一种可更换节段的预制拼装混合墩及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种可更换节段的预制拼装混合墩，包括由钢筋混凝土墩柱上节段和钢管混凝土芯柱、可更换的预制空心薄壁钢桥墩下节段共同组成的墩身，所述钢筋混凝土墩柱上节段和钢管混凝土芯柱预制为一体并插入承台预留的杯槽中，所述预制空心薄壁钢桥墩下节段与钢筋混凝土墩柱上节段及承台之间均通过高强螺栓连接。结构受力明确，传力可靠，且具有遭遇强震作用损坏后可更换节段、快速恢复功能的特性，解决了传统预制拼装桥墩耗能能力较差、震损后难以修复等问题。以修复等问题。以修复等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可更换节段的预制拼装混合墩及其施工方法


[0001]本专利技术涉及一种可更换节段的预制拼装混合墩及其施工方法，属于桥梁工程预制拼装桥墩的设计与施工


技术介绍

[0002]桥墩不仅是桥梁的主要构件，而且对桥梁的抗震性能起到至关重要的作用。我国现行的公路桥梁抗震设计规范规定，采用延性抗震设计的桥梁应选择桥墩作为延性构件。因此，当遭遇强烈地震作用时，混凝土桥墩通常都会发生严重损坏甚至不可修复的破坏，从而严重影响桥梁的使用功能，甚至使公路交通长期中断，造成不可估量的经济损失。
[0003]另一方面，近年来桥梁建造已从传统的现浇施工模式开始转向绿色施工模式，桥梁上、下部结构同步预制装配化施工技术得到快速发展。目前，桥梁上部结构的预制装配化施工技术已趋向成熟，然而，如何确保预制拼装桥墩具有整体现浇桥墩的性能，是当前实现桥梁上、下部结构全预制装配化施工必须解决的问题。传统的预制墩柱拼装工艺有灌浆套筒连接、灌浆金属波纹管连接、承插式连接、插槽式连接、后张预应力筋连接、法兰连接等，但常规连接构造存在施工困难、灌浆质量难以检测以及在地震作用下耗能能力差、震损后难以修复等问题，限制了全预制装配化桥梁施工技术的发展及应用，尤其是在高烈度地震区的推广应用。
[0004]近年来，桥梁抗震设计理念已从抗震、减隔震发展到震后可恢复性设计。可恢复功能抗震设计使结构在震后不需修复或稍加修复即可恢复正常使用，减小了结构震后功能中断带来的影响。目前，有多种技术途径可实现桥梁的震后可恢复性，包括摇摆结构、自复位结构、可更换构件结构等。结合预制拼装桥墩技术与可恢复功能抗震结构的优点，提出一种可更换节段的预制拼装混合墩及其实施方案，克服了传统预制拼装桥墩在地震作用下耗能能力差、震损后不易修复等问题，可满足工程的应用需要。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可更换节段的预制拼装混合墩及其施工方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种可更换节段的预制拼装混合墩，包括由钢筋混凝土墩柱上节段和钢管混凝土芯柱、可更换的预制空心薄壁钢桥墩下节段共同组成的墩身，所述钢筋混凝土墩柱上节段和钢管混凝土芯柱预制为一体并插入承台预留的杯槽中，所述预制空心薄壁钢桥墩下节段与钢筋混凝土墩柱上节段及承台之间均通过高强螺栓连接。
[0007]优选的，所述杯槽底部设置预埋钢板，以满足墩底局部承压的需要；所述钢管混凝土芯柱与杯槽之间的四周缝隙采用沥青麻刀填实，形成简易的墩底铰接构造。
[0008]优选的，所述预制空心薄壁钢桥墩下节段采用普通钢或低屈服点钢材制作，截面形状为箱形，其钢箱段内部设置纵向加劲肋和开孔横隔板，顶部焊接下法兰，底部焊接柱脚
板；下法兰与预制空心薄壁钢桥墩下节段之间焊接有第一加劲肋，柱脚板与预制空心薄壁钢桥墩下节段之间焊接有第二加劲肋，预制空心薄壁钢桥墩下节段与承台之间通过柱脚板、承台内预埋的锚固钢板及第一高强螺栓进行可靠锚固连接。
[0009]优选的，所述钢筋混凝土墩柱上节段底部设置上法兰，钢筋混凝土墩柱上节段通过上、下法兰及第二高强螺栓与预制空心薄壁钢桥墩下节段实现可靠的螺接，从而形成混合墩柱；上、下法兰之间设有橡胶垫圈，以减少预制空心薄壁钢桥墩下节段承受的轴向压力。
[0010]优选的，所述钢筋混凝土墩柱上节段内部配有纵向受力钢筋和横向箍筋、底部设置开孔的上法兰，所述纵向受力钢筋底部与上法兰上表面之间采用焊接连接；所述钢管混凝土芯柱采用圆形高强钢管混凝土柱、底部设置有封仓钢板；所述钢管混凝土芯柱穿过开孔的上法兰进入钢筋混凝土墩柱上节段内，上法兰与钢管混凝土芯柱周边的高强钢管通过焊接连成整体，钢管混凝土芯柱与上法兰之间设置第三加劲肋；进入钢筋混凝土墩柱上节段内的钢管混凝土芯柱设置剪力钉，以实现内力的可靠传递。
[0011]优选的，所述预制空心薄壁钢桥墩下节段底部焊接的柱脚板采用高强钢板制作，其板上开有呈阵列布置的螺栓孔。
[0012]优选的，所述承台内预埋的锚固钢板采用高强钢板加工而成，其上开有呈阵列布置的螺栓孔；与螺栓孔对应的位置处设置有高强螺母套管，高强螺母套管与锚固钢板底面采用焊接连接。
[0013]优选的，所述锚固钢板上所开的螺栓孔的环形排列方式与柱脚板上所开的螺栓孔的排列方式相同，两者一一对应。
[0014]优选的，所述承台上部预留可供钢管混凝土芯柱插入安装的杯槽，杯槽形状与钢管混凝土芯柱同形，杯槽内表面与钢管混凝土芯柱之间预留有一定的间隙，以允许墩身转动。
[0015]一种可更换节段的预制拼装混合墩的施工方法，按以下步骤进行：施工方法分成新建桥梁和既有桥梁震后受损需要更换两种情形：对于新建桥梁，其主要施工方法如下：（1）、墩身底部基础施工，绑扎承台钢筋，精确放样并安装承台内的锚固钢板、杯槽底部的预埋钢板及其它预埋件，安装承台模板，浇筑承台混凝土并养生到设计要求的强度；在基础施工过程中，平行作业进行钢筋混凝土墩柱上节段和钢管混凝土芯柱的一体预制、预制空心薄壁钢桥墩下节段的预制；（2）、安装预制空心薄壁钢桥墩下节段，初拧柱脚板与锚固钢板之间的第一高强螺栓；为便于安装和更换，预制空心薄壁钢桥墩下节段制作时分成左、右对称的两半钢箱段进行加工，焊接左、右两半钢箱段，焊接完成后，在下法兰上安放橡胶垫圈，并采取适当的限位措施，防止橡胶垫圈移位；（3）、施工承台预留杯槽底部和杯槽侧壁之间的沥青麻刀垫层；（4）、吊装钢筋混凝土墩柱上节段和钢管混凝土芯柱，就位后，拧紧上法兰与下法兰之间的第二高强螺栓，终拧柱脚板与锚固钢板之间的第一高强螺栓；（5）、安装桥梁上部结构，施工桥面系及其附属设施；对于震后受损需要更换的情形，其主要施工方法如下：
根据预制空心薄壁钢桥墩下节段的损伤情况，判断是否需要更换，对于需要更换的作如下处理：（1）、在钢筋混凝土墩柱上节段周围搭设临时斜向支撑，保证更换过程中墩身的安全稳定；（2）、拆除上法兰与下法兰之间的第二高强螺栓，以及柱脚板与锚固钢板之间的第一高强螺栓，切割并拆除需要更换的预制空心薄壁钢桥墩下节段，此时钢管混凝土芯柱起到支撑上部结构的作用，无需搭设临时竖向支撑系统；（3）、吊放新的预制空心薄壁钢桥墩下节段，按要求先初拧柱脚板与锚固钢板之间的第一高强螺栓，焊接左、右两半钢箱段；（4）、焊接完成后，拧紧上法兰与下法兰之间的第二高强螺栓，终拧柱脚板与锚固钢板之间的第一高强螺栓，完成预制空心薄壁钢桥墩下节段的更换。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：结构受力明确，传力可靠，且具有遭遇强震作用损坏后可更换节段、快速恢复功能的特性，解决了传统预制拼装桥墩耗能能力较差、震损后难以修复等问题。
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的混合墩的整体结构图。
[0019]图2为本专利技术的混合墩整体结构俯视图。
[0020]图3为图1的A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可更换节段的预制拼装混合墩，其特征在于：包括由钢筋混凝土墩柱上节段（1）和钢管混凝土芯柱（2）、可更换的预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）共同组成的墩身，所述钢筋混凝土墩柱上节段（1）和钢管混凝土芯柱（2）预制为一体并插入承台（10）预留的杯槽中，所述预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）与钢筋混凝土墩柱上节段（1）及承台（10）之间均通过高强螺栓连接。2.根据权利要求1所述的可更换节段的预制拼装混合墩，其特征在于：所述杯槽底部设置预埋钢板（9），以满足墩底局部承压的需要；所述钢管混凝土芯柱（2）与杯槽之间的四周缝隙采用沥青麻刀（8）填实，形成简易的墩底铰接构造。3.根据权利要求1所述的可更换节段的预制拼装混合墩，其特征在于：所述预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）采用普通钢或低屈服点钢材制作，截面形状为箱形，其钢箱段内部设置纵向加劲肋（7）和开孔横隔板（16），顶部焊接下法兰（18），底部焊接柱脚板（19）；下法兰（18）与预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）之间焊接有第一加劲肋（14），柱脚板（19）与预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）之间焊接有第二加劲肋（12），预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）与承台（10）之间通过柱脚板（19）、承台（10）内预埋的锚固钢板（5）及第一高强螺栓（15）进行可靠锚固连接。4.根据权利要求3所述的可更换节段的预制拼装混合墩，其特征在于：所述钢筋混凝土墩柱上节段（1）底部设置上法兰（3），钢筋混凝土墩柱上节段（1）通过上、下法兰及第二高强螺栓（13）与预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）实现可靠的螺接，从而形成混合墩柱；上、下法兰之间设有橡胶垫圈（20），以减少预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）承受的轴向压力。5.根据权利要求1所述的可更换节段的预制拼装混合墩，其特征在于：所述钢筋混凝土墩柱上节段（1）内部配有纵向受力钢筋（17）和横向箍筋（22）、底部设置开孔的上法兰（3），所述纵向受力钢筋（17）底部与上法兰（3）上表面之间采用焊接连接；所述钢管混凝土芯柱（2）采用圆形高强钢管混凝土柱、底部设置有封仓钢板；所述钢管混凝土芯柱（2）穿过开孔的上法兰（3）进入钢筋混凝土墩柱上节段（1）内，上法兰（3）与钢管混凝土芯柱（2）周边的高强钢管通过焊接连成整体，钢管混凝土芯柱（2）与上法兰（3）之间设置第三加劲肋（21）；进入钢筋混凝土墩柱上节段（1）内的钢管混凝土芯柱（2）设置剪力钉（11），以实现内力的可靠传递。6.根据权利要求1所述的可更换节段的预制拼装混合墩，其特征在于：所述预制空心薄壁钢桥墩下节段（4）底部焊接的柱脚板（19）采用高强钢板制作，其板上开有呈阵列布置的螺栓孔。7.根据权利要求6所述的可更换节段的预制拼装混合墩，其特征在于：所述承台（10）内预埋的锚固钢板（5）采用高强钢板加工而成，其上开有呈阵列布置的螺栓孔；与螺栓孔对应的位置处设置有高强螺母套管（6），高强螺母套...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓卫东，江帆，黄新艺，陈明跃，曾兆宜，孙颖，黄俊宇，郑祥源，
申请(专利权)人：福州市市政建设开发有限公司，
类型：发明
国别省市：