一种场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩及其施工方法与流程

1.本发明属于建筑桥梁技术领域，具体涉及一种场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩及其施工方法。


背景技术：

2.节段拼装桥墩具有多种连接方式，其中应用最广的灌浆套筒/波纹管连接具有“等同现浇”的特性，其抗震设计方法也是按照传统的延性设计，震后残余位移较大，且水平和竖向承载力损失严重，可恢复性差；基于无粘结预应力筋连接的预制拼装桥墩自复位性能好，但耗能能力差，为改善其耗能能力，一般会布置外置耗能器，但对于桥梁的美观性有一定影响；且预应力筋的张拉一般在施工现场完成，费时费力。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩及其施工方法，解决了预应力连接的预制桥墩施工现场张拉预应力筋繁琐的问题，现场工作量少，施工快速。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩，包括至少两个节段钢管以及分别填充在所述节段钢管内的内填混凝土，相邻两个节段钢管之间通过墩柱耗能件固定相连，位于桥墩两端的内填混凝土之间张拉有预应力筋，所述内填混凝土的中心对应开设有通孔，所述预应力筋位于所述通孔内。
6.进一步，所述钢管混凝土桥墩还包括临时托架，所述临时托架与最上端的节段钢管可拆卸相连且用于对预制盖梁在装配时进行临时支撑。
7.进一步，所述临时托架包括托架钢管、钢环、加强肋和螺栓，所述钢环固定设置在所述托架钢管的一端，所述加强肋分别与钢环与托架钢管固定连接，所述托架钢管通过螺栓与最上端的节段钢管固定连接。
8.进一步，位于最上端的内填混凝土内预埋有螺纹连接套筒和锚固头，所述螺纹连接套筒的一端与所述锚固头固定连接，另一端与所述螺栓固定连接。
9.进一步，位于最下端的节段钢管的外壁上固定设置有圆环或剪力钉。
10.进一步，所述钢管混凝土桥墩的墩柱截面为圆柱形或者矩形，对应所述墩柱耗能件包括耗能片材，耗能片材与节段钢管之间设有垫块，中间空隙用泡沫材料填充，同时墩柱耗能件与内填混凝土之间也填充有泡沫材料。
11.进一步，所述墩柱耗能件的中间宽度比两端窄。
12.进一步，所述节段钢管包括第一节段钢管和第二节段钢管，对应在第一节段钢管和第二节段钢管内分别浇筑有第一节段内填混凝土和第二节段内填混凝土，所述预应力筋的一端张拉在第二节段内填混凝土的一端，预应力筋的另一端张拉在第一节段内填混凝土
的中部，所述第一节段钢管与预制盖梁之间通过连接钢筋插槽式连接。
13.进一步，位于最上端的节段钢管承插式地连接在预制盖梁内，位于最下端的节段钢管承插式地连接在基础承台内。
14.场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩的施工方法，采用如上述任一项所述的钢管混凝土桥墩，包括以下步骤；
15.s1，预制厂内制备各段节段钢管；
16.s2，预制厂内在节段钢管的管壁上焊接墩柱耗能件、安装柱顶临时托架；
17.s3，预制厂内分段浇筑混凝土，混凝土达设计强度后张拉预应力筋；
18.s4，预制厂内预制盖梁，同时在施工现场进行桥梁基础和承台施工；
19.s5，施工现场吊装预制钢管混凝土墩柱并固定于承台预留槽内，进行承插缝灌浆；
20.s6，将预制盖梁吊装于预制钢管混凝土墩柱顶部，放置于临时托架上并临时固定，对墩顶与盖梁节点进行灌浆连接；
21.s7，待盖梁与墩柱节点可靠连接后，拆除临时托架并循环利用。
22.本发明的有益效果在于：
23.本发明提供的场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩及其施工方法，相邻两个节段钢管之间通过墩柱耗能件固定相连，位于桥墩两端的内填混凝土之间张拉有预应力筋，钢管可以作为混凝土浇筑的模板，施工更为方便，节段钢管、内部的内填混凝土及张拉的预应力筋在工厂直接可以进行预制，从而解决了预应力连接的预制桥墩施工现场张拉预应力筋繁琐的问题，现场工作量少，施工快速；同时该桥墩具有良好自复位性及耗能能力，强震时钢管混凝土墩柱基本保持弹性或仅发生微小损伤，震后桥墩残余位移小，保持良好的竖向承载能力。
24.本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
25.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
26.图1为本发明实施例1的结构示意图；
27.图2为图1的结构面示意图；
28.图3为墩柱耗能件的连接示意图；
29.图4为临时托架的结构示意图；
30.图5为临时托架的连接示意图；
31.图6为实施例3的结构示意图；
32.图7为实施例4的结构示意图；
33.图8为实施例2的结构示意图；
34.图9为实施例5的结构示意图；
35.图10为耗能片材的连接示意图；
36.图11为耗能片材的结构示意图；
37.图12为实施例6的结构示意图；
38.图13为实施例1中钢管混凝土桥墩的施工流程图。
39.附图中标记如下：预制盖梁1、第一节段内填混凝土2、第一节段钢管3、第二节段内填混凝土4、第二节段钢管5、基础承台6、预应力筋7、通孔8、墩柱耗能件9、连接钢筋10、临时托架11、接缝12、耗能片材13、泡沫材料14、垫块15、钢环16、托架钢管17、加强肋18、螺栓19、螺纹连接套筒20、锚固头21。
具体实施方式
40.实施例1，如图1～7所示，本发明场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩，钢管混凝土桥墩的墩柱截面为圆形，包括至少两个节段钢管以及分别填充在所述节段钢管内的内填混凝土，节段钢管采用圆筒状，也可以采用其他材料，采用钢管成本低廉，方便焊接。相邻两个节段钢管之间通过墩柱耗能件9固定相连，墩柱耗能件9可采用片材或筋材，该实施例中，墩柱耗能件9与节段钢管的内壁连接，外形美观，不容易腐蚀，也可以选择与其外壁相连，方便施工。位于桥墩两端的内填混凝土之间张拉有预应力筋7，预应力筋7的两端通过固定连接至端板限位，所述内填混凝土的中心对应开设有通孔8，所述预应力筋7位于所述通孔8内。
41.本实施例中，所述节段钢管包括第一节段钢管3和第二节段钢管5，对应在第一节段钢管3和第二节段钢管5内分别浇筑有第一节段内填混凝土2和第二节段内填混凝土4，所述第一节段钢管3与预制盖梁1之间通过连接钢筋10插槽式连接。
42.本发明提供的场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩，相邻两个节段钢管之间通过墩柱耗能件9固定相连，位于桥墩两端的内填混凝土之间张拉有预应力筋7，钢管可以作为混凝土浇筑的模板，施工更为方便，节段钢管、内部的内填混凝土及张拉的预应力筋7在工厂直接可以进行预制，从而解决了预应力连接的预制桥墩施工现场张拉预应力筋7繁琐的问题，现场工作量少，施工快速；同时该桥墩具有良好自复位性及耗能能力，强震时钢管混凝土墩柱基本保持弹性或仅发生微小损伤，震后桥墩残余位移小，保持良好的竖向承载能力。
43.本实施例中，所述钢管混凝土桥墩还包括临时托架11，所述临时托架11与最上端的节段钢管可拆卸相连且用于对预制盖梁1在装配时进行临时支撑，方便对预制盖梁1在装配时进行支撑，从而进行浇筑，通过可拆卸的连接方式，可以重复利用，使用环保，节约成本。
44.本实施例中，所述临时托架11包括托架钢管17、钢环16、加强肋18和螺栓19，钢管可以采用多段弧形段的可拆卸连接方式，便于拆卸，所述钢环16固定设置在所述托架钢管17的一端，所述加强肋18分别与钢环16与托架钢管17固定连接，用于加强支撑，避免变形，所述托架钢管17通过螺栓19与最上端的节段钢管固定连接。
45.本实施例中，位于最上端的内填混凝土内预埋有螺纹连接套筒20和锚固头21，所述螺纹连接套筒20的一端与所述锚固头21固定连接，另一端与所述螺栓19固定连接，通过设置螺纹连接套筒20，方便拆卸，锚固头21延伸至内填混凝土一端呈钩型，可以增加锚固力，本实施例中设置有对称的两组锚固头21，每组的锚固头21的弯钩背对，可以增加对内填混凝土的锚固力。
46.本实施例中，位于最下端的节段钢管的外壁上固定设置有圆环或剪力钉，整个预制钢管混凝土墩柱竖立在基础承台6的凹槽中，在两者间隙内填入灌浆料，连接更为牢固，使其成为整体。
47.实施例2，如图8所示，与实施例1的不同在于，本实施例中，所述钢管混凝土桥墩的墩柱截面为矩形，对应所述墩柱耗能件9为筋材。
48.实施例3，所述预应力筋7的一端张拉在第二节段内填混凝土4的一端，预应力筋7的另一端张拉在第一节段内填混凝土2的中部，可以节省预应力筋7的长度。
49.实施例4，墩柱耗能件9焊接在节段钢管的外部，方便施工。
50.实施例5，如图9
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11所示，与实施例1的不同在于，本实施例中，所述钢管混凝土桥墩的墩柱截面为矩形，对应所述墩柱耗能件9包括耗能片材13，耗能片材13的形状可以根据钢管混凝土桥墩的截面形状进行适应性调整，耗能片材13与节段钢管之间设有垫块15，中间空隙用泡沫材料14填充，同时墩柱耗能件9与内填混凝土之间也填充有泡沫材料14。
51.本实施例中，所述墩柱耗能件9的中间宽度比两端窄，使其墩柱耗能件9的屈服在中间位置，整体耗能效果更好。
52.实施例6，如图12所示，与实施例1的不同在于，本实施例中预制钢管混凝土墩柱为两个，节段为三个；每个预制钢管混凝土墩柱与各自基础承台6采用承插式连接，与同一预制盖梁1也采用承插式连接，施工结束后拆除临时托架11，以便循环利用，位于最上端的节段钢管承插式地连接在预制盖梁1内，位于最下端的节段钢管承插式地连接在基础承台6内。下部接缝12稍微低于所述基础承台6顶部，上部接缝12稍微高于所述预制盖梁1底部，可以减小腐蚀作用影响。
53.如图13所示，场外张拉预应力的预制拼装钢管混凝土桥墩的施工方法，采用如上述任一项所述的钢管混凝土桥墩，包括以下步骤；
54.s1，预制厂内制备各段节段钢管；
55.s2，预制厂内在节段钢管的管壁上焊接墩柱耗能件9、安装柱顶临时托架11；
56.s3，预制厂内分段浇筑混凝土，混凝土达设计强度后张拉预应力筋7；
57.s4，预制厂内预制盖梁1，同时在施工现场进行桥梁基础和承台施工；
58.s5，施工现场吊装预制钢管混凝土墩柱并固定于承台预留槽内，进行承插缝灌浆；
59.s6，将预制盖梁1吊装于预制钢管混凝土墩柱顶部，放置于临时托架11上并临时固定，对墩顶与盖梁节点进行灌浆连接；
60.s7，待盖梁与墩柱节点可靠连接后，拆除临时托架11并循环利用。
61.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。