一种带芯柱的节段预应力拼装桥墩及施工方法与流程

1.发明涉及装配式桥梁设计与建造领域，尤其涉及一种底部带芯柱的节段预应力拼装桥墩。


背景技术：

2.装配式桥梁具有优良的质量与良好的外观效果，提升生产效率，保护环境资源。节段预应力拼装式桥墩是近年来使用较广泛的一种装配式桥墩结构体系，该桥墩竖向分为若干个预制节段，节段之间采用干接缝或胶接缝，利用竖向贯穿的预应力钢绞线将节段锚固在承台上。
3.目前节段预应力拼装桥墩主要存在两个问题：一是墩柱延性显著低于普通钢筋混凝土桥墩，特别是底部塑性铰区，不能满足抗震设计要求；二是施工过程中，在预应力钢束未张拉之前，节段的稳定性难以保证。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种带芯柱的节段预应力拼装桥墩及施工方法，以解决桥墩底部塑性铰区延性较低的问题，并保证节段施工过程中的稳定性。
5.本发明为实现发明目的采用如下技术方案：
6.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点是：所述桥墩由盖梁、预制节段与承台由按直线型布束的预应力钢束串联成整体；在所述预制节段的中空腔内、位于墩柱底部通过后浇混凝土形成钢筋混凝土芯柱；芯柱钢筋预埋在承台中，并在承台的顶面凸伸。
7.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点也在于：所述钢筋混凝土芯柱的浇筑高度取2倍于单节预制节段高度和1/6墩柱高度的大值，所述墩柱高度是指所有预制节段的高度和。
8.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点也在于：所述预制节段为矩形或圆形中空截面，单节节段高度为3m～4m。
9.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点也在于：在所述预制节段的壁厚范围内预留有钢束管道，所述预应力钢束在钢束管道中贯穿，预应力钢束的顶部锚固于盖梁的顶面，预应力钢束的底部采用自锁式锚具锚固于承台的内部。
10.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点也在于：在所述预制节段的壁厚范围内预留有螺栓管道，所述螺栓管道呈弧形，弧形螺栓管道的两个端口分处在上下相邻的两段预制节段的外侧壁上，同样呈弧形的弯螺栓贯穿螺栓管道对相邻两段预制节段实施螺栓连接。
11.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点也在于：在各段预制节段的顶面设置凹形剪力键，并有出胶槽与所述凹形剪力键相连通出胶通道，在所述各段预制节段的底面相应设置凸形剪力键，上下相邻的两段预制节段是以所述凹形剪力键和凸形剪力键形成相互承插的凹凸配合。
12.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点也在于：所述承台为现浇钢筋混凝土结构，其顶面与预制节段接触部分凸出于承台顶面。
13.本发明带芯柱的节段预应力拼装桥墩的特点也在于：按如下步骤进行：
14.步骤1、施工现浇钢筋混凝土结构的承台，在承台内部预埋自锁锚具和芯柱钢筋；
15.步骤2、吊装第一节预制节段，在预制节段的界面上涂抹环氧树脂胶；
16.步骤3、吊装第二节预制节段，利用预制节段的自重使环氧树脂胶从出胶槽挤出，使用弯螺栓连接第一节预制节段和第二节预制节段；随后依次吊装和弯螺栓连接各预制节段，形成墩柱；
17.步骤4、按芯柱的设计高度在墩柱的中空腔中浇筑混凝土，形成钢筋混凝土芯柱；
18.步骤5、吊装盖梁，从盖梁顶部进行穿索，在承台内自动锚固，在盖梁顶部进行张拉，最后进行锚固注浆。
19.与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
20.1、本发明以在墩柱底部后浇芯柱的方式有效解决了预制节段桥墩塑性铰区延性差与抗剪能力弱的问题，实施简单，性能可靠；
21.2、本发明相邻预制节段间采用弯螺栓进行固定，保证施工过程中的节段稳定性，同时可提高节段界面的抗剪与抗弯承载能力；
22.3、本发明采用自锁式锚具，避免预应力钢束在底部进行锚固张拉，且使预应力钢束可按直线型布束，提高了施工速度与质量；
23.4、本发明承台顶面部分凸出，有效解决了底部接缝防水与耐久性问题。
附图说明
24.图1为本发明桥墎构造示意图；
25.图2为本发明中预制节段顶面示意图；
26.图3为本发明中相邻预制节段连接结构三维透视图；
27.图4为本发明中相邻预制节段连接弯螺栓大样图；
28.图5为本发明中承台及芯柱预埋钢筋示意图。
29.图中标号：1预制节段，2芯柱，3承台，4预应力钢束，5盖梁，6钢束管道，7凹形剪力键，8出胶槽，9螺栓管道，10弯螺栓，11芯柱钢筋，12凸形剪力键。
具体实施方式
30.参见图1、图2、图3、图4和图5，本实施例中带芯柱的节段预应力拼装桥墩由盖梁5、预制节段1与承台3由按直线型布束的预应力钢束4串联成整体；在预制节段1的中空腔内、位于墩柱底部通过后浇混凝土形成钢筋混凝土芯柱2；芯柱钢筋11预埋在承台3中，并在承台3的顶面凸伸。
31.具体实施中，相应的技术措施包括：
32.如图1所示，钢筋混凝土芯柱2的浇筑高度取2倍于单节预制节段高度和1/6墩柱高度的大值，墩柱高度是指所有预制节段的高度和；预制节段1为矩形或圆形中空截面，单节节段高度为3m～4m，预制节段的数量根据墩高与单节节段的高度进行确定，墩高不宜超过40m。
33.如图2和图3所示，在预制节段1的壁厚范围内预留有钢束管道6，可以是波纹管，预应力钢束在钢束管道6中贯穿，预应力钢束采用高强钢绞线，其顶部锚固于盖梁5的顶面，预应力钢束的底部采用自锁式锚具锚固于承台3的内部。
34.如图2和图4所示，在预制节段1的壁厚范围内预留有螺栓管道9，螺栓管道9呈弧形，弧形螺栓管道的两个端口分处在上下相邻的两段预制节段1的侧壁上，同样呈弧形的弯螺栓10贯穿螺栓管道9对相邻两段预制节段1实施螺栓连接。
35.如图2所示，在各段预制节段1的顶面设置凹形剪力键7，并有出胶槽8与凹形剪力键7相连通出胶通道，预制节段界面上涂抹的环氧树脂胶在施工过程中从出胶槽8挤出。
36.在各段预制节段1的底面相应设置凸形剪力键12，上下相邻的两段预制节段1是以凹形剪力键7和凸形剪力键12形成相互承插的凹凸配合。
37.如图5所示，承台3为现浇钢筋混凝土结构，为底部接缝防水需要,将承台3的顶面与预制节段接触部分凸出于承台顶面，在承台的顶部预埋普通钢筋，以充当芯柱钢筋。
38.本实施例中带芯柱的节段预应力拼装桥墩的施工方法按如下步骤进行：
39.步骤1、施工现浇钢筋混凝土结构的承台，在承台内部预埋自锁锚具和芯柱钢筋；
40.步骤2、吊装第一节预制节段，在预制节段的界面上涂抹环氧树脂胶；
41.步骤3、吊装第二节预制节段，利用预制节段的自重使环氧树脂胶从出胶槽挤出，使用弯螺栓连接第一节预制节段和第二节预制节段；随后依次吊装和弯螺栓连接各预制节段，形成墩柱；
42.步骤4、按芯柱的设计高度在墩柱的中空腔中浇筑混凝土，形成钢筋混凝土芯柱；
43.步骤5、吊装盖梁，预应力钢束从盖梁顶部进行穿索，在承台内以自锁式锚具实现自动锚固，在盖梁顶部进行张拉，最后进行锚固注浆。
44.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。