提高工作效率，提高作业精度。

附图说明

图1是一种装配式桥梁墩柱连接结构连接前的立体图。

图2是一种装配式桥梁墩柱连接结构连接前的主视图。

图3是一种装配式桥梁墩柱连接结构连接后的主视图。

图4是可拆卸式牛腿的立体图。

图5是可拆卸式牛腿的另一个视角的立体图。

图6是可拆卸式牛腿的主视图。

图7是可拆卸式牛腿的左视图。

图8是可拆卸式牛腿的俯视图。

图9是可拆卸式牛腿的使用状态的剖视图。

其中，1为预制墩柱，2为承台，3为千斤顶，4为可拆卸式预拼装导槽，5为挡浆板，6为预埋钢筋，7为可拆卸式牛腿，8为灌浆孔，9为溢浆孔，10为高强度螺栓。

4-1为安装板，4-2为导向板，4-3为连接板，4-4为开槽。

7-1为底板，7-2为开口，7-3为平台，7-4为挡板，7-5为后侧板，7-6为顶板，7-7为下侧板，7-8为弧形板，7-9为加劲板，7-10为把手，7-11为螺栓孔。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

一种装配式桥梁墩柱连接结构，包括承台、矩形的预制墩柱、四个可拆卸式牛腿、四个千斤顶、多个可拆卸式预拼装导槽、四台绿光水平仪。

下面对连接结构的各组成部分分别进行说明。

一、承台：

承台的上端设置一圈预埋钢筋，预埋钢筋外设置一圈挡浆板，挡浆板外设置预埋螺栓用于与可拆卸式预拼装导槽连接。挡浆板采用四块等边角钢焊接或螺栓连接而成。

二、预制墩柱：

预制墩柱的下端为根部，根部设有一行位于下方的灌浆孔和一行位于上方的溢浆孔。位于每一面中部的灌浆孔和溢浆孔车丝，可拆卸式牛腿通过高强度螺栓安装在车丝的灌浆孔和溢浆孔中，从而可拆卸式牛腿位于预制墩柱的每一面的中部。

三、可拆卸式牛腿

可拆卸式牛腿，包括底板和主体部分。底板竖直设置，主体部分位于底板的前端的中部，两者通过焊接连接。

底板为矩形，底板的四个角设置螺栓孔。底板的螺栓孔与预制墩柱的灌浆孔和溢浆孔的位置相应，从而底板通过高强度螺栓与预制墩柱的经车丝的灌浆孔和溢浆孔连接。

主体部分内部空心，包括挡板、后侧板、左侧板、右侧板、顶板，分别从前、后、左、右、上方围成空心部分；后侧板紧贴底板设置。主体部分还包括下侧板和弧形板；左侧板和右侧板呈“7”字形；下侧板在下侧安装在左侧板和右侧板之间；弧形板的下端竖直设置，左右两侧接左侧板和右侧板，下侧接下侧板的前端，弧形板的上边缘为圆弧形；挡板、弧形板、左侧板、右侧板分别从前、后、左、右方围成开口，供千斤顶伸入。

顶板包括从后往前依次设置的水平板段、竖直板段、三角板段；水平板段的前端与竖直板段的上端相接，竖直板段的下端与三角板段的后端相接；三角板段为直角三角形，直角边在下端和后端，三角板段的下端形成平台，平台为与千斤顶的接触部位。

可拆卸式牛腿还包括加劲板，加劲板设置在底板和顶板之间，位于顶板上端左右居中的位置；加劲板的前端与挡板齐平。

左侧板和右侧板上均设有把手。把手为圆柱形，沿着左右方向延伸。

可拆卸式牛腿的材料为q345钢，整体通过高强度钢板焊接而成。

使用时，将预制墩柱每面中部的灌浆孔和溢浆孔车丝，将可拆卸式牛腿通过高强度螺栓固定在车丝的灌浆孔和溢浆孔中，安装时借助把手。千斤顶位于可拆卸式牛腿的正下方。垂直度调节时，千斤顶穿过开口进入主体部分内，顶在水平的平台上，传力直接可靠，由于有挡板、左侧板、右侧板的阻挡，千斤顶不会滑出，使用更安全，操作更方便。

四、千斤顶：

四个千斤顶放置在承台上，且位于四个可拆卸式牛腿的正下方，与可拆卸式牛腿配合，实现垂直度的微调，局部高差纠偏。

千斤顶为高精度千斤顶，与可拆卸式牛腿相互作用，可弥补墩柱与承台空隙间差，保证墩柱垂直度满足设计和使用要求。

五、可拆卸式预拼装导槽：

可拆卸式预拼装导槽包括安装板、导向板、连接板；安装板与导向板相接形成一直角，连接板与安装板和导向板均相接；导向板包括位于下方的竖直部分和位于上方的倾斜部分，倾斜部分从内下方往外上方倾斜，竖直部分形成与预制墩柱根部相应的形状，倾斜部分形成比预制墩柱根部稍大的形状，便于导入。安装板的下端面的内侧设有供挡浆板穿过的开槽。连接板的数量为两块，连接板为直角三角形，连接板位于导槽的两侧。

可拆卸式预拼装导槽的数量为八个；对应预制墩柱的每一面，均设置两个可拆卸式预拼装导槽，千斤顶位于两个可拆卸式预拼装导槽的中间，从而千斤顶、可拆卸式牛腿均与可拆卸式预拼装导槽错开。

安装板与承台的预留螺栓连接。

六、绿光水平仪：

绿光水平仪放置在承台上，且正对预制墩柱的每个面的中部放置。绿光水平仪发出的激光竖直光线与绘制在预制墩柱中部的竖直标记线对应。

一种装配式桥梁墩柱连接方法，包括如下步骤：

(1)预制墩柱出厂前，用墨斗在预制墩柱四周中心线位置弹出竖直的标记线；在预制墩柱根部四周中心2-4个上下对称灌浆孔和溢浆孔内车丝螺纹，便于现场与可拆卸式牛腿进行高强度螺栓连接。

(2)预制墩柱运至现场，将挡浆板连接定位好，然后将预拼装导槽与承台进行螺栓连接并微调；预制墩柱四周安装可拆卸式牛腿后，起吊预制墩柱，预制墩柱根部抵入预拼装导槽，微调预制墩柱底部预留孔，使预留孔与承台预留钢筋定位对准，将预制墩柱底面降至承台表面。

(3)预制墩柱降稳之后，在预制墩柱四周中心位置安置绿光水平仪，检查绿光水平仪释放激光是否与预制墩柱四周中心墨斗预留标记线重合。

(4)根据绿光水平仪释放光线与预制墩柱四周预留墨斗直线偏差情况，微调千斤顶，微调预制墩柱的高度差，直至绿光水平仪释放光线与墩柱四周预留墨斗直线重合，至此，预制墩柱垂直度调节完毕。

(5)墩柱垂直度调节完毕后，拆除预拼装导槽，锁定千斤顶。基于墩柱与承台坐浆情况制备灌浆材料，先对未车丝过的灌浆孔进行灌浆，并将灌浆料养护至设计强度，然后方可移除千斤顶与拆除可拆卸式牛腿。千斤顶与可拆卸式牛腿移除后，对剩下的灌浆孔进行灌注浆料并养护至设计强度，至此，墩柱安装完成。

除了本实施例提及的方式外，竖直的标记线的形式不单单限于墨斗弹出。这些变换方式均在本发明的保护范围内。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。