适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统及施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统及施工方法，纵向钢筋两端分别穿过混凝土桥墩的两端与预制混凝土盖梁和混凝土承台固定连接。用普通钢筋穿过灌浆的管道再用螺栓锚固来连接盖梁和预制混凝土柱。从墩柱顶延伸的钢筋穿过预制混凝土盖梁的管道和开洞，一部分钢筋还穿过盖梁上现浇横隔板的管道中，其余则锚固于相应的管道中，在地震荷载作用下能保证钢筋有足够的嵌入长度来有效传递力。框架节点部位抗弯强度主要通过部分钢筋的受拉和混凝土与部分钢筋的受压来实现。该构造可以适用于多种基础类型，预制墩柱的底部与承台之间通过钢构件螺栓连接。只要连接质量保证，该系统的地震反应会与传统现浇钢筋混凝土桥墩相当且达到快速施工的目的。
【专利说明】适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统及施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土框架桥墩，尤其是一种适合快速施工的节段拼装混凝土框 架桥墩系统及施工方法。
【背景技术】
[0002] 随着交通量的剧增和基础交通设施服役年限的增加，需要发展新的体系和方法来 提高公路桥梁的施工速度。预制节段施工方法是可以代替现行现浇施工方法的施工方法之 一。采用预制节段拼装方法可以最大限度降低对现有交通的干扰、增加施工安全性、减少环 境污染，增加施工质量，提高施工速度，降低生命运营期内的成本。
[0003] 针对高速公路中常用混凝土框架桥墩系统，需要重点考虑节段之间的快速施工和 抗震性能，提供一种可供实际工程应用的采用普通钢筋连接的预制混凝土框架桥墩系统和 施工方法。
【发明内容】
[0004] 本发明是要提供一种适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统及施工方法， 可以最大限度降低对现有交通的干扰、增加施工安全性、减少环境污染，增加施工质量，提 高施工速度，降低生命运营期内的成本，并能达到快速施工和抗震性能的要求。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种适合快速施工的节段拼装混凝土框 架桥墩系统，包括混凝土桥墩、预制混凝土盖梁、混凝土承台、纵向钢筋，其特点是：纵向钢 筋两端分别穿过混凝土桥墩的两端与预制混凝土盖梁和混凝土承台固定连接。
[0006] 穿过混凝土桥墩的纵向钢筋再穿过预制混凝土盖梁中预埋的波纹管道与预制混 凝土盖梁上的钢垫板固定连接。
[0007] 穿过混凝土桥墩的纵向钢筋与混凝土承台中的上端钢垫板固定连接；混凝土承台 下部内设置弯曲钢筋，并通过弯曲钢筋与下端钢垫板固定连接，上端钢垫板与下端钢垫板 之间焊接铁构件连成一体。
[0008] -种适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统的施工方法，其步骤是： 1) 混凝土承台施工 2) 混凝土承台与桥墩的连接 将预制的钢垫板嵌套在混凝土承台预留的钢筋上，再用螺母拴紧固定；将两块预制的 钢垫板与中间一块由20_厚钢板制成的铁构件通过焊接连接成为一个整体，然后浇筑混 凝土； 3) 桥墩与混凝土盖梁的连接 预制的混凝土盖梁上预留桥墩纵向钢筋所需的位置，通过波纹管将纵向钢筋插入预留 位置，通过注浆连接起来，再使用螺母与钢垫板连接成为一个整体，最后在混凝土盖梁顶端 灌注水泥砂浆。
[0009] 本发明的有益效果是： 本发明主要是效仿普通现浇混凝土框架桥墩的设计，用普通钢筋穿过灌浆的管道或开 口来连接盖梁和预制混凝土柱。框架节点部位抗弯强度主要通过部分钢筋的受拉和混凝土 与部分钢筋的受压来实现。该构造可以适用于多种基础类型，纵筋从预制墩柱的顶部和底 部延伸一定长度，与盖梁和基础连接。从柱顶延伸的钢筋穿过预制混凝土盖梁的管道和开 洞，然后一部分钢筋还可穿过盖梁上现浇横隔板的管道中，而其余则锚固于相应的管道中， 在地震荷载作用下需要保证钢筋有足够的嵌入长度来有效传递力。只要连接质量保证，该 系统的地震反应会与传统现浇钢筋混凝土桥墩相当且达到快速施工的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明的钢筋连接预制框架桥墩立面示意图； 图2是钢筋连接预制框架墩柱脚变形特征示意图； 图3是桩施工工艺流程图； 图4是承台施工中连接钢筋立面示意图； 图5是承台的施工中连接钢筋排放平面示图； 图6是承台主要钢筋布置图； 图7是承台施工工艺流程图； 图8是承台与桥墩连接步骤之一示意图； 图9是承台与桥墩连接步骤之二示意图； 图10是承台与桥墩连接步骤之三示意图； 图11是桥墩与盖梁连接步骤之一示意图； 图12是桥墩与盖梁连接步骤之二示意图； 图13是桥墩与盖梁连接中部分钢筋布置图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0012] 如图1所示，一种适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统，包括混凝土桥 墩8、预制混凝土盖梁7、混凝土承台4、纵向钢筋9、钢垫板10、铁构件13等。
[0013] 纵向钢筋9两端分别穿过混凝土桥墩8中的两端与预制混凝土盖梁7和混凝土承 台4固定连接。穿过混凝土桥墩管道的纵向钢筋9再穿过预制混凝土盖梁4中的波纹管6 与预制混凝土盖梁7上的钢垫板5固定连接。穿过混凝土桥墩管道的纵向钢筋9与混凝土 承台4中的上端钢垫板10固定连接；混凝土承台4下部内设置连接钢筋11，并通过连接钢 筋11与下端的钢垫板10固定连接，上端的钢垫板10与下端的钢垫板10之间焊接铁构件 13连成一体。
[0014] 在地震荷载作用下，桥墩侧移引起盖梁和基础之间的相对运动，从而在墩顶和墩 底的塑性铰区产生微小裂缝，基础柱脚区域裂缝如图2所示。在循环荷载作用下，框架主要 通过普通钢筋的滞回性能来耗散能量。
[0015] 如图3所示，一种适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统的施工方法，包 括以下步骤； 1)钻孔灌注桩施工（图3)，采用传统的现浇施工方式； 钢筋加工及安装基本要求：①钢筋、焊条品种规格和技术性能应符合国家现行标准规 定和设计要求。②冷拉钢筋的机械性能必须符合规范要求，钢筋平直，表面不应有裂皮和油 污。③受力钢筋同一截面的接头数量、搭接长度和焊接质量应符合规范要求。
[0016] 2)承台施工（图7) 承台4的施工同样采用传统的现浇施工方式，但承台4凹槽需安置与柱连接所需要的 钢筋（图4, 5)。连接钢筋11需伸入300mm且弯起300mm保证连接的强度。由于有连接钢 筋11的影响，所以构造钢筋的布置或许会受到影响，可适当的移动连接钢筋11，桥墩8与 承台4需要有足够的连接深度以保证强度，故凹槽深1. 5d。
[0017] (1)基坑开挖 (2)钢筋绑扎 承台基坑开挖至设计基底高程经检验合格后，立即浇筑基础垫层混凝土。钢筋绑扎应 在垫层混凝土达到设计强度75%后进行。在垫层面上弹出钢筋的外围轮廓线，并用油漆标 出每根钢筋的平面位置。承台钢筋集中加工，现场进行绑扎，底层承台钢筋网片与桩身钢筋 焊接牢固；搭设钢管架绑扎、定好上层承台钢筋和预埋于承台内的墩身钢筋（图6)。
[0018] (3)模板安装 (4) 灌注混凝土 (5) 基坑回填 3)承台与桥墩的连接 连接步骤之一：如图8所示，将预制的钢垫板10嵌套在承台预留的钢筋11上，再经螺 母12拴紧。
[0019] 连接步骤之二：如图9所示，将两块预制的钢垫板10与中间一块由20_厚的钢板 制成的铁构件13通过焊接连接成为一个整体。
[0020] 连接步骤之三：如图10所示，将预制的钢垫板10嵌套在承台预留的钢筋9上，再 经螺母12拴紧。之后浇筑混凝土，混凝土要求与前几个步骤相同。由于通过螺母12与钢 垫板10的连接加强了桥墩8与承台7整体的连接强度，使此结构变的更加可靠。
[0021] 钢垫板10采用热轧钢板，20mm厚钢板的边缘制成倒角状方便焊接。采用手工电 弧焊，由于焊接材料较大，为保证焊接质量，先进行局部预热，焊条采用碱性焊条。
[0022] 4)桥墩与盖梁的连接 预制的盖梁7上预留了墩纵向钢筋9所需的位置，通过波纹6将桥墩的受拉钢筋插入 预留位置，通过注浆连接起来，在使用螺母12与钢垫板10使之成为一个整体，最后顶端灌 注水泥砂浆。完成盖梁7的连接。
[0023] 连接步骤之一：如图11所示，通过波纹管6将桥墩8与盖梁7连成整体。
[0024] 连接步骤之二：如图12所示，波纹管6内注浆并用钢垫板10与螺母12连接，之后 再次在顶部灌注水泥砂浆形成梁端封锚5完成整体的连接。
[0025] 由于每根钢筋有着单独的管道，所以钢筋的布置比较复杂，某些情况下可以适当 的挪动预制盖梁中的构造钢筋（图13)。
【权利要求】
1. 一种适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统，包括混凝土桥墩（8)、预制混 凝土盖梁（7)、混凝土承台（4)、纵向钢筋（9)，其特征在于：所述纵向钢筋（9)两端分别穿过 混凝土桥墩（8)的两端与预制混凝土盖梁（7)和混凝土承台（4)固定连接。
2. 根据权利要求1所述的适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统，其特征在 于：所述穿过混凝土桥墩管道的纵向钢筋（9)再穿过预制混凝土盖梁（7)中预埋的波纹管 (6)与预制混凝土盖梁（7)上的钢垫板（5)固定连接。
3. 根据权利要求1所述的适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统，其特征在 于：所述穿过混凝土桥墩管道的纵向钢筋（9)与混凝土承台（4)中上端的钢垫板（10)固定 连接；混凝土承台（4)下部内设置连接钢筋（11)，连接钢筋（11)与下端的钢垫板（10)固定 连接，上端的钢垫板（10)与下端的钢垫板（10)之间焊接铁构件（13)连成一体。
4. 一种实施权利要求1或2或3所述的适合快速施工的节段拼装混凝土框架桥墩系统 的施工方法，其特征在于，其步骤是： 1) 混凝土承台施工 2) 混凝土承台与桥墩的连接 将预制的钢垫板（10)嵌套在混凝土承台（4)预留的连接钢筋（11)上，再用螺母（12) 拴紧固定；将两块预制的钢垫板（10)与中间一块由20mm厚钢板制成的铁构件（13)通过焊 接连接成为一个整体，然后浇筑混凝土； 3) 桥墩与混凝土盖梁的连接 预制的混凝土盖梁（7)上预留桥墩纵向钢筋（9)所需的位置，通过波纹管（6)将纵向 钢筋（9)插入预留位置，通过注浆连接起来，再使用螺母（12)与钢垫板（5)连接成为一个整 体，最后在混凝土盖梁（7)顶端灌注水泥砂浆。
【文档编号】E01D21/00GK104120647SQ201410314542
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】葛继平, 沈磊, 陆凌, 刘尚晴 申请人:上海应用技术学院