一种通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩的制作方法

[0001]
本实用新型涉及桥梁结构建筑技术领域，尤其涉及一种通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩。


背景技术：

[0002]
随着桥梁智能和绿色建造理念的深入，节段预制拼装式桥墩具有对周围环境干扰小、施工快速、预制节段质量高等优点，在桥梁建设领域应用逐渐广泛。
[0003]
节段预制拼装式桥墩常用钢筋套筒灌浆连接技术，该连接需要在预制节段内预埋灌浆套筒和预留钢筋接头，对安装精度和施工要求高。对每个钢筋设置接头，当采用多节段拼装时，接头多、成本高、实施难度大。另一种节段预制拼装式桥墩常用连接技术为预应力束连接，在节段内预留通孔，穿入预应力钢绞线形成节段间连接，该连接需对预应力进行张拉，预应力存在损失和失效风险、成本高，不适宜用高震区，同样存在不足。针对现有连接技术的缺点，研发一种采用通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩是个亟待解决的问题。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩，该桥墩连接构造避免设置过多的钢筋连接接头，不设置预应力避免了预应力损失和失效风险，具有钢筋接头少、断面预留孔道少、施工容许误差大、成本低速度快等优点。
[0005]
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0006]
一种通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩，包括在施工现场浇筑的基础、在预制厂生产的预制顶帽节段和多个预制墩身节段，在所述基础、预制墩身节段和预制顶帽节段内均设置有多个预留孔道，所述基础、多个预制墩身节段、预制顶帽节段通过接缝粘接材料依次拼接，所述基础、多个预制墩身节段和预制顶帽节段上的预留孔道一一对应设置，每一对应设置的所述预留孔道内分别贯穿设置有集束钢筋，再对预留孔道内浇筑或灌注后灌注浆料。
[0007]
进一步的，为防止接缝粘接材料进入预留孔道之中，在基础与预制墩身节段的相邻端面、预制墩身节段间的相邻端面、预制墩身节段与预制顶帽节段的相邻端面的预留孔道四周均设置有孔道密封圈，孔道密封圈可采用橡胶垫，大小和形状同预留孔道匹配。
[0008]
进一步的，所述集束钢筋是由多个主筋和箍筋组成的钢筋笼，所述钢筋笼为圆形或者矩形，与预留孔道形状一致，通过箍筋固定多根主筋，所述主筋直径一般可采用16～40mm，主筋根数应在2个及以上。
[0009]
进一步的，在多个预制墩身节段和预制顶帽节段的非预留孔位置，布置小直径的节段内分布钢筋，分布钢筋布置在各节段内部，不通过拼接缝，满足各节段非接缝位置的受力需要。
[0010]
进一步的，在所述预制墩身节段和预制顶帽节段的相邻端面以及预制墩身节段间的相邻端面上均设有剪力键，所述基础和预制墩身节段间采用高强砂浆或超高性能混凝土
连接，多个预制墩身节段间、预制墩身节段和预制顶帽节段之间采用环氧树脂胶连接。
[0011]
进一步的，所述后灌注浆料指浇筑或灌注至基础、多个预制墩身节段、预制顶帽节段的预留孔道内部的浆料，采用高强压浆料、超高性能混凝土或自密实补偿收缩混凝土等。
[0012]
进一步的，所述预留孔道采用金属波纹管或者采用凿毛和约束环形式成孔。
[0013]
进一步的，所述凿毛即将预留孔道四周凿出粗糙面，在孔道四周外表面沿整个高度方向布设螺旋筋形状约束环。
[0014]
进一步的，本节段预制拼装桥墩的截面为实心或者空心。
[0015]
进一步的，所述预留孔道在基础、预制墩身节段、预制顶帽节段内均匀分布。
[0016]
相对于现有技术，本实用新型所述的通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩具有以下优势：
[0017]
(1)采用基础、多个预制墩柱节段、预制顶帽节段间通过设置通长钢筋，避免了每个节段间设置钢筋接头，连接可靠、施工方便，适宜于墩高高、大尺寸桥墩；同时节段间接缝采用环氧树脂胶或者超高性能混凝土连接，提高节段间的耐久性。
[0018]
(2)连接钢筋采用集束钢筋，由多个主筋和箍筋组成钢筋笼，单个集束钢筋含筋率较高，可在全断面总钢筋配筋率不降低的情况下能显著减小断面上预留孔道数量，施工更加便利；特别的，当桥墩为空心墩时，同一集束钢筋可实现墩壁内、外侧钢筋同时连接，避免各自连接的施工对位不便；同时当桥墩较高时，钢筋笼可采用接长，再下放至预留孔道内，适应于高墩结构。
[0019]
(3)钢筋连接采用先预留孔道再穿入钢筋的形式，可灵活设置预留孔道的大小，对钢筋穿入施工容差大，便于现场施工和精度控制。
[0020]
(4)施工时先拼装预制混凝土节段，再施工连接钢筋，拼装预制混凝土节段时无需对钢筋接头进行对位，仅保证预留孔道一一对应，拼装速度快、便于节段对位。
[0021]
(5)通过在基础、预制顶帽节段内设置预留孔道，穿入集束钢筋，再通过后灌注浆料对钢筋进行锚固，实现基础、顶帽与墩柱的连接，整体结构连接牢靠。
[0022]
(6)施工时，预留孔道灌浆或浇筑混凝土，材料可采用高强灌浆料、超高性能混凝土、自密实补偿收缩混凝土等，可采用自下而上灌浆、或自上而下浇筑等不同方式，施工方法灵活，可根据现场情况灵活选择。
附图说明
[0023]
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0024]
图1是本实用新型的拼装式桥墩结构示意图；
[0025]
图2是本实用新型中预留孔道为圆形时拼装式桥墩横断面图；
[0026]
图3是本实用新型中预留孔道为矩形时拼装式桥墩横断面图；
[0027]
图4是本实用新型中预留孔道为圆形时拼装式桥墩集束钢筋示意图；
[0028]
图4中a是预留孔道为圆形时拼装式桥墩集束钢筋的横截面示意图；
[0029]
图5是本实用新型中预留孔道为矩形时拼装式桥墩集束钢筋示意图
[0030]
图5中b是预留孔道为矩形时拼装式桥墩集束钢筋的横截面示意图；
[0031]
图6是本实用新型拼装式桥墩拼装和后灌浆示意图。
[0032]
附图标记说明：
[0033]
1、基础；2、预制墩身节段；3、预制顶帽节段；4、预留孔道；5、接缝粘接材料；6、集束钢筋；7、节段内分布钢筋；8、后灌注浆料；9、预留灌浆孔；10、孔道密封圈；
[0034]
41金属波纹管；42约束环；
[0035]
61主筋；62箍筋；63钢筋接长；
[0036]
81高强压浆料；82超高性能混凝土；83自密实补偿收缩混凝土。
具体实施方式
[0037]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0039]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0040]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0041]
如图1所示，一种通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩，截面采用实心或者空心，包括在施工现场浇筑的承台基础1、在预制厂生产的预制顶帽节段3和多个预制墩身节段2，在所述基础1、预制墩身节段2和预制顶帽节段3内均设置有多个预留孔道4，所述预留孔道在基础1、预制墩身节段2、预制顶帽节段3内均匀分布。所述基础1、多个预制墩身节段2、预制顶帽节段3依次拼接，并在拼接处涂抹接缝粘结材料5，所述基础1、预制墩身节段2和预制顶帽节段3上的预留孔道4平面位置一一对应，每一对应设置的所述预留孔道4内分别贯穿设置有集束钢筋6，再对预留孔道4内浇筑或灌注后灌注浆料8。
[0042]
在预制墩身节段2和预制顶帽节段3的相邻端面以及预制墩身节段3间的相邻端面上均设有剪力键，剪力键采用常规的混凝土凹凸剪力键。基础1、多个预制墩身节段2和预制顶帽节段3按顺序依次拼装，通过在下节段上涂抹接缝粘接材料5，再拼装上节段，待接缝粘接材料5养护完成后，实现上、下节段的可靠连接。基础1和预制墩身节段2间采用高强砂浆或超高性能混凝土连接，厚度一般为2～3cm，便于基础与预制墩身节段2非匹配制造构件之间的连接，且起到调整平整度的作用；多个预制墩身节段2间、预制墩身节段2和预制顶帽节段3之间采用环氧树脂胶连接，厚度一般为2～3mm，环氧树脂胶将节段间连接成整体，且起
到防水、密封等作用，增加接缝间的耐久性。
[0043]
当后一预制节段拼接前，需要在前一预制节段表面铺设接缝粘接材料5，为防止接缝粘接材料5进入预留孔道4之中，在基础1与预制墩身节段2的相邻端面、预制墩身节段2间的相邻端面、预制墩身节段2与预制顶帽节段3的相邻端面的预留孔道4四周均设置有孔道密封圈10，孔道密封圈10可采用橡胶垫，大小和形状同预留孔道4匹配，有效隔断接缝粘接材料5进入预留孔道4之中，保证后灌浆效果。
[0044]
如图2所示，在基础1、多个预制墩身节段2和预制顶帽节段3均设置有预留孔道4，预留孔道4平面位置应一一对应，预留孔道4采用特种金属波纹管41或者采用凿毛和约束环42形式成孔。凿毛即将预留孔道四周凿出粗糙面，约束环采用在孔道四周沿整个孔道高度方向布设螺旋筋的形式，增强套箍作用，当孔道内部钢筋受力时，约束环螺旋筋对整个预留孔道形成约束套箍作用，有利于后灌浆料与预制节段间的结合。预留孔道4形状为圆形或矩形。
[0045]
如图3所示，在预留孔道4中穿入集束钢筋6，集束钢筋6是由多个主筋61和箍筋62组成的钢筋笼，所述钢筋笼为圆形或者矩形，与预留孔道4形状一致。通过箍筋62固定多根主筋61，主筋61直径一般可采用16～40mm，主筋61根数应在2个及以上，通过集束布置在保证断面配筋率情况下，减少断面预留孔道和集束钢筋笼的个数。特别的，当墩柱采用空心墩时，采用矩形钢筋笼可同时实现空心墩壁外侧、内侧钢筋的连接，避免各自连接的施工对位不便。单个集束钢筋含筋率较高，可在全断面总钢筋配筋率不降低的情况下能显著减小断面上预留孔道数量，施工更加便利。集束钢筋6外轮廓要较预留孔道4每侧小3cm左右，预留一定的施工误差，便于集束钢筋顺利穿入。同时，在多个预制墩身节段2和预制顶帽节段3的非预留孔位置，布置小直径的节段内分布钢筋7，分布钢筋7布置在各节段内部，不通过拼接缝，满足各节段非接缝位置的受力需要。
[0046]
集束钢筋6采用吊装方式，自上而下穿入预留孔道4中，因集束钢筋本身具有一定刚度，便于吊装安装。当墩高较矮时，整个集束钢筋6的竖向钢筋采用整根钢筋无需接长，当墩高较高时，需要将集束钢筋6临时固定在墩顶，对其进行接长，接长后再逐步下穿至设计位置。
[0047]
集束钢筋6安装完成后，将后灌注浆料8浇筑或灌注至预留孔道4中，养护，实现整个预制桥墩拼装施工，形成整体结构。后灌注浆料根据预留孔道大小、长度可采用高强压浆料81、超高性能混凝土82、自密实补偿收缩混凝土83等，灌注方式分为自下而上压注或者自上而下浇筑。
[0048]
本通长集束钢筋连接式节段预制拼装桥墩的施工方法，其过程如下：
[0049]
步骤一：在现场现浇施工基础1，在预制厂预制多个预制墩身节段2和预制顶帽节段3，在基础1、多个预制墩身节段2、预制顶帽节段3上预留孔道4，预留孔道4平面位置应一一对应，预留孔道4采用特种金属波纹管41或者凿毛加约束环形式42成孔，凿毛即将预留孔道四周凿出粗糙面，约束环采用在孔道四周沿整个孔道高度方向布设螺旋筋的形式，增强套箍作用，当孔道内部钢筋受力时，约束环螺旋筋对整个预留孔道形成约束套箍作用，有利于后灌浆料与预制节段间的结合，预留孔道4形状为圆形或矩形；同时，加工所需的集束钢筋6。
[0050]
步骤二：通过运输设备将预制墩身节段2、预制顶帽节段3、集束钢筋6等从预制厂
内运输至桥位处；将预制墩身节段预留孔道与基础间预留孔道一一对应，涂抹粘接材料，安装预制墩身节段；依次按同样方式安装多个预制墩身节段2和预制顶帽节段3，完成基础1、多个预制墩身节段2、预制顶帽节段3的拼装。
[0051]
预制墩身节段与基础、预制墩身节段间、预制墩身节段与预制顶帽节段的拼装方式具体如下：
[0052]
在基础1顶面铺设接缝粘接材料5，接缝粘接材料5可采用高强砂浆或超高性能混凝土，厚度一般为2～3cm，便于基础1与预制墩身节段2非匹配制造构件之间的连接，且起到调整平整度的作用；在基础1与预制墩身节段2的相邻端面的预留孔道四周安装孔道密封圈10，吊装预制墩身底节段就位，采用座浆法实现基础1和预制墩身底节段2的连接；
[0053]
在预制墩身下节段顶面铺设接缝粘接材料5，接缝粘接材料5采用环氧树脂胶，厚度一般为2～3mm，环氧树脂胶将节段间连接成整体，且起到防水、密封等作用，增加接缝间的耐久性。在预制墩身节段2间的相邻端面的预留孔道四周安装孔道密封圈10，依次安装多个墩身节段，预压环氧树脂胶，实现多个预制墩身节段2间的连接；
[0054]
在预制墩身顶面铺设粘接材料5，粘接材料5采用环氧树脂胶，厚度一般为2～3mm，环氧树脂胶将节段间连接成整体，且起到防水、密封等作用，增加接缝间的耐久性。在预制墩身节段2与预制顶帽节段3的相邻端面的预留孔道四周安装孔道密封圈10，安装预制顶帽节段3，预压环氧树脂胶，实现预制顶帽节段3和预制墩身节段2间的连接。
[0055]
步骤三：逐根吊装集束钢筋6，自预制顶帽节段3顶部，自上而下穿入预制顶帽节段3、预制墩身节段2、基础1的预留孔道4中，因集束钢筋本身具有一定刚度，便于吊装安装。当墩高较矮时，整个集束钢筋6的竖向钢筋采用整根钢筋无需接长，穿入完成后在墩顶处临时固定；当墩高较高时，可对集束钢筋6进行逐根接长，钢筋接长63可采用机械连接或焊接，即在第一段集束钢筋穿入后临时固定在墩顶，然后和第二段集束钢筋进行接长，接长完成后再将整个钢筋下穿至设计位置。
[0056]
步骤四：将后灌注浆料8浇筑或灌注至预留孔道4中，养护，切割掉所有结构外露部分压浆管。
[0057]
如图4所示，后灌注浆料8可采用三种方式进行浇筑或灌注，并可根据实际施工条件灵活选择不同的材料和方案：
[0058]
a.在基础1底部对应预留孔道4位置预留压浆孔9，通过该预留压浆孔9自下而上将浆体灌注入整个预留孔道4，当浆体从顶部流出时灌浆完成，浆体可采用高强压浆料81。
[0059]
b.在基础1底部对应预留孔道位置预留压浆孔9，通过该预留压浆孔9自下而上将浆体灌注入基础内的预留孔道，灌浆料可采用超高性能混凝土82，超高性能混凝土利用其自身较强的握裹力，减少基础预留孔道长度及增强锚固安全性；同基础1处预留压浆孔9设置方法类似，在桥墩底节段对应预留孔道中预留第二个排压浆孔9，通过该预留压浆孔9自下而上将浆体灌注入其余预留孔道4，即进行二次灌浆，二次灌浆也可起到对第一次灌浆进行加强的效果，增强其密实性，当二次灌浆浆体从墩顶预留孔道流出时灌浆完成，二次灌浆浆体可采用高强压浆料81，以节约成本。
[0060]
c.在预制顶帽节段3顶部，采用浇筑的方式，自上而下浇筑混凝土，其中，混凝土可采用自密实补偿收缩混凝土83，实现自密实和免振捣，施工简便。
[0061]
步骤五：养护后灌注浆料，达到强度后形成整体结构，完成采用通长集束钢筋连接
式节段预制拼装桥墩的施工。
[0062]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。