适用于非强震区的轻型装配式桥墩的制作方法

1.本发明涉及公路桥梁建设工程技术领域，具体地指一种适用于非强震区的轻型装配式桥墩。


背景技术：

2.申请人在发明专利申请第201811550075.1号“管墩与承台连接结构及施工方法”中记载了预制管墩与承台之间的连接结构及施工方法，依托工程江北东高速公路中实践证明施工方便快捷、应用效果好；在发明专利申请第202010848674.2号“预制盖梁与墩柱承插式连接结构及施工方法”中记载了预制盖梁与墩柱之间的承插式连接结构及施工方法，扩展了承插式连接使用范围。
3.此两项专利申请虽然较好地解决了墩柱与承台、墩柱与盖梁的拼装连接，但公路桥梁预制盖梁的重量最大，是桥墩预制构件的最大控制重量，运输和吊装不便，不利于工业化预制运输和安装。
4.公路桥梁预制构件应贴近既有道路和施工便道的运输能力，即预制构件的运输吊装重量宜尽量小；并在桥梁快速建造总体目标下，预制装配式盖梁宜优先考虑采用整体构件，避免增加现场连接的施工工序。因此，有必要基于大容差的承插式连接方案研究开发一种用于装配式桥墩的预制轻型盖梁，并与承插式连接方案共同形成装配式桥墩整体方案，满足工业化制造和常规运输和吊装设备要求，且拼装方便快捷、连接可靠，适用于减隔震体系或非强震区。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种适用于非强震区的轻型装配式桥墩，能够实现构件的轻量化和连接的便捷化。
6.为实现上述目的，本发明所述设计的适用于非强震区的轻型装配式桥墩，包括预制轻型盖梁(70)、预制管墩(50)及现浇承台(30)；所述预制轻型盖梁(70)的全截面盖梁跨中段和悬臂段盖梁下方挖空，所述预制轻型盖梁(70)的下方形成有预留承插孔(760)；所述预制管墩(50)的上段为墩柱承插段(52)，所述墩柱承插段(52)承插在对应的预制盖梁所述预留承插孔(760)中并用盖梁墩柱连接灌浆料 (60)灌浆固定，所述预制管墩(50)的下段为墩柱承插段(51)，所述墩柱承插段(51)插入所述现浇承台(30)预留承插孔中并通过墩柱承台连接灌浆料(40)与所述承台(30)灌浆固定。
7.在一实施例中，其特征在于：所述预制轻型盖梁(70)包括由混凝土预制成型的盖梁顶板(71)、盖梁腹板(72)、盖梁端板(73)、盖梁挡块(74)及承插连接部(76)，所述盖梁腹板(72)自所述盖梁顶板(71)宽度方向两侧腹板厚度范围内向下延伸而出形成，所述盖梁端板(73)、所述盖梁挡块(74)分别自所述盖梁顶板(71)长度方向两侧端板、挡块厚度范围内向下、向上延伸而出形成，所述盖梁腹板 (72)、所述盖梁端板(73)在所述盖梁顶板(71)的底面围合形成空腔(77)，所述承插连接部(76)形成在所述盖梁顶板(71)的底面并与两侧的
所述盖梁腹板(72)结合，所述承插连接部(76)上设有所述预留承插孔(760)，所述盖梁顶板(71)上对应设有与所述预留承插孔(760)连通的预留灌注孔(710)。
8.在一实施例中，所述预制轻型盖梁(70)的骨架钢筋包括盖梁腹板骨架钢筋、盖梁顶部骨架钢筋及承插连接部横向骨架钢筋。
9.在一实施例中，所述盖梁腹板骨架钢筋在跨中段按跨中弯矩包络图正弯矩配筋；所述盖梁顶板骨架钢筋在墩顶负弯矩段按墩顶负弯矩配筋并综合考虑所述盖梁腹板骨架钢筋的影响，所述盖梁顶板骨架钢筋在跨中段按跨中弯矩包络图负弯矩配筋；所述承插连接部横向骨架钢筋、箍筋及其它受力钢筋根据钢筋方向的正应力进行配筋。
10.在一实施例中，所述盖梁承插孔(760)的顶部呈圆锥形，所述盖梁顶板(71)的上端面上设有预留灌注孔(710)与所述圆锥形顶部连通，所述盖梁承插孔(760)的内壁同轴设置有波纹管作为所述预留承插孔(760)的侧壁。
11.在一实施例中，所述承插预留孔(760)的顶部的圆锥形斜角不小于15
°
；所述预留灌注孔(710)的孔径不小于8cm；所述承插连接部 (76)的最小厚度不小于25cm。
12.在一实施例中，所述承插预留孔(760)的内侧壁预埋波纹钢管，所述波纹管形成的剪力键的深度不小于2cm。
13.在一实施例中，所述盖梁腹板(72)的宽度不小于25cm；所述盖梁顶板(71)的厚度不小于35cm；所述盖梁端板(73)的厚度与所述盖梁挡块(74)厚度相同，且不小于30cm；所述空腔(77)的长、宽、高不小于50cm。
14.在一实施例中，所述预制轻型盖梁(70)的梁跨径超过预设值时，所述盖梁顶板(71)的底面、两侧的所述盖梁腹板(72)之间加设盖梁横隔板(75)，所述盖梁横隔板(75)与所述盖梁顶板(71)、所述盖梁腹板(72)垂直；当所述预制轻型盖梁(70)上浇注形成的支座垫石(90)下的所述盖梁顶板(71)底部为空腔(77)时，所述支座垫石(90)下方的所述空腔(77)内设置所述盖梁横隔板(75)或加劲肋。
15.在一实施例中，所述预制管墩承插段和塑性铰区段(51)的内部填充有补偿收缩混凝土(54)，所述预制管墩承插段和塑性铰区(52) 的内部填充有补偿收缩混凝土(55)；所述墩柱承插段(52)的承插深度不低于所述预制管墩(50)外径的0.7倍。
16.本发明的有益效果是：本发明适用于非强震区的轻型装配式桥墩通过对墩柱设计为空心截面以及全截面盖梁跨中段和悬臂段盖梁下方挖空进行结构减重可以有效降低预制墩柱和预制盖梁重量，实现较少原材料使用的绿色低碳，方便预制构件的运输和吊装，预制管墩上下两端均采用承插式连接进行装配式施工，缩短现场施工周期。
附图说明
17.图1为本发明优选实施例的适用于非强震区的轻型装配式桥墩的立面结构示意图；
18.图2为沿图1中a-a方向的剖视结构示意图；
19.图3为图1中的适用于非强震区的轻型装配式桥墩的俯视结构示意图；
20.图4为沿图3中b-b方向剖切后墩柱埋置段的连接处的放大结构示意图；
21.图5为沿图3中b-b方向剖切后预制轻型盖梁与墩柱承插段的连接处的放大结构示意图；
22.图6为图1中的墩柱的空心段的径向断面放大结构示意图；
23.图7为沿图3中b-b方向剖切后的预制轻型盖梁结构剖面示意图；
24.图8为沿图7中c-c方向的剖视结构示意图
25.图9为沿图7中d-d方向的剖视结构示意；
26.图10为沿图7中e-e方向的剖视结构示意图；
27.图11沿图7中f-f方向的剖视结构示意图；
28.图12为图1中的预制轻型盖梁的俯视结构示意图；
29.图13为图1中的预制轻型盖梁的仰视结构示意图；
30.图14为图12中的预制轻型盖梁的主视结构示意图；
31.图15为沿图12中g-g方向省略配筋后的剖视结构示意图；
32.图16为沿图12中h-h方向省略配筋后的剖视结构示意图；
33.图17为图14中的盖梁顶板中布置的顶板纵向骨架钢筋的结构示意图；
34.图18为图14中的盖梁腹板中布置的腹板纵向骨架钢筋的结构示意图；
35.图19为图14中的预制轻型盖梁的纵向半断面结构示意图，仅示出盖梁顶板纵向骨架钢筋和箍筋的布置；
36.图20为图14中的预制轻型盖梁的纵向半断面结构示意图，仅示出盖梁腹板纵向骨架钢筋、箍筋和防裂构造钢筋的布置；
37.图21为图12中的预制轻型盖梁的水平半断面结构示意图，仅示出盖梁顶板纵向骨架钢筋、盖梁腹板纵向骨架钢筋和箍筋的布置；
38.图22为沿图20中i-i方向的剖视图；
39.图23为沿图20中j-j方向的剖视图；
40.图24为腹板等高段内箍筋的主视图；
41.图25为腹板变高段内箍筋的主视图；
42.图26a为图19中的顶板纵向骨架钢筋的主视图；
43.图26b为图19中的顶板纵向骨架钢筋的分解视图；
44.图27a为图20中的腹板纵向骨架钢筋的主视图；
45.图27b为图20中的腹板纵向骨架钢筋的分解视图；
46.图28为承插连接部的承插孔的孔壁处的横向配筋示意图；
47.图29为承插连接部的承插孔处的纵向配筋示意图；
48.图30为承插连接部的水平方向配筋示意图；
49.图31为承插孔水平环形钢筋的主视图；
50.图32为承插孔横向分布钢筋的主视图；
51.图33为承插连接部纵向箍筋主视图；
52.图34为承插连接部水平箍筋的主视图；
53.图35a为图28中的承插连接部横向骨架钢筋的主视图；
54.图35b为图35a中的承插连接部横向骨架钢筋的分解视图；
55.图36为盖梁端板和盖梁挡板的横向断面的配筋示意图；
56.图37为盖梁端板和盖梁挡板的纵向断面的配筋示意图；
57.图38为盖梁端板和盖梁挡板的水平断面的配筋示意图；
58.图39为端板纵向环形筋的主视图；
59.图40为端板水平箍筋的主视图；
60.图41为本发明另一优选实施例的适用于非强震区的轻型预制盖梁的立面剖视图；
61.图42为图41中的预制轻型盖梁的俯视图；
62.图43为图41中的预制轻型盖梁的仰视图；
63.图44为沿图41中k-k方向的剖视图；
64.图45为沿图41中l-l方向的剖视图；
65.图46为沿图41中m-m方向的剖视图；
66.图47为本发明再一优选实施例的适用于非强震区的轻型预制盖梁的立面剖视图；
67.图48为图47中的预制轻型盖梁的俯视图；
68.图49为图47中的预制轻型盖梁的仰视图；
69.图50为沿图47中n-n方向的剖视图；
70.图51为沿图47中o-o方向的剖视图；
71.图52为沿图47中p-p方向的剖视图；
72.图53为本发明又一优选实施例的适用于非强震区的轻型预制盖梁的半立面剖视图；
73.图54为图53中的预制轻型盖梁的俯视图；
74.图55为图53中的预制轻型盖梁的仰视图；
75.图56为沿图53中q-q方向的剖视图；
76.图57为沿图53中r-r方向的剖视图；
77.图58为沿图53中s-s方向的剖视图。
78.图中各部件标号如下：
79.管桩10；
80.现浇承台30；
81.墩柱承台连接灌浆料40；
82.预制管墩50(其中，墩柱承插段51、墩柱承插段52、墩柱中段 53、承插段补偿收缩混凝土54、承插段补偿收缩混凝土55)；
83.盖梁墩柱连接灌浆料60；
84.预制轻型盖梁70(其中，盖梁顶板71、盖梁腹板72、盖梁端板 73、盖梁挡块74、盖梁横隔板75、承插连接部76、空腔77；预留承插孔760)；
85.预留灌注孔710；
86.顶板纵向骨架钢筋711(其中，顶部下弯折钢筋7111、次顶部直钢筋7112、底部上顶弯折钢筋7113)；
87.腹板纵向骨架钢筋721(其中，顶部下弯折钢筋7211、底部斜上弯折钢筋7212、顶部斜拉钢筋7213、次底部直钢筋7214、端部弯起钢筋7215a、中部弯起钢筋7215b、斜拉顶底连接钢筋7216、斜拉底部连接钢筋7217)；
88.腹板等高段内箍筋722、腹板横向端部等腹板变高段内箍筋723；端板横向直筋7311、端板横向底部上弯折钢筋7312；
89.端板纵向环形筋732、端板水平箍筋733；
90.承插孔760(其中，承插孔壁环绕钢筋7601、承插孔壁横向分布钢筋7602)；
91.承插连接部横向骨架钢筋761(其中，顶部直钢筋7611、底部斜上顶弯折钢筋7612、次底斜上弯针钢筋7613)；
92.承插连接部纵向箍筋762、承插连接部水平箍筋763；
93.支座垫石90。
具体实施方式
94.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
95.基于构件轻型化和拼装便捷化的原则，本发明提供一种适用于非强震区的轻型装配式桥墩，采用预制管桩、现浇承台、预制管墩和基于圆柱墩承插式连接的预制装配式轻型盖梁结构，可用于单柱、双柱或多柱桥墩结构，预制轻型盖梁通过对跨中段和悬臂段盖梁下方挖空进行结构减重，具有可以大幅降低盖梁预制构件重量、运输便利、与墩柱连接可靠、安装方便快捷等优势。
96.请参阅图1、图2和图3，本发明优选实施例的适用于非强震区的轻型装配式桥墩由下至上顺次包括管桩10、预制管墩50、预制轻型盖梁70及支座垫石90，相邻的两管桩10的上端之间形成有现浇承台30 连接。管桩10现浇自地面以下形成，为预制拼装桥墩的基础，预制管墩50采用预制。预制管墩50的上部为墩柱承插段51，置于预制轻型盖梁70上对应的预留承插孔760中并用连接灌浆料110灌浆固定。预制轻型盖梁70支承在两根预制管墩50上，预制轻型盖梁70上现浇或预制施工形成有若干支座垫石90。施工时支座垫石90的顶面保证水平，支座垫石90与预制轻型盖梁70形成整体。
97.请参阅图4、图5和图6，预制管墩50的下段为与墩柱承插段51，预制管墩50的上段为墩柱承插段52，墩柱承插段51与墩柱承插段52 之间为空心的墩柱中段53。墩柱承插段51承插于现浇承台30内，墩柱承插段51的内部填充有承插段及塑性铰区段补偿收缩混凝土54，墩柱承插段51的外侧通过墩柱承台连接灌浆料40与现浇承台30进行灌浆连接。墩柱承插段52承插于预制轻型盖梁70内，墩柱承插段 52的内部填充有承插段及塑性铰区段补偿收缩混凝土55，墩柱承插段52的外侧通过盖梁墩柱连接灌浆料60与预制轻型盖梁70灌浆连接。
98.请结合参阅图7至图16，预制轻型盖梁70的全截面盖梁跨中段和悬臂段盖梁下方挖空，其包括盖梁顶板71、盖梁腹板72、盖梁端板 73、盖梁挡块74及承插连接部76，预制轻型盖梁70由混凝土预制成型。盖梁腹板72分别自盖梁顶板71的纵向端面向下延伸而出形成，盖梁端板73、盖梁挡块74分别自盖梁顶板71的横向端面向下、向上延伸而出形成，盖梁腹板72、盖梁端板73在盖梁顶板71的底面围合形成空腔77，承插连接部76形成在盖梁顶板71的底面并与两侧的盖梁腹板72结合，承插连接部76上设有与墩柱50连接的承插孔760，盖梁顶板71上对应设有与承插孔760连通的预留灌注孔710。预制时在墩柱50对应位置的下方预留承插孔760，承插孔760内侧壁预埋冷弯波纹钢管，承插孔760顶部为锥形，锥形顶设置连通盖梁顶面的预留灌注孔710。即，盖梁顶板71在水平方向设置，盖梁腹板72与盖梁顶板71垂直，盖梁腹板72的上端面与盖梁顶板71的上端面在水平面上平齐，盖梁顶板71的侧端面与盖梁腹板72的侧端面在竖直方向上平齐，盖梁端板73的上端面与盖梁顶板71的上端面平齐，盖梁端板73的侧端面与盖梁顶板71和盖梁腹板72的侧端面连接，盖梁挡块74自盖梁
端板73的上端面向上延伸而出，盖梁端板73和盖梁挡块74与盖梁顶板71和盖梁腹板72垂直。
99.在图示实施例中，盖梁承插孔760的顶部呈圆锥形，盖梁顶板71 的上端面上的预留灌注孔710与圆锥形顶部连通。承插预留孔760的顶部的圆锥形斜角不小于15
°
，预留灌注孔(710)的孔径不小于8cm。
100.盖梁承插孔760的内壁同轴设置有波纹管作为预留承插孔760的侧壁，承插连接部76的最小厚度(最小壁厚)不小于25cm。承插预留孔760的内侧壁预埋的波纹钢管与墩柱承插段52在接缝处形成双侧剪力键，键齿深度不应小于2cm，满足要求后墩柱承插段52在盖梁承插孔760内的承插深度不宜低于0.7d，其中d为墩柱50的直径。
101.当预制轻型盖梁70的梁跨径较小时，即预制轻型盖梁70及空腔 77的长度较小，如图7至图11、图41至图46中所示，空腔77内可根据需要设置一个或两个承插连接部76。当预制轻型盖梁70的梁跨径较大时，即预制轻型盖梁70及空腔77的长度较大，如图48至图 53、图54至图58中所示，可在盖梁顶板71的底面、两侧的盖梁腹板 72之间适当加设盖梁横隔板75，盖梁横隔板75与盖梁顶板71、盖梁腹板72垂直。在优选实施例中，盖梁横隔板75设置在两个相邻的承插连接部76中间，即盖梁横隔板75距离两侧的墩柱50的距离相等。当支座垫石90正下方仅有盖梁顶板71(底部为空腔77)时，应在支座垫石90下方的空腔77内设置盖梁横隔板75或加劲肋。
102.预制轻型盖梁70的长、宽、高不应小于常规现浇盖梁，盖梁腹板 72的宽度不应小于25cm，盖梁顶板71的厚度不应小于35cm，盖梁端板73的厚度与所述盖梁挡块74厚度相同且不小于30cm。若挖空部分的长、宽、高任意一项小于50cm不宜挖空，即空腔77的长、宽、高不小于50cmm。
103.请结合参阅图17至图40，预制轻型盖梁70的骨架钢筋包括盖梁顶部71的骨架钢筋(顶板纵向骨架钢筋711)、盖梁腹板72的骨架钢筋(腹板纵向骨架钢筋721)及承插连接部76的骨架钢筋(承插连接部横向骨架钢筋761)。
104.盖梁顶板71的骨架钢筋在墩顶负弯矩段按墩顶负弯矩配筋并综合考虑所述盖梁腹板72的骨架钢筋的影响，盖梁顶板71的骨架钢筋在跨中段按跨中弯矩包络图负弯矩配筋。盖梁顶板71的箍筋按局部箍筋方向正应力配筋。
105.盖梁腹板72的骨架钢筋在跨中段按跨中弯矩包络图正弯矩配筋。
106.承插连接部横向骨架钢筋761、箍筋及其它受力钢筋根据钢筋方向的正应力进行配筋。
107.盖梁顶板71中布设有顶板纵向骨架钢筋711，盖梁顶板71的横向间隔分布多个顶板纵向骨架钢筋711，顶板纵向骨架钢筋711之间横向采用箍筋并进行绑扎后连接固定。
108.如图17和图26b中所示，顶板纵向骨架钢筋711包括顶部下弯折钢筋7111、次顶部直钢筋7112及底部上顶弯折钢筋7113，次顶部直钢筋7112与底部上顶弯折钢筋7113焊接或绑扎形成封闭矩形形状，顶部下弯折钢筋7111从上往下扣在次顶部直钢筋7112上。
109.盖梁腹板72中设有腹板纵向骨架钢筋721，腹板纵向骨架钢筋 721的中部等高段采用腹板等高段内箍筋722，腹板纵向骨架钢筋721 的两侧变高段采用腹板变高段内箍筋723，如图19至图25中所示。
110.请参阅图18、图27a、图27b，腹板纵向骨架钢筋721包括顶部下弯折钢筋7211、底部
斜上弯折钢筋7212、顶部斜拉钢筋7213、次底部直钢筋7214、端部弯起钢筋7215a、中部弯起钢筋7215b、斜拉顶底连接钢筋7216及斜拉底部连接钢筋7217。顶部下弯折钢筋7211 和底部斜上弯折钢筋7212分别从顶部和底部设置，并在两侧连接，形成与盖梁腹板72外廓近似的形状。顶部斜拉钢筋7213设置在顶部下弯折钢筋7211的下方，外侧贴近顶部下弯折钢筋7211的顶部，内侧贴近底部斜上弯折钢筋7212的底部，中段为斜向连接段。次底部直钢筋7214设置在底部斜上弯折钢筋7212中间直线段的上方。端部弯起钢筋7215a的一端连接至底部斜上弯折钢筋7212的倾斜段，另一端连接至顶部斜拉钢筋7213的顶部段；中部弯起钢筋7215b的一端连接至顶部斜拉钢筋7213的顶部段，另一端连接至底部直线段。斜拉顶底连接钢筋7216的两端分别连接至底部斜上弯折钢筋7212的两侧的倾斜段，自每一端弯折向上贴合顶部斜拉钢筋7213的顶部段后弯折向下贴合至底部直线段。斜拉底部连接钢筋7217的两端分别连接至底部斜上弯折钢筋7212的两侧的倾斜段，自每一端弯折向上再向下形成折角后向下贴合至底部直线段。
111.请参阅图30至图40，盖梁端板73内的主筋为沿横向设置的端板横向直筋7311及端板横向底部上弯折钢筋7312，端板横向直筋7311 沿横向水平设置在端板横向底部上弯折钢筋7312的上方。端板横向底部上弯折钢筋7312的中段为与端板横向直筋7311平行的直线段，两端向上弯折，形成u形。端板横向直筋7311及端板横向底部上弯折钢筋7312分别采用端板纵向环形筋732、端板水平箍筋733从两个方向进行固定。
112.请参阅图28至图35，承插连接部76中布设有承插连接部横向骨架钢筋761，与承插连接部横向骨架钢筋761垂直的两个方向分别采用承插连接部纵向箍筋762、承插连接部水平箍筋763。
113.承插连接部横向骨架钢筋761包括顶部直钢筋7611、底部斜上顶弯折钢筋7612及次底斜上弯针钢筋7613，顶部直钢筋7611设置在顶部与底部斜上顶弯折钢筋7612连接形成与承插连接部76的轮廓相似的闭合形状，次底斜上弯针钢筋7613设置在底部斜上顶弯折钢筋7612 的底部并向上弯折。绕承插孔760处设有承插孔壁环绕钢筋7601、承插孔壁横向分布钢筋7602。
114.本发明适用于非强震区的轻型装配式桥墩中，墩柱承插段伸入预制轻型盖梁预留盖梁承插孔，墩柱承插段和盖梁承插孔中均设有环形剪力槽，在墩柱承插段的外壁与盖梁承插孔之间以及墩柱承插段上端面与盖梁承插孔顶面之间灌注灌浆料；墩柱承插段整体伸入盖梁预留盖梁承插孔且接缝处没有钢筋的连接，施工精度要求2厘米，可以实现预制轻型盖梁与墩柱的大容差连接，盖梁预制、装配施工方便、快捷。
115.本发明适用于非强震区的轻型装配式桥墩通过对墩柱设计为空心截面以及全截面盖梁跨中段和悬臂段盖梁下方挖空进行结构减重可以有效降低预制墩柱和轻型预制盖梁重量，实现较少的原材料使用的绿色低碳，并方便预制构件的运输和吊装，预制轻型盖梁、墩柱预制管墩及承台上下两端均采用承插式连接进行装配式连接施工，缩短现场施工周期工期。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。