预制拼装墩柱及施工方法与流程

本发明涉及一种预制拼装墩柱及施工方法。

背景技术：

现阶段多数桥梁下部墩柱的施工方式仍以现浇为主，但此类施工方式仍存在些许不足，如工序多，从墩柱钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑到养护，最少要求十天，且需要大量模板，混凝土振捣不便，现场工作量大，施工进度得不到保证；现场灌注的墩柱混凝土，需采用人工振捣，密实度低，抗渗性能差，墩柱钢筋易被腐蚀，保护层厚度不易控制，且现浇质量不良会导致墩柱外观出现色差、水波纹、蜂窝麻面以及裂缝产生等质量缺陷；现场施工可能对周围环境产生噪音污染进而影响领近居民的正常生活，在施工过程中散发的扬尘和粉尘会造成空气污染，减少城市的空气能见度，甚至使居民的健康受到危害、引发各种常见的呼吸道疾病，同时产生大量污水和建筑垃圾，若不及时处理，就会对地表水质和土壤造成严重的影响。

针对上述现浇墩柱施工的种种不足和缺点，采用预制墩柱施工可以有效的避免大部分问题。已有的装配式桥墩拼装方式包括后张预应力连接，灌浆套筒连接，摩擦自锁式连接，以及承插式连接等。目前墩柱之间的连接主要采用灌浆套筒连接方式，但在施工中经常存在因套筒中有异物或灌浆中操作不规范，出现灌浆不密实、漏灌浆、钢筋被截断或错位等现象，进而无法保证连接强度，最终导致钢筋拔出破坏，灌浆料劈裂破坏、灌浆料拔出破坏及套筒被拉断等危害；另外，灌浆套筒的造价成本较高，使得在建造需要大量灌浆套筒连接的装配式建筑中，工程费用提高，因此为了降低成本，部分项目存在偷换灌浆料品种，灌浆料观察孔人为作假，将高价的灌浆套筒替换成低价仿冒产品等不良现象，进而导致建造的装配式建筑存在质量隐患甚至因此发生质量事故；同时，套筒灌浆是否饱满，直接影响结构的受剪承载能力和抗震能力，因此为了保证灌浆密实度达到规范要求，必须对灌浆饱满度进行检测。然而，灌浆套筒结构为金属和非金属多层介质交替，砂浆体在径向厚度很薄，现有的大部分工程检测方法对其无法进行有效的检测，因此，在实际施工中，套筒内灌浆料的充盈度以及灌浆质量经常通过经验、超声、射线等检测手段判断，经验判断存在一定的局限性，超声检测容易受检测界面限制，对测点位置布置要求较高，精度很难达到检测要求，射线检测对现场有辐射安全要求，检测成本较高，很难全面开展，因此，目前的灌浆饱满度检测方法存在较大的局限性，严重影响装配式建筑构件连接的安全性和可靠性。

技术实现要素：

为了实现桥梁工业化对预制构件提出的标准化、生产高效化和施工快速化等要求，本发明提出一种主筋通过钢构件连接的预制拼装墩柱及其施工方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种预制拼装墩柱，包括混凝土墩柱，所述混凝土墩柱包括依次连接并浇筑成一体的上混凝土墩柱、预制钢构件、下混凝土墩柱，所述预制钢构件上下端外周圆周均布有若干供上混凝土墩柱、下混凝土墩柱内的钢筋笼的纵向主筋的端部穿过的预留孔，纵向主筋的端头由内至外依次设置有套设有垫板、螺母，纵向主筋的端头通过螺母锚固在预制钢构件上，预制钢构件与上混凝土墩柱和下混凝土墩柱之间灌浆浇筑有灌浆料。

进一步的，所述预制钢构件相连接包括中心线共线且上下间隔设置的两个端板，预留孔设置在端板，上下两个端板外端之间经若干圆周均布的径向连接竖板相连接，径向连接竖板与预留孔交错设置。

进一步的，所述上端板、下端板中部经与其中心线共线的内加劲圈相连接，径向连接竖板内的连接内加劲圈。

进一步的，所述上混凝土墩柱内的纵向主筋与下混凝土墩柱内的纵向主筋一一对应设置，上端板、下端板上的预留孔一一对应设置。

进一步的，所述纵向主筋伸入钢构件端板的钢筋长度不大于径向连接竖板高度的一半，且不小于钢构件端板、垫板和螺母的厚度之和。

进一步的，所述预制钢构件外沿至混凝土墩柱外沿的净距不少于40mm。

进一步的，所述纵向主筋为精轧螺纹钢筋。

进一步的，所述灌浆料为高强灌混凝土、普通混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土或钢纤维混凝土。

一种预制拼装墩柱的施工方法，包括以下步骤：

（1）预制钢构件加工：按照设计尺寸制作径向连接竖板、端板，在端板上对应纵向主筋的位置设置预留孔，将径向连接竖板设置于预留孔之间，沿端板径向且围绕端板均匀布置，将连接竖板、端板进行熔透焊焊接，形成钢构件；

（2）下混凝土墩柱钢筋笼制作：将纵向主筋穿过钢构件下端的端板至设计伸出长度，将垫板及螺母依次旋入纵向主筋端部，保证纵向主筋及钢构件下端的端板紧固在一起，在纵向主筋外侧绑扎环向箍筋，形成下混凝土墩柱钢筋笼；

（4）上混凝土墩柱钢筋笼制作：将上混凝土墩柱纵向主筋安装在定位模具上，纵向主筋端部与带预留孔的钢板模具进行临时加固，在纵向主筋外侧绑扎环向箍筋，形成上混凝土墩柱钢筋笼；

（5）混凝土墩柱下节段制作：将下混凝土墩柱的钢筋笼从平面上立起，根据预制墩柱尺寸进行支模，进行混凝土浇筑并养护，待混凝土强度达到拆模强度后即可拆模；

（6）混凝土墩柱上节段制作：将上混凝土墩柱钢筋笼从平面上立起，根据预制墩柱尺寸进行支模，进行混凝土浇筑并养护，待混凝土强度达到拆模强度后即可拆模；

（7）混凝土墩柱下节段施工：将预制好的混凝土墩柱运至施工现场，通过竖向钢筋连接使混凝土墩柱下节段与承台浇筑成型；

（8）节段拼装：将混凝土墩柱上节段的纵向主筋伸入混凝土墩柱下节段钢构件的上端的端板上的预留孔，将垫板及螺母依次旋入纵向主筋端部，保证纵向主筋及钢构件紧固在一起；

（9）封闭钢构件：根据钢构件尺寸进行支模，进行高强灌浆料的封闭作业并养护，待灌浆料强度达到拆模强度后即可拆模，使得所述混凝土墩柱自下而上连成一体，完成预制装配式墩柱施工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，通过纵向主筋与钢构件连接自下而上连成一体，有效地解决了墩柱节段之间的连接问题，避免采用灌浆套筒质量不容易控制、不容易检查等问题，使得墩柱间受力传递更加合理，实现装配式墩柱一体化，保证了装配式墩柱的整体受力性能以及抗震性能,上下节段墩柱可在工厂提前预制并批量生产，只需在现场进行少量锚固连接和高强灌浆料现浇工作，使得现场拼装施工简易方便，从而提高施工效率。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为预制拼装墩柱的纵断面示意图；

图2为不设置内加劲圈的预制钢构件纵断面示意图；

图3为不设置内加劲圈的预制钢构件横截面示意图；

图4为设置内加劲圈的预制钢构件纵断面示意图；

图5为设置内加劲圈的预制钢构件横截面示意图。

图中：1-下混凝土墩柱；2-上混凝土墩柱；3-纵向主筋；4-环向箍筋；5-预制钢构件；6-端板；7-径向连接竖板；8-灌浆料；9-现浇混凝土；10-承台；11-预留孔；12-垫板；13-高强螺母；14-内加劲圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-5所示，一种预制拼装墩柱，包括混凝土墩柱，所述混凝土墩柱包括依次连接并浇筑成一体的上混凝土墩柱1、预制钢构件5、下混凝土墩柱2，所述预制钢构件上下端外周圆周均布有若干供上混凝土墩柱、下混凝土墩柱内的钢筋笼的纵向主筋3的端部穿过的预留孔11，纵向主筋的端头由内至外依次设置有套设有垫板12、螺母13，纵向主筋的端头通过螺母锚固在预制钢构件上，预制钢构件与上混凝土墩柱和下混凝土墩柱之间灌浆浇筑有灌浆料8。

在本实施例中，所述预制钢构件外周浇筑有现浇混凝土9。

在本实施例中，所述钢筋笼包括圆周均布若干根纵向主筋，钢筋笼外由上至下间隔设置有若干环向箍筋4，环向箍筋套设在钢筋笼上，环向箍筋与纵向主筋绑扎固定。

在本实施例中，所述预制钢构件相连接包括中心线共线且上下间隔设置的两个端板6，预留孔设置在端板，上下两个端板外端之间经若干圆周均布的径向连接竖板7相连接，径向连接竖板与预留孔交错设置。

在本实施例中，所述上端板、下端板中部经与其中心线共线的内加劲圈14相连接，径向连接竖板内的连接内加劲圈。

在本实施例中，端板的截面形状可以是圆形、方形以及矩形，内加劲圈为钢板围成的钢管或钢箱，端板与径向连接竖板焊接，端板、径向连接竖板均与内加劲圈焊接，焊接采用熔透焊焊接的方式。

在本实施例中，所述上混凝土墩柱内的纵向主筋与下混凝土墩柱内的纵向主筋一一对应设置，上端板、下端板上的预留孔一一对应设置。

在本实施例中，所述纵向主筋伸入钢构件端板的钢筋长度不大于径向连接竖板高度的一半，且不小于钢构件端板、垫板和螺母的厚度之和。

在本实施例中，所述预制钢构件外沿至混凝土墩柱外沿的净距不少于40mm。

在本实施例中，所述纵向主筋为精轧螺纹钢筋。

在本实施例中，所述灌浆料为高强灌混凝土、普通混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土或钢纤维混凝土。

一种预制拼装墩柱的施工方法，包括以下步骤：

（1）预制钢构件加工：按照设计尺寸制作径向连接竖板、端板，在端板上对应纵向主筋的位置设置预留孔，将径向连接竖板设置于预留孔之间，沿端板径向且围绕端板均匀布置，将连接竖板、端板进行熔透焊焊接，形成钢构件；

（2）下混凝土墩柱钢筋笼制作：将纵向主筋穿过钢构件下端的端板至设计伸出长度，将垫板及螺母依次旋入纵向主筋端部，保证纵向主筋及钢构件下端的端板紧固在一起，在纵向主筋外侧绑扎环向箍筋，形成下混凝土墩柱钢筋笼；

（4）上混凝土墩柱钢筋笼制作：将上混凝土墩柱纵向主筋安装在定位模具上，纵向主筋端部与带预留孔的钢板模具进行临时加固，在纵向主筋外侧绑扎环向箍筋，形成上混凝土墩柱钢筋笼；

（5）混凝土墩柱下节段制作：将下混凝土墩柱的钢筋笼从平面上立起，根据预制墩柱尺寸进行支模，进行混凝土浇筑并养护，待混凝土强度达到拆模强度后即可拆模；

（6）混凝土墩柱上节段制作：将上混凝土墩柱钢筋笼从平面上立起，根据预制墩柱尺寸进行支模，进行混凝土浇筑并养护，待混凝土强度达到拆模强度后即可拆模；

（7）混凝土墩柱下节段施工：将预制好的混凝土墩柱运至施工现场，通过竖向钢筋连接使混凝土墩柱下节段与承台10浇筑成型；

（8）节段拼装：将混凝土墩柱上节段的纵向主筋伸入混凝土墩柱下节段钢构件的上端的端板上的预留孔，将垫板及螺母依次旋入纵向主筋端部，保证纵向主筋及钢构件紧固在一起；

（9）封闭钢构件：根据钢构件尺寸进行支模，进行高强灌浆料的封闭作业并养护，待灌浆料强度达到拆模强度后即可拆模，使得所述混凝土墩柱自下而上连成一体，完成预制装配式墩柱施工。

在步骤（1）中，径向连接竖板内可设置内加劲圈，保证内加劲圈、端板的中心线共线，并将内加劲圈与端板进行焊接。

本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸的固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。