一種橋梁整體裝配式橋墩及施工方法技術

本發明專利技術公開了一種橋梁整體裝配式橋墩及施工方法，其結構體系由裝配式PHC管樁、裝配式承臺、裝配式系梁、節段預制墩身及裝配式蓋梁等構件組成。所述裝配式承臺、裝配式系梁、節段預制墩身及裝配式蓋梁各構件采用鋼管+預應力體系連接。安裝過程中各構件先穿預應力束，在自重條件下由鋼管套筒完成定位及連接后統一張拉預應力鋼束形成體系。本發明專利技術各構件均采用工廠化生產、裝配化安裝工藝，縮短施工周期且利于環保；部分構件采用高強度混凝土利于節材降低造價，可拆卸可更換可重復利用，利于節能減排；體系抗震性能優越。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及橋梁工程建設領域，特別是涉及一種橋梁整體裝配式橋墩的構造形式及施工方法。
技術介紹
裝配式橋墩是將橋墩沿豎向模塊化拆分為數個構件，如蓋梁(墩帽)、墩身、承臺、樁基等，在工廠或者預制場地上進行制作，然后運輸至施工場地進行現場拼裝。與現澆構件相比，其優點主要有：工廠化預制與現場其他階段施工可同時進行，縮短工期；工廠標準化制作，利于質量保證，降低人力成本；利于環保且復雜氣候及環境下適應性更強。這與現代橋梁工程的發展相符。目前，關于裝配化橋梁下部結構的應用報道，主要局限于跨海大橋及城市高架橋等應用領域。傳統的橋梁下部結構預制構件混凝土及鋼材用量與現澆結構相當，考慮運輸及吊裝成本后經濟性處于劣勢。其次，既有的預制構件拼裝連接方式包括法蘭焊接、現澆嵌入式及鋼筋錨固式等，其工藝相對繁雜、施工難度較高且抗震性能不足。
技術實現思路
本專利技術所要求解決的技術問題是針對上述現有問題的不足，提供一種橋梁整體裝配式橋墩及施工方法，采用高強度混凝土管樁柱以利于節材降低造價，簡化預制構件拼裝連接工藝以提高工程效率及可靠性，同時提升裝配化橋梁下部結構的抗震性能。一種橋梁整體裝配式橋墩，包括2組裝配式PHC管樁1、2個裝配式承臺2、1個裝配式系梁3、2個節段預制墩身4、1個裝配式蓋梁5、2個墩身錨固端基座7。其中，裝配式PHC管樁1為群樁體系結構。在每個裝配式PHC管樁1的頂部連接一個裝配式承臺2。2個裝配式承臺2之間由裝配式系梁3連接。在每個裝配式承臺2的頂部均設有一個墩身錨固端基座7。通過預應力將節段預制墩身4及裝配式蓋梁5安裝在墩身錨固端基座7的頂部。采用本專利技術所述的一種橋梁整體裝配式橋墩的施工方法，按如下步驟進行：步驟1：采用靜壓法、錘擊法或植入法進行裝配式PHC管樁1的現場安裝。樁體按垂度不大于1％且樁位坐標偏差不大于2cm控制精度。步驟2：裝配式PHC管樁1成樁后，吊裝裝配式承臺2及裝配式系梁3，通過裝配式承臺2底板預留管樁接孔8定位并現場焊接調平。步驟3：逐個安裝節段預制墩身4，穿束后在重力作用下由鋼管套筒6自動完成定位連接。步驟4：預制墩身吊裝完成后，架設裝配式蓋梁5，最后統一張拉預應力鋼束形成體系。優選地，所述裝配式PHC管樁1及節段預制墩身4均采用離心工藝，經過高壓高溫蒸養護，制成一種空心圓筒型混疑土預制構件。上述構件混凝土等效強度達C70級以上。裝配式PHC管樁1采用靜壓法、錘擊法或植入法進行施工。所述裝配式承臺2、裝配式系梁3、節段預制墩身4及裝配式蓋梁5的連接方式采用鋼管+柔性預應力束體系，所述體系由鋼管套筒6及柔性預應力鋼束構成。優選地，鋼管+柔性預應力束體系不采用注漿工藝，使得節段預制墩身4及裝配式蓋梁5可拆卸可更換可重復利用。所述鋼管套筒6采用高強耐候鋼，全截面均為環形截面，其中插入端內徑D1壁厚t＝2～5mm，被插入端內徑D2＝D1+10mm壁厚t＝2～5mm，插入端預留接頭不小于20cm。所述鋼管套筒6兼顧預應力孔道、預制墩柱節段抗彎剪連接構件、預制墩柱節段骨架縱向主筋等多重功能。所述裝配式承臺2，內置墩身錨固端基座7，采用工廠化整體制作，其內部預留后澆部分，便于裝配式PHC管樁1、裝配式承臺2、裝配式系梁3三種預制構件的有效連接。其中，裝配式承臺2底板預留管樁接孔8，承臺預制過程不截斷底板主筋，滿足規范構造要求同時利于承臺對接樁頂的安裝定位。本專利技術的橋梁整體裝配式橋墩的主要優點有：一、本專利技術所有構件均采用工廠標準化制作后，統一裝配形成體系，利于質量保證并縮短工期，同時降低人力成本。部分構件裝配式PHC管樁1及節段預制墩身4采用高強度混凝土利于節材且降低造價。二、本專利技術對于承臺以上構件引入鋼管+柔性預應力束的連接方式，簡化了構件連接工藝，承臺調平及吊裝對孔后在重力作用下可自動完成連接，克服了施工過程墩身垂直度難以控制的問題。同時實現了節段預制墩身4及裝配式蓋梁5可拆卸可更換可重復利用，利于節能減材及環境保護。三、本專利技術引入的鋼管+柔性預應力束體系，相比較與現澆鋼筋混凝土墩柱，其理論含鋼量無需增加，同時鋼管套筒與預應力束協同工作對于預制構件關鍵部位的連接及抗震性能提供保障。體系的抗震工作原理分為四個階段：階段①接縫面9受壓至消壓→階段②接縫張開+預應力束彈性拉伸→階段③接縫張開+預應力束彈性拉伸階段+鋼管彈性壓彎聯合受力→階段④體系極限破壞。其中階段②和階段③為預應力束彈性拉伸階段，可理解為將地震產生的動能轉化為柔性預應力拉索伸長及節段拼裝構件位移的可控勢能。對于階段③，鋼管本身參與協調受力，并對柔性預應力束提供有效保護及約束，有效彌補了傳統的節段拼裝構件連接方式的不足，同時提升了整個體系的抗震性能。附圖說明圖1為本專利技術的立體結構示意圖。圖2為本專利技術中節段預制墩身4及其內置鋼管套筒6的立體結構示意圖。圖3為圖2中內置鋼管套筒6的立體結構示意圖。圖4為圖1中設有底板預留管樁接孔8的裝配式承臺2、裝配式系梁3、及墩身錨固端基座7連接關系的立體示意圖。圖5為圖1的主視圖。圖6為圖1的俯視圖。圖7為移去裝配式蓋梁5、裝配式PHC管樁1后的圖1的俯視圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施進一步說明本專利技術的實質內容，但本專利技術的內容并不限于此。參見圖1和5，一種橋梁整體裝配式橋墩：包括2組裝配式PHC管樁1、2個裝配式承臺2、1個裝配式系梁3、2個節段預制墩身4、1個裝配式蓋梁5、2個墩身錨固端基座7。其中，裝配式PHC管樁1為群樁體系結構，如圖2和3所示。在每個裝配式PHC管樁1的頂部連接一個裝配式承臺2。2個裝配式承臺2之間由裝配式系梁3連接。在每個裝配式承臺2的頂部均設有一個墩身錨固端基座7，如圖4所示。通過預應力將節段預制墩身4及裝配式蓋梁5安裝在墩身錨固端基座7的頂部，如圖1、5所示。參見圖2和3，進一步說，所述節段預制墩身4呈圓柱狀。在節段預制墩身4內埋設有鋼管套筒6。在鋼管套筒6內設有預應力鋼束。參見圖2和3，進一步說，沿著節段預制墩身4的圓周方向，在節段預制墩身4內均布有12根以上的鋼管套筒6。進一步說，所述鋼管套筒6呈上部凸起連接端小、下部被插入端大的形狀布置。其特點是所述鋼管套筒6的水平截面為環形。參見圖3、4和6，進一步說，裝配式承臺2呈矩形塊狀。在裝配式承臺2的頂部設有矩形凹槽。在裝配式承臺2的矩形凹槽內設有墩身錨固端基座7。所述裝配式承臺2與墩身錨固端基座7固定連接。參見圖4和7，進一步說，在裝配式承臺2的底部設有底板預留管樁接孔8。參見圖1、6和7，進一步說，裝配式承臺2呈矩形塊狀。在裝配式承臺2的底部設有4個以上的底板預留管樁接孔8。在每個底板預留管樁接孔8內均安裝一個裝配式PHC管樁1。進一步說，裝配式PHC管樁1及節段預制墩身4均采用離心工藝制作，且均經過高壓高溫蒸養。裝配式PHC管樁1及節段預制墩身4均為空心圓筒型的混疑土預制結構。進一步說，鋼管套筒6采用Q345及以上耐候鋼材質。鋼管套筒6為錐形管。所述鋼管套筒6的底部端面的大、頂部端面的小。令頂部端面的內徑為D1，底部端面內徑為D2，則：D2＝D1+10mm。鋼管套筒6的壁厚t＝2～5mm，插入端預留接頭不小于20cm。參見圖1，進一步說，在裝配式蓋梁5的兩端均設有鋼管套筒6。在裝配式蓋梁5端部的鋼管套筒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：包括2組裝配式PHC管樁(1)、2個裝配式承臺(2)、1個裝配式系梁(3)、2個節段預制墩身(4)、1個裝配式蓋梁(5)、2個墩身錨固端基座(7)；其中，裝配式PHC管樁(1)為群樁體系結構；在每個裝配式PHC管樁(1)的頂部連接一個裝配式承臺(2)；2個裝配式承臺(2)之間由裝配式系梁(3)連接；在每個裝配式承臺(2)的頂部均設有一個墩身錨固端基座(7)；通過預應力將節段預制墩身(4)及裝配式蓋梁(5)安裝在墩身錨固端基座(7)的頂部。

【技術特征摘要】
1.一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：包括2組裝配式PHC管樁(1)、2個裝配式承臺(2)、1個裝配式系梁(3)、2個節段預制墩身(4)、1個裝配式蓋梁(5)、2個墩身錨固端基座(7)；其中，裝配式PHC管樁(1)為群樁體系結構；在每個裝配式PHC管樁(1)的頂部連接一個裝配式承臺(2)；2個裝配式承臺(2)之間由裝配式系梁(3)連接；在每個裝配式承臺(2)的頂部均設有一個墩身錨固端基座(7)；通過預應力將節段預制墩身(4)及裝配式蓋梁(5)安裝在墩身錨固端基座(7)的頂部。2.根據權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：所述節段預制墩身(4)呈圓柱狀；在節段預制墩身(4)內埋設有鋼管套筒(6)；在鋼管套筒(6)內設有預應力鋼束。3.根據權利要求2所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：沿著節段預制墩身(4)的圓周方向，在節段預制墩身(4)內均布有12根以上的鋼管套筒(6)。4.根據權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：裝配式承臺(2)呈矩形塊狀；在裝配式承臺(2)的頂部設有矩形凹槽；在裝配式承臺(2)的矩形凹槽內設有墩身錨固端基座(7)；所述裝配式承臺(2)與墩身錨固端基座(7)固定連接。5.根據權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：在裝配式承臺(2)的底部設有底板預留管樁接孔(8)。6.根據權利要求5所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：裝配式承臺(2)呈矩形塊狀；在裝配式承臺(2)的底部設有4個以上的底板預留管樁接孔(8)；在每個底板預留管樁接孔(8)內均安裝一個裝配式PHC管樁(1)。7.根據權利要求1所述的一種橋梁整體裝配式橋墩，其特征在于：裝配式PHC管樁(1)及節段預制墩身(4)均采用離心工藝制作，且均經過高壓高溫蒸養；裝配式PHC管樁(1)及節段預制墩身(4)均為空心圓筒型的混...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁瑞，程遠志，徐宏光，席進，楊善紅，趙勇，吳平平，武東超，靳洪波，甘旭東，戴瑋，陶鵬，魏民，黃江，許大晴，
申請(專利權)人：安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34