一种柔性筋预制拼装连接构造及其施工方法

1.本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是涉及一种柔性筋预制拼装连接构造及其施工方法。


背景技术：

2.对于桥梁下部结构预制拼装而言，预制构件间连接的性能直接影响结构静动力响应，连接构造的安全性、耐久性、施工便利性和抗震性能，是限制预制拼装技术在桥梁下部结构中推广应用的关键因素。国内外的研究人员和工程设计人员依据桥型特点、施工条件和所处工程环境等因素，对装配式下部结构的桥墩与承台或桥墩与盖梁的连接构造提出了多种方案，应用较为广泛的有灌浆套筒连接、灌浆金属波纹管连接、机械连接等。拟静力试验结果表明，配合纵筋无粘结处理等方式，以上几种连接方式均能达到等同现浇的承载能力和延性性能。需要注意的是灌浆套筒连接、灌浆金属波纹管连接、机械连接施工容差小，约为2cm，对预留纵筋连接段和承台预留竖向钢筋的定位精度要求较高。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种柔性筋预制拼装连接构造及其施工方法。柔性筋预制拼装连接构造用于实现预制桥墩和承台的连接，其中，预制桥墩上设置有预留纵筋连接段，承台上设置有预留竖向钢筋连接段；柔性筋预制拼装连接构造包括预留纵筋连接段、预留竖向钢筋连接段、钢筋接头、柔性筋，所述预留纵筋连接段与预留竖向钢筋连接段竖直方向相对齐，所述柔性筋通过钢筋接头连接预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段。柔性筋外围设置箍筋满足抗剪要求并提高核心混凝土的抗压强度；本发明可以提高连接部位的施工容差，同时不显著增加造价，整个体系施工简单，易于操作，可提高施工效率、便于混凝土桥墩、柱、梁或剪力墙的预制拼装连接。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.本发明的第一个目的是提供一种柔性筋预制拼装连接构造，用于实现预制桥墩和承台的连接，所述预制桥墩上设置有预留纵筋连接段，承台上设置有预留竖向钢筋连接段，包括预留纵筋连接段、预留竖向钢筋连接段、钢筋接头、柔性筋，所述预留纵筋连接段与预留竖向钢筋连接段竖直方向相对齐，所述柔性筋通过钢筋接头连接预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段。
6.在本发明的一个实施方式中，所述钢筋接头与预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段焊接或螺栓连接。
7.在本发明的一个实施方式中，当钢筋接头与预留纵筋连接段螺栓连接时，钢筋接头的内径螺纹与预留纵筋连接段的外径螺纹相同；螺纹部分长度应足够以保证钢筋达到屈服应力情况下不出现滑丝。
8.当钢筋接头与预留竖向钢筋连接段螺栓连接时，钢筋接头的内径螺纹与预留竖向钢筋连接段的外径螺纹相同；螺纹部分长度应足够以保证钢筋达到屈服应力情况下不出现
滑丝。
9.在本发明的一个实施方式中，所述钢筋接头包括第一接头和第二接头；所述第一接头连接预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段，所述第二接头连接柔性筋。
10.在本发明的一个实施方式中，所述柔性筋选自高强钢丝索、碳纤维索、玻璃纤维索、玄武岩纤维索或芳纶纤维索中的一种或多种。与钢材相比，在满足柔软性的前提下，它们的抗拉强度更高，使柔性筋的截面积较钢筋截面积小。
11.在本发明的一个实施方式中，单根柔性筋连接单根预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段，柔性筋分别连接与预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段连接的钢筋接头的第二接头。
12.在本发明的一个实施方式中，单根柔性筋连接多根预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段，柔性筋交叉穿过与预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段连接的钢筋接头的第二接头，柔性筋首尾通过柔性筋紧固器相连接。
13.在本发明的一个实施方式中，当柔性筋连接一根预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段时，所述第二接头为圆柱形接口；
14.当柔性筋连接多根预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段时，所述第二接头为半环形接口。
15.在本发明的一个实施方式中，所述柔性筋紧固器包括柔性筋接头和螺纹套筒；所述螺纹套筒设置于柔性筋接头的两端。
16.在本发明的一个实施方式中，柔性筋接头的内径螺纹与螺纹套筒的外径螺纹相同。
17.在本发明的一个实施方式中，柔性筋外围设置有若干个箍筋。
18.在本发明的一个实施方式中，所述柔性筋外围应配置箍筋以满足抗剪要求，同时提高核心区混凝土的抗压强度，也即柔性筋外围设置有若干个箍筋，所述箍筋选自钢筋或柔性箍筋。
19.在本发明的一个实施方式中，连接区域内的柔性筋直径和混凝土强度等级根据能力保护设计原则进行确定，保证破坏发生在连接区域以上的墩身位置。
20.本发明的第二个目的是提供一种上述柔性筋预制拼装连接构造的施工方法，包括以下步骤：
21.(s1)预制或现浇预埋有竖向钢筋的承台，将预制桥墩或预制桥墩的下部节段吊装到位，并使预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段对齐；
22.(s2)将柔性筋连接到钢筋接头上，并将钢筋接头与预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段相连；
23.(s3)在柔性筋外围分别绑扎箍筋，并支模浇筑连接区域的后浇混凝土养护。
24.在本发明的一个实施方式中，步骤(s3)中，所述混凝土选自抗压强度等级高于预制桥墩的普通混凝土、超高性能混凝土(uhpc)或高延性混凝土(ecc)。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.(1)本发明的柔性筋在施工期间的容许误差可以通过柔性筋长度和钢筋接头长度进行调整，大大提高了连接构造的施工容差。由于柔性筋没有承压能力，桥墩受压和受弯时，压应力全部由连接区域的混凝土承担。虽然钢筋的屈服强度可以达到混凝土棱柱体抗
压强度的15倍以上，但规范要求公路桥梁的桥墩纵向钢筋的配筋率在0.6％-4％以内，钢筋混凝土柱中截面抗压承载力仍主要由混凝土承担。通过提高连接区域混凝土的强度等级，可以达到连接区域的抗压和抗弯承载力大于墩身的目的；同时混凝土强度增加一个强度等级，其造价增加约在50-100元/m3(根据市场行情不同稍有变化)，不会显著增加造价。
27.(2)本发明通过柔性筋对预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段进行连接，不仅可以提高施工容差，同时施工简单、易于操作、经济性强，便于推广和应用。
附图说明
28.图1为本发明实施例1的一种柔性筋预制拼装连接构造示意图；
29.图2为本发明的设置有预留纵筋连接段的预制桥墩示意图；
30.图3为本发明的设置有预留竖向钢筋连接段的预制承台示意图；
31.图4为本发明实施例1的钢筋接头示意图；
32.图5为本发明实施例1的柔性筋示意图；
33.图6为本发明实施例2的一种柔性筋预制拼装连接构造示意图；
34.图7为本发明实施例2的钢筋接头示意图；
35.图8为本发明实施例2的柔性筋紧固器示意图；
36.图中标号：1、预制桥墩；2、预留纵筋连接段；3、钢筋接头；4、柔性筋；5、预留竖向钢筋连接段；6、承台；7、柔性筋紧固器；8、柔性筋接头；9、螺纹套筒；10、箍筋。
具体实施方式
37.本发明提供一种柔性筋预制拼装连接构造，用于实现预制桥墩和承台的连接，所述预制桥墩上设置有预留纵筋连接段，承台上设置有预留竖向钢筋连接段，包括预留纵筋连接段、预留竖向钢筋连接段、钢筋接头、柔性筋，所述预留纵筋连接段与预留竖向钢筋连接段竖直方向相对齐，所述柔性筋通过钢筋接头连接预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段。
38.在本发明的一个实施方式中，所述钢筋接头与预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段焊接或螺栓连接。
39.在本发明的一个实施方式中，当钢筋接头与预留纵筋连接段螺栓连接时，钢筋接头的内径螺纹与预留纵筋连接段的外径螺纹相同；螺纹部分长度应足够以保证钢筋达到屈服应力情况下不出现滑丝。
40.当钢筋接头与预留竖向钢筋连接段螺栓连接时，钢筋接头的内径螺纹与预留竖向钢筋连接段的外径螺纹相同；螺纹部分长度应足够以保证钢筋达到屈服应力情况下不出现滑丝。
41.在本发明的一个实施方式中，所述钢筋接头包括第一接头和第二接头；所述第一接头连接预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段，所述第二接头连接柔性筋。
42.在本发明的一个实施方式中，所述柔性筋选自高强钢丝索、碳纤维索、玻璃纤维索、玄武岩纤维索或芳纶纤维索中的一种或多种。与钢材相比，在满足柔软性的前提下，它们的抗拉强度更高，使柔性筋的截面积较钢筋截面积小。
43.在本发明的一个实施方式中，单根柔性筋连接单根预留纵筋连接段和预留竖向钢
筋连接段，柔性筋分别连接与预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段连接的钢筋接头的第二接头。
44.在本发明的一个实施方式中，单根柔性筋连接多根预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段，柔性筋交叉穿过与预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段连接的钢筋接头的第二接头，柔性筋首尾通过柔性筋紧固器相连接。
45.在本发明的一个实施方式中，当柔性筋连接一根预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段时，所述第二接头为圆柱形接口；
46.当柔性筋连接多根预留纵筋连接段或预留竖向钢筋连接段时，所述第二接头为半环形接口。
47.在本发明的一个实施方式中，所述柔性筋紧固器包括柔性筋接头和螺纹套筒；所述螺纹套筒设置于柔性筋接头的两端。
48.在本发明的一个实施方式中，柔性筋接头的内径螺纹与螺纹套筒的外径螺纹相同。
49.在本发明的一个实施方式中，柔性筋外围设置有若干个箍筋。
50.在本发明的一个实施方式中，所述柔性筋外围应配置箍筋以满足抗剪要求，同时提高核心区混凝土的抗压强度，也即柔性筋外围设置有若干个箍筋，所述箍筋选自钢筋或柔性箍筋。
51.在本发明的一个实施方式中，连接区域内的柔性筋直径和混凝土强度等级根据能力保护设计原则进行确定，保证破坏发生在连接区域以上的墩身位置。
52.本发明提供一种上述柔性筋预制拼装连接构造的施工方法，包括以下步骤：
53.(s1)预制或现浇预埋有竖向钢筋的承台，将预制桥墩或预制桥墩的下部节段吊装到位，并使预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段对齐；
54.(s2)将柔性筋连接到钢筋接头上，并将钢筋接头与预留纵筋连接段和预留竖向钢筋连接段相连；
55.(s3)在柔性筋外围分别绑扎箍筋，并支模浇筑连接区域的后浇混凝土养护。
56.在本发明的一个实施方式中，步骤(s3)中，所述混凝土选自抗压强度等级高于预制桥墩的普通混凝土、超高性能混凝土(uhpc)或高延性混凝土(ecc)。
57.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
58.实施例1
59.本实施例提供一种柔性筋预制拼装连接构造。
60.本实施例提出了一种柔性筋预制拼装连接构造，如图1-5所示，包括预留纵筋连接段2、预留竖向钢筋连接段5、钢筋接头3、柔性筋4，所述预留纵筋连接段2与预留竖向钢筋连接段5竖直方向相对齐，所述柔性筋4通过钢筋接头3连接预留纵筋连接段2和预留竖向钢筋连接段5。
61.钢筋接头3包括第一接头和第二接头，第一接头和第二接头分别为直径不同的圆柱形接头，其中第一接头直径大于第二接头直径；第一接头连接预留纵筋连接段2或预留竖向钢筋连接段5，第二接头连接柔性筋4；其中，钢筋接头3的第一接头的内径螺纹与预留纵筋连接段2及预留竖向钢筋连接段5的外径螺纹相同；柔性筋4选自高强钢丝索，每根柔性筋4分别连接一根预留纵筋连接段2和预留竖向钢筋连接段5；柔性筋4外围设置有3个柔性箍
筋。
62.实施例2
63.本实施例提供一种柔性筋预制拼装连接构造的施工方法。
64.在本发明实施例中，一种柔性筋预制拼装连接构造(实施例1)的施工方法，包含以下步骤：
65.(1)预制或现浇预埋有竖向钢筋的承台6，将预制桥墩1吊装到位，并使预制桥墩上的预留纵筋连接段2和承台上的预留竖向钢筋连接段5对齐；
66.(2)将柔性筋4连接到钢筋接头3的第二接头上，并将钢筋接头3的第一接头与预留纵筋连接段2和预留竖向钢筋连接段5螺纹连接，拧紧钢筋接头3；
67.(3)在柔性筋4外围分别绑扎3根柔性箍筋，并支模浇筑连接区域的后浇混凝土，养护28天。
68.在本发明实施例中，施工前准备：根据设计图纸，清理施工场地，并组织施工材料、机械、人员就位。
69.实施例3
70.本实施例提供一种柔性筋预制拼装连接构造。
71.与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中每根柔性筋4与多根预留纵筋连接段相连，具体为：如图6-8所示，钢筋接头3包括第一接头和第二接头，第一接头为圆柱形接头，第二接头为半环形接头，第一接头连接预留纵筋连接段2或预留竖向钢筋连接段5；柔性筋4穿过第二接头与多个预留纵筋连接段2及预留竖向钢筋连接段5相连，呈交叉网格状，柔性筋4首尾通过柔性筋紧固器7相连；柔性筋紧固器7包括柔性筋接头8和螺纹套筒9，螺纹套筒9设置于柔性筋接头8的两端；柔性筋接头8的内径螺纹与螺纹套筒9的外径螺纹相同。
72.由于每根预留纵筋连接段2下有两个柔性筋4分支，柔性筋4的横截面积可以更小，同时柔性筋4根数的减少，可以加快施工速度。
73.实施例4
74.本实施例提供一种柔性筋预制拼装连接构造的施工方法。
75.在本发明实施例中，一种柔性筋预制拼装连接构造(实施例3)的施工方法，包含以下步骤：
76.(1)预制或现浇预埋有竖向钢筋的承台6，将预制桥墩1吊装到位，并使预留纵筋连接段2和预留竖向钢筋连接段5对齐。
77.(2)将钢筋接头3与预留纵筋连接段2和预留竖向钢筋连接段5螺纹连接后，将柔性筋4连接到钢筋接头3上，通过柔性筋紧固器7使柔性筋4收紧。
78.(3)在柔性筋4外围分别绑扎3根柔性箍筋，并支模浇筑连接区域的后浇混凝土，养护28天。
79.在本发明实施例中，施工前准备：根据设计图纸，清理施工场地，并组织施工材料、机械、人员就位。
80.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领
域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。