一种组合式抗震墩柱及其无模板化施工方法技术

本发明专利技术公开了一种组合式抗震墩柱及其无模板化施工方法，组合式抗震墩柱，包括：墩柱底座，为复合墩柱提供支撑力；复合墩柱，固定于墩柱底座的上方，包括外包套筒和墩身，墩身套于外包套筒的内部，所述外包套筒由超高韧性混凝土制备而成，所述墩身由微膨胀混凝土浇筑而成。该复合墩柱结构具有较好的抗开裂能力和抗震吸能能力。

A combined seismic pier column and its formless construction method

The invention discloses a combined anti-seismic pier column and a non template construction method thereof. The combined anti-seismic pier column includes: a pier column base, which provides a support force for the composite pier column; a composite pier column, which is fixed on the top of the pier column base, comprises an outer sleeve and a pier body, which is sleeved inside the outer sleeve. The outer sleeve is made of ultra-high toughness concrete, and the pier body is made of micro high toughness concrete It is made of expansive concrete. The composite pier structure has good anti cracking ability and anti-seismic energy absorption ability.

【技术实现步骤摘要】
一种组合式抗震墩柱及其无模板化施工方法
本专利技术属于桥梁工程
，具体涉及一种组合式抗震墩柱及其无模板化施工方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。目前，桥梁墩柱主要由普通混凝土和钢筋建成。在地震荷载作用下，桥梁墩柱的潜在塑性铰区位于墩身的底部和顶部。工程实践表明，单纯地提高混凝土强度或者增加配筋来改善桥梁墩柱的抗震性能，其效果是有限的。这是因为，一方面，混凝土的抗震性能与其韧性有关，通过优选骨料、掺入外加剂和活性掺合料固然能提高混凝土的抗压强度，但仍然没有改变混凝土材料的脆性特质。在地震荷载作用下，桥梁墩柱受拉区的普通混凝土容易发生脆性开裂破坏，且裂缝数量较少，不能有效吸收地震能量。另一方面，过密的箍筋、复杂的箍筋形式，也会影响现场施工时混凝土的浇筑成型质量。超高韧性混凝土(ECC)自20世纪90年代由VictorLi教授提出以来，受到了土木工程行业的高度关注。其具有优异的抗拉力学性能(极限拉应变可达3％-8％)，以及优良的抗裂、抗冲击、耐磨等耐久性能。在荷载作用下，水泥基体开裂后，裂缝处的纤维将继续承受拉应力并传递给周围未开裂的基体进而产生新的裂缝，使得ECC的裂缝发展能够得到有效的延缓和分散，极大地提高了结构的变形能力、抗裂能力、吸能能力和耐久性，是一种理想的抗震材料。然而，专利技术人发现，在实际工程中，因受限于造价和施工便易性，ECC通常仅用于混凝土墩柱的塑性铰区，这使得混凝土墩柱不得不进行分段施工，影响了墩柱的整体受力性能。同时，ECC稠度较大，存在钢筋密集区域浇注困难的问题。此外，现场施工时，桥梁墩柱的施工进度主要受模板数量以及周转条件限制。大量的模板在施工时会占用较多的场地资源，而冬季施工时，由于温度较低，墩身混凝土需要较长时间养护才能脱模，导致桥梁墩柱施工进度滞后。同时，工程用模板多为损耗件，恶劣气候条件下的使用以及反复的拆、装模会减少模板的使用寿命，间接增加了工程造价。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种组合式抗震墩柱及其施工方法。该复合墩柱结构具有较好的抗开裂能力和抗震吸能能力。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种组合式抗震墩柱，包括：墩柱底座，为复合墩柱提供支撑力；复合墩柱，固定于墩柱底座的上方，包括外包套筒和墩身，墩身套于外包套筒的内部，所述外包套筒由超高韧性混凝土制备而成；所述墩身自下往上依次包括第一节墩身、第二节墩身和第三节墩身，其中，第一节墩身和第三节墩身由超高韧性混凝土浇筑而成，第二节墩身由微膨胀混凝土浇筑而成。使用超高韧性混凝土预制空心圆管套筒，并外包于混凝土桥梁墩柱外围，形成一种复合墩柱结构，空心圆管套筒的结构形式能够把ECC材料集中分布于桥梁墩柱截面的外缘，既提高了结构刚度，又能充分发挥ECC良好的分散开裂特性和抗震吸能能力。此外，预制成型的ECC外包圆管套筒可直接用作桥梁混凝土墩柱的浇筑模板，既节省了工程支模数量，提高了施工效率，且可与浇筑成型的墩身形成整体，提高结构的受力性能。此外，由于外包套筒无需拆除，可实现对套筒内墩身混凝土材料的内养护作用。墩身的第一节墩身和第三节墩身由超高韧性混凝土浇筑而成，且两者分别位于墩柱的底部和顶部，即位于塑性铰区所在位置，可以提高墩柱的抗震性能。第二节墩身位于中部，其由微膨胀混凝土浇筑而成，可以避免外包套筒与墩身之间出现空隙，以保证墩身结构的整体受力。在一些实施例中，所述墩柱底座为混凝土墩柱底座，墩柱底座上预留环形槽，所述外包套筒安装在所述环形槽中，外包套筒外壁与环形槽侧壁之间预留设定宽度的间隙。环形槽方便将预制成型的外包套筒进行安装固定，在外包套筒的外壁与环形槽侧壁之间预留设定宽度的间隙，用于浇注混凝土，对外包套筒进行固定。在一些实施例中，所述复合墩柱与墩身的直径比为1.1-1.3。在该比例范围内时，复合墩柱既具有较高的结构强度、较好的分散开裂特性和较好的抗震吸能能力，又具有较好的经济性。进一步的，所述墩柱底座的环形槽的四周均匀预埋若干个接头钢筋，若干个接头钢筋与法兰盘固定连接，法兰盘套合于所述外包套筒的外壁上。通过接头钢筋和法兰盘连接，一方面可以对外包套筒进行加固，另一方面可以对浇注的混凝土进行密封，有效防止混凝土浇注过程中发生漏浆。所述ECC抗震墩柱的无模板化施工方法，包括如下步骤：进行抗震墩柱内钢筋网的绑扎；浇注墩柱底座，并预留环形槽；采用超高韧性混凝土制备外包套筒；将外包套筒安装在墩柱底座的环形槽上，使用高强无收缩水泥灌浆料浇注固定；当固定处高强无收缩水泥灌浆料的强度高于35MPa后，以外包套筒为模板，浇注墩身部分：首先采用超高韧性混凝土浇筑第一节墩身，浇筑至设定高度后，在浇筑表面喷涂一层混凝土界面胶(由于混凝土密度约为2400kg/m3，ECC密度约为2000kg/m3，因此若直接在ECC之上浇筑混凝土的话，会导致混凝土在重力作用下混合压入ECC，因此需要喷涂界面胶)，当界面胶初凝后，浇筑第二节墩身，第二节墩身采用微膨胀混凝土浇筑，浇筑完成后，直接继续浇筑第三节墩身，第三节墩身采用超高韧性混凝土浇筑。墩身采用微膨胀混凝土进行浇注，可以避免外包套筒与墩身之间出现空隙，以保证结构的整体受力。在一些实施例中，所述高强无收缩水泥灌浆料满足《GB/T50448-2015水泥基灌浆材料应用技术规范》的要求，且其1d、3d、28d的抗压强度不低于35MPa、60MPa、100Mpa。以保证对外包套筒固定的牢固性。对超高韧性混凝土用作模板时的弹性模量要求和抗折强度有要求；当ECC用作模板时，若ECC的抗折强度较低，则在装配和浇筑施工中，容易发生ECC外包套筒的开裂损坏；若ECC的弹性模量较低，则在浇筑完桥梁墩身后，在未凝结的墩身混凝土重力作用下，ECC外包套筒容易发生变形。但ECC的弹性模量并不是越高越好，弹模过高则影响ECC的开裂性能。具体要求为ECC7d抗折强度不低于10MPa，7d弹性模量16000-17000MPa。超高韧性混凝土用作墩身浇筑材料时的塌落扩展度要求、极限拉应力要求、极限拉应变要求；由于桥梁墩身绑扎有较多钢筋，而一般的ECC稠度较大，不利于桥梁墩身的浇筑，因此在本专利中对ECC的塌落扩展度提出不小于550mm的要求；ECC作为耗能材料时，与其抗震吸能能力直接相关的性能参数为极限拉应力和极限拉应变，因此要求ECC28d极限拉应力应为4-5MPa，极限拉应变4％以上。在一些实施例中，所述超高韧性混凝土中，水、水泥、粉煤灰、石英砂、减水剂、增稠剂以及纤维的质量比为300-450:450-700:550-850:350-550:3.5-6.5:0.40-0.75:10-40。进一步的，首先将水泥、粉煤灰、石英砂和增稠剂混合后，搅拌均匀，得到混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式抗震墩柱，其特征在于：包括：/n墩柱底座，为复合墩柱提供支撑力；/n复合墩柱，固定于墩柱底座的上方，包括外包套筒和墩身，墩身套于外包套筒的内部，所述外包套筒由超高韧性混凝土制备而成；/n所述墩身自下往上依次包括第一节墩身、第二节墩身和第三节墩身，其中，第一节墩身和第三节墩身由超高韧性混凝土浇筑而成，第二节墩身由微膨胀混凝土浇筑而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合式抗震墩柱，其特征在于：包括：
墩柱底座，为复合墩柱提供支撑力；
复合墩柱，固定于墩柱底座的上方，包括外包套筒和墩身，墩身套于外包套筒的内部，所述外包套筒由超高韧性混凝土制备而成；
所述墩身自下往上依次包括第一节墩身、第二节墩身和第三节墩身，其中，第一节墩身和第三节墩身由超高韧性混凝土浇筑而成，第二节墩身由微膨胀混凝土浇筑而成。


2.根据权利要求1所述的组合式抗震墩柱，其特征在于：所述墩柱底座为混凝土墩柱底座，墩柱底座上预留环形槽，所述外包套筒安装在所述环形槽中，外包套筒外壁与环形槽侧壁之间预留设定宽度的间隙。


3.根据权利要求1所述的组合式抗震墩柱，其特征在于：所述复合墩柱与墩身的直径比为1.1-1.3。


4.权利要求1-3任一所述组合式抗震墩柱的无模板化施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
进行抗震墩柱内钢筋网的绑扎；
浇注墩柱底座，并预留环形槽；
采用超高韧性混凝土制备外包套筒；
将外包套筒安装在墩柱底座的环形槽上，使用高强无收缩水泥灌浆料浇注固定；
当固定处高强无收缩水泥灌浆料的强度高于35MPa后，以外包套筒为模板，浇注墩身部分：
首先采用超高韧性混凝土浇筑第一节墩身，浇筑设定高度后，在浇筑表面喷涂一层混凝土界面胶，当界面胶初凝后，浇筑第二节墩身，第二节墩身采用微膨胀混凝土浇筑，浇筑完成后，直接继续浇筑第三节墩身，第三节墩身采用超高韧性混凝土浇筑。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海龙，毕玉峰，吴佳杰，王凯，徐润，张文武，刘鹏，王珊珊，王飞，荣锐，徐斌，曹贤明，韩海龙，龚强，于潇舸，
申请(专利权)人：齐鲁交通发展集团有限公司，山东省交通规划设计院，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37