一种预制拼装景观墩柱及其修建方法与流程

1.本发明涉及公路、市政桥梁工程技术领域，尤其涉及一种预制拼装景观墩柱及其修建方法。


背景技术：

2.城市路桥建设环境复杂，建设施工时不仅要面对地下管廊、电缆等市政设施穿插交错的复杂地下条件，同时也需处理地面车流、人流量大的现状。施工时，施工围蔽较复杂，交通疏解较困难，施工措施费用较大。较长的施工周期不仅增加了施工围蔽、交通疏解、安全保障措施方面的投入，同时也会对市民的出行造成不便，对市容市貌造成一定的负面影响。因此，优化结构设计、改善施工技术以压缩施工工期具有重要的意义。
3.预制装配化施工由于采用工厂预制构件，现场拼装施工，不仅能很好地保证构件施工质量，同时能很好地压缩现场施工工期，减少对环境的污染，越来越多地应用到城市桥梁建设中，正逐渐替代传统的现场浇筑混凝土施工。但目前对桥梁上部结构采用预制装配施工较多，而对于桥梁下部结构，则应用的相对较少。
4.随着城市的发展，人们生活水平的提高，人们对美好生活环境提出更高的要求，城市桥梁作为城市生活环境的重要组成部分，其景观造型受到越来越多的重视，优美的桥梁景观造型可以为城市生活环境添色添彩。
5.因此，设计开发一种景观造型独特、优美且适用于工厂化预制生产，现场拼装建造的桥梁墩柱具有现实意义。


技术实现要素：

6.本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种景观造型独特、优美且适用于工厂化预制生产的预制拼装景观墩柱及其修建方法。
7.第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种预制拼装景观墩柱，包括支撑柱以及分设于支撑柱上下两端的顶板和底板，所述支撑柱由多根间隔设置并绕同一中心轴螺旋向上或向下延伸的螺旋杆件组成，且所述支撑柱为中间小两端大的结构；还包括若干沿螺旋杆件的延伸方向间隔设置并位于螺旋杆件之间的中间加劲盘，且所述中间加劲盘位于底板和顶板之间。
8.进一步的，所述螺旋杆件的上下两端分别与所述顶板和底板齐平并焊接固定。
9.进一步的，所述中间加劲盘的外周在对应所述螺旋杆件的位置处设有一与螺旋杆件焊接固定的焊接槽，且所述焊接槽的形状与所述螺旋杆件的外形相匹配。
10.进一步的，所述中间加劲盘、底板和顶板的外周在对应所述螺旋杆件的位置处均设有一与螺旋杆件焊接固定的焊接槽，且所述焊接槽的形状与所述螺旋杆件的外形相匹配。
11.进一步的，所述螺旋杆件的下端向下延伸出所述底板。
12.进一步的，所述螺旋杆件的上端向上延伸出所述顶板。
13.进一步的，所述中间加劲盘、底板和顶板的中间均设有镂空的通孔，所述顶板和底板上均贯穿设有若干供螺栓穿过的固定孔。
14.进一步的，所述螺旋杆件由单节或多节中空钢管连接组成，并在中空钢管内灌注有混凝土。
15.第二方面，本发明还提供了一种预制拼装景观墩柱的修建方法，包括以下步骤：
16.s1、预先加工出所需的顶板、底板、中间加劲盘和螺旋杆件；
17.s2、将上述加工好的顶板、底板、中间加劲盘和螺旋杆件按预定位置进行对位组装，以形成如上述任一项所述的预制拼装景观墩柱；
18.s3、将组装好的预制拼装景观墩柱吊装至承台上，通过底板与承台连接固定；
19.s4、而后在预制拼装景观墩柱上修建或吊装主梁，并通过顶板与主梁连接固定；
20.s5、在中拱肋与钢主梁之间锚固若干根竖直吊杆，在两根边拱肋的内外侧与钢主梁之间分别锚固若干根斜向设置的第二斜吊杆和第一斜吊杆；
21.s6、在钢主梁的顶板上依次浇筑stc层和沥青磨耗层。
22.进一步的，所述螺旋杆件由单节或多节连续的中空钢管组成，步骤s3中，吊装前或吊装后还包括在螺旋杆件的内部灌注混凝土的步骤。
23.本发明具有以下有益效果：
24.1)所设计的预制墩柱造型优美灵动，多根螺旋状的螺旋杆件绕着同一中心轴环绕并间隔有序排列，造型极具曲线美，且通过调整螺旋杆件在不同高度距中心轴的环绕半径而形成中部较纤细，两端较大的整体细腰造型，结构极具柔美感。
25.2)该螺旋细腰型墩柱具有多根螺旋杆件，同时在多根螺旋杆件之间间隔设有多个中间加劲盘，一是可提高墩柱的结构强度和可靠性，二是可根据不同城市环境场景需要，在中间加劲盘上涂刷不同的颜色或采用多色彩配合，艺术发挥空间大，特别地，通过彩漆与灯光的配合，此螺旋细腰型墩柱能在白天、夜晚、远观、近看均能具备良好的美感。
26.3)该螺旋细腰型墩柱主体结构可采用钢材并通过预制的方式制成，结构整体质量相对较轻，运输方便；螺旋杆件的造型曲线圆顺，采用工厂化加工可保证加工质量，因此，整个结构非常适合工厂化预制生产，现场拼装施工。一般而言，对于高度10m及以下可整体预制后再运送到现场进行吊装，对于高度在10m以上时，可按实际需要进行分段预制，分段运送到现场通过栓接或焊接方式拼接成整体。此型墩柱适用于各种不同承载力需求的场合：当结构对承载力要求不太高时，如城市中小跨径桥梁，人行天桥，一些中小跨度的建筑屋架，公交，地铁站点等，该墩柱可采用全钢构件，整体预制，运送到现场采用预埋于基础或梁体中的高强螺栓栓接，施工便捷快速，且结构可立刻承载受荷，大大缩减现场工期；而当结构对承载力要求较高时，如大跨度的桥梁墩柱，大跨度车站的承力柱，高层结构承力柱等，该型墩柱可采用钢混组合材料，即螺旋杆件采用中空钢管，并在螺旋杆件中灌注混凝土形成钢管混凝土结构，不仅能有效提高墩柱的竖向承载力，也确保了尺寸加大后的螺旋杆件的局部稳定性，对于该型大承载力钢管混凝土螺旋细腰型墩柱，可根据运输和起重条件确定混凝土是在工厂预制时灌注还是待现场拼装后再灌注，选择性强，可操作性大，适用范围十分广泛。
27.4)该螺旋细腰型墩柱结构轻柔，但特殊的螺旋空间网状造型使其整体稳定性好，结构刚度大，有效利用了结构材料，其有效惯性矩十分突出；可根据不同承载力要求调整整
体结构半径或调整螺旋杆件尺寸、根数、壁厚等，需要时还可通过对螺旋杆件内部灌注混凝土形成钢管混凝土以提高其承载力；该型墩柱的可设计参数十分多，通过不同设计参数的组合，可以满足不同承载力的需求，因此，该型墩柱适用性十分广泛，除了应用于不同跨径的桥梁，也可在房屋建筑、各类场馆、车站结构中使用。
28.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
30.图1为实施例1中预制拼装景观墩柱的意图；
31.图2为实施例中螺旋杆件与中间加劲盘连接的局部示意图；
32.图3为实施例中底板和顶板的示意图；
33.图4为实施例中中间加劲盘的示意图；
34.图5为实施例2中的预制拼装景观墩柱的示意图；
35.图6为实施例3中预制拼装景观墩柱与承台和主梁连接后的透视图；
36.图7为实施例4中预制拼装景观墩柱与承台和主梁连接后的透视图。
具体实施方式
37.为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明；需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系未给予附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本使用信心和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的部件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例1
40.如图1-4所示，本实施例所示的一种预制拼装景观墩柱，包括支撑柱以及分设于支撑柱上下两端的顶板1和底板2，支撑柱由多根等间隔设置并绕同一中心轴螺旋向上或向下延伸的螺旋杆件3组成，该螺旋杆件的尺寸和根数不限，具体可根据不同场景及结构受力需求来调整螺旋杆件的根数和尺寸等，且支撑柱整体为中间小两端大的多螺旋细腰造型，优选的，该支撑柱有中间位置向两端等尺寸逐渐扩大，以使其形成以中间为界，上下两段尺寸对称的细腰造型，该多根螺旋状的螺旋杆件绕着同一中心轴环绕并间隔有序排列的造型优美灵动，极具曲线美和柔美感；还包括若干沿螺旋杆件3的延伸方向间隔设置并位于多根螺旋杆件之间的中间加劲盘4，该中间加劲盘4位于底板2和顶板1之间，利用中间加劲盘来支撑起多根螺旋杆件之间的内部空间，并与螺旋杆件通过焊接固定，可提高墩柱的结构强度
和可靠性。
41.上述中，中间加劲盘的数量和厚度不限，并可根据受力和分段情况调整其的间距和厚度；如图所示，本实施例中以六个中间加劲盘为例，对称设于预制拼装景观墩柱的上下两端中，且其尺寸根据支撑柱的上下造型，由支撑柱的中间向两端处的尺寸逐渐增大。
42.本实施例中，将螺旋杆件的断面形状设计为圆形，更符合人们的审美要求；但当然的是，螺旋杆件断面形状不限本实施例所限，还可根据实际需要将其设计成方形、三角形或其它正多边形等。
43.本实施例中，螺旋杆件3的上下两端分别与顶板1和底板2齐平并焊接固定，从而使该墩柱利用上下两端的顶板和底板分别与桥梁建造时的主梁和基础结构(即桥墩和承台等)连接固定，该顶板和底板可与预置于基础结构或主梁中的钢板直接焊接连接；当然的是，该多螺旋细腰造型墩柱与基础结构和主梁的连接方式不限于焊接，其还可在顶板1和底板2上均贯穿设置若干供螺栓穿过的固定孔7，作为锚固孔使用，从而可在基础结构和主梁中对位固定孔的位置预埋好若干高强螺栓，进而使基础结构和主梁与墩柱之间通过栓接形成传力整体，从而可形成焊接加栓接的双固定结构或其中一种连接方式的单固定结构。
44.本实施例中，中间加劲盘4的外周在对应每一螺旋杆件3的位置处设有一与螺旋杆件3焊接固定的焊接槽5，且焊接槽5的形状与螺旋杆件3的外形相匹配，这样螺旋杆件的内侧面从焊接槽中穿设而过后对两者进行焊接；因螺旋杆件是等间隔设置，从而可根据螺旋杆件的根数，对中间加劲盘的外圆弧进行等分，并在各等分点处加工出与螺旋杆件相接且形状匹配的焊接槽，另外各中间加劲盘的等分点位依次对应在同一平面内，即上下焊接槽的位置一一对应，而一般来说，某根螺旋杆件在相邻加劲盘上的焊接点位交错一个等分位，当然的是，根据需要也可依次交错两个、三个或其它多个等分位，以交错的等分位数量来改变螺旋杆件螺旋曲度。
45.本实施例中，还在中间加劲盘4、底板2和顶板1的中间均设有镂空的通孔6，形成圆环状结构，以降低整体的重量和提高外形的美观；当然的是，中间加劲盘、底板和顶板三者的外形不限定在圆环状，其还可以是实心的圆形。
46.在一具体的而实施案例中，可根据此多螺旋细腰型墩柱的高度，螺旋杆件可分段制作，分段的节点宜设置在中间加劲盘处，且应对分段处的中间加劲盘进行加厚；一般而言，对于高度10m及以下的，可整体预制墩柱运送到现场拼装，而对于高度超过10m的，可按实际需要在中间加劲盘处对墩柱进行分段，分段运送到现场通过栓接或焊接方式拼接成整体。
47.在一具体的而实施案例中，根据是否分段设置，该螺旋杆件由单节或多节中空钢管连接组成，并可根据受力要求在螺旋杆件中灌注混凝土形成钢管混凝土构件，以提高螺旋杆件的稳定性，提高结构的承载力，而中空钢管的壁厚也可根据不同场景及结构受力需求进行调整；当然的是，螺旋杆件还可采用实心的钢材制成。
48.实施例2
49.如图5所示，本实施例所示的一种预制拼装景观墩柱，其结构与实施例1所述的结构基本相同，不同之处在于螺旋杆件与顶板和底板之间的连接结构，具体为：
50.本实施例中，当承载力要求较高时，底板和顶板均可采用较厚的整体式圆盘，而底板和顶板的外周同样在对应每一螺旋杆件的位置处均设有一与螺旋杆件焊接固定的焊接
槽5,并使螺旋杆件的下端向下延伸出底板2，二其上端与顶板齐平，利用向下延伸出的长度，可将其延伸出的部分浇筑于基础结构内，保证其与基础结构间的可靠传力。
51.当然的是，在一具体的实施案例中，还可使螺旋杆件的上端向上延伸出顶板，利用向上延伸出的长度，可将其延伸出的部分浇筑于主梁内，保证其与梁体间的可靠传力。
52.实施例3
53.本实施例所示的一种预制拼装景观墩柱的修建方法，用于修建如实施例1所述的预制拼装景观墩柱，预制拼装景观墩柱与基础结构和主梁的连接方式均采用高强螺栓栓接，具体包括以下步骤：
54.a、据实际工程需要确定该预制拼装景观墩柱的各项设计参数；根据工程标高确定墩高，进行分段设计；根据墩柱受力要求确定螺旋杆件的截面形状、尺寸大小、根数及内部是否灌注混凝土；确定各中间加劲盘内径、外径、板厚及数量；确定顶板和顶板的内径、外径、板厚、开孔数量及大小；确定整体螺旋杆件绕旋转中心(即中心轴)的环绕半径等。
55.b、在工厂中采用钢材放样加工处所需的螺旋杆件、中间加劲盘、顶板和底板，包括在中间加劲盘、顶板和底板上加工出焊接槽和固定孔。
56.上述中，为确保多螺旋细腰型墩柱的精确加工，可先根据设计的螺旋杆件长度按确定的断面形式加工出长条状的空心钢管，并保证空心钢管的长度比设计长度略长，而后根据螺旋造型需要，依次标注各空心钢管在各中间加劲盘上的焊接点位，依次编号区分，在上步确定好各根空心钢管在各中间加劲盘上的焊接点位后，根据设计的弯曲弧度并以各个编号处作为弯曲节点，对各空心钢管进行弯曲成弧加工，以形成螺旋杆件；而对于分段设置的螺旋杆件，还可对各分段杆件依次进行编号，方便后期的拼接组装。
57.上述中，根据多螺旋细腰型墩柱整体的收腰造型和高度，确定不同位置处各中间加劲盘的半径大小，依次加工各中间加劲盘并从上到下的位置依次进行编号，方便后期的对位组装，并根据螺旋杆件的根数对各中间加劲盘的外圆弧进行等分，并在各等分点处加工与螺旋杆件相接的焊接槽；一般地，某根螺旋杆件在相邻加劲盘上的焊接点位交错一个等分位，根据需要，也可依次交错两个、三个以及多个等分位。
58.c、在工厂中依次将各中间加劲盘、顶板和底板与螺旋杆件焊接形成如实施例1所述的预制拼装景观墩柱；当然的是，为了方便运输，还可将上述各部件运输至施工现场之后在对位焊接成整体。
59.上述中，在特制的加工操作架上根据编号依次按设计间距安放中间加劲盘、顶板和底板，需保证各加劲盘的中心在同一条直线上，且各加劲盘的等分点位依次对应在同一平面内。
60.d、焊接成整体后，对照设计参数进行加工尺寸校验，各尺寸无误后可进行接下来的除锈与防腐处理；具体为，对焊接完成的多螺旋细腰型墩柱进行打磨与除锈处理，并依据设计防腐涂装依次进行防腐底漆、中漆等的喷涂。
61.上述中，若设计需在螺旋杆件中灌注混凝土时，则在工厂中进行混凝土灌注与养护；至此，多螺旋细腰型墩柱工厂加工阶段完成，可进行拆架存放，等待运送至现场拼装；当然的是，还可根据运输和起重条件确定混凝土是在工厂预制时灌注还是运输至施工现场并拼装后再灌注。
62.e、为实现预制拼装景观墩柱在施工现场的安装，先在桥墩的预定位置处施工地基
基础及绑扎承台钢筋，预埋好连接用的螺栓和接触承压钢板；
63.f、浇筑承台混凝土并养护；
64.g、将工厂预制好的多螺旋细腰造型的景观墩柱运送到位并吊放到承台上；
65.h、使底板上的固定孔对接好承台上的螺栓，而后拧紧螺母，将多螺旋细腰造型的景观墩柱安装固定到承台上(如图6所示)；
66.i、施工上部主梁并与墩柱形成连接，在主梁的底部跟承台的结构一样，均预埋有与墩柱的顶板连接的螺栓和接触钢板；
67.j、进行墩柱的彩漆涂刷与景观灯光安装。
68.实施例4
69.本实施例所示的一种预制拼装景观墩柱的修建方法，用于修建如实施例2所述的预制拼装景观墩柱，其螺旋杆件下端伸出的长度预埋于连接承台中，并将底板与承台钢筋焊接固定，与主梁连接采用螺栓连接，本实施例所述的修建方法与实施例3所述的修建方法基本相同，不同之处在于步骤e至j，具体为：
70.e、为实现预制拼装景观墩柱在施工现场的安装，先在桥墩的预定位置处施工地基基础及绑扎承台钢筋；
71.f、将工厂预制好的多螺旋细腰造型的景观墩柱运送到场并吊装到位，以使螺旋杆件下端伸出的长度插入至承台钢筋内；
72.g、而后将底板与承台钢筋焊接固定；
73.h、浇筑承台混凝土并养护，以使螺旋杆件下端伸出的长度预埋于浇筑的承台内(如图7所示)；
74.i、施工上部主梁并与墩柱形成连接，在主梁的底部预埋有与墩柱的顶板连接的螺栓和接触钢板；
75.j、进行墩柱的彩漆涂刷与景观灯光安装。
76.以上对本发明实施例所提供的术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。