CN110219236B - 一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构，包括支撑台，在支撑台内设置有凹槽，在凹槽上方设置有预制拼装墩柱，第一钢筋网水平延伸至凹槽内，在凹槽内设置有与凹槽黏合的第一混凝土块，在第一混凝土块与支撑台之间设置有第一连接机构，在第一混凝土块与预制拼装墩柱内设置有支撑结构，在凹槽底部设置有用以对支撑结构定位的定位机构；本发明还涉及一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构的施工方法。本发明结构合理、操作简便，使得桥梁下部结构施工装配化，实现桥墩工厂工业化生产、现场直接拼装，具有连接安全可靠、现场施工快速安全、对交通干扰小、构件质量有保证、经济环保等优点，并可适用于地震地区桥墩。
Description
技术领域
本发明涉及一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构及其施工方法。
背景技术
随着保护环境、节约能源意识的普及，人们对于城市桥梁建设的现代化程度要求越来越高，从城市居民到桥梁的设计、施工人员，对城市桥梁的建设均存在快速安全、节能环保、对交通干扰小、建设质量优良等等要求。建筑装配式建造技术是满足上述需求的关键，而桥梁上部结构的预制拼装技术已经相当成熟，建设与研究人员便逐渐将目光转移到桥梁墩台等下部结构预制拼装技术的实现上，以实现桥梁全预制化。
1971年，美国德克萨斯州首次引入节段拼装桥墩，用于Corpus Christi城跨越JFK堤道公路桥的建设，随着预制节段拼装技术的引入，节段拼装桥墩开始在美国或欧洲大规模应用。对于预制节段拼装施工技术，我国主要应用于桥梁的上部结构施工，节段拼装混凝土桥墩的工程应用较少，且主要是采用湿接缝连接的节段拼装实体桥墩，只有在东海大桥、杭州湾大桥、北京积水潭桥试验工程、上海长江大桥等桥梁中应用。
现有装配式桥墩的连接方式仍存在许多不足，如桥墩采用现浇接缝拼接，桥墩主钢筋连接工艺复杂，连接质量不容易保证；如采用预制拼装结构常采用的灌浆套筒连接，由于套筒接头的施工容差小，对施工精度要求较高，目前该方法不适用于抗震地区装配式结构的连接。桥梁下部结构的安全性尤为重要，因此有必要发明一种新型的桥墩接缝连接技术来克服上述缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构及其施工方法，结构合理、操作简便，连接结构安全可靠，施工方便，现场浇筑工序少，可实现快速施工，能够充分发挥混凝土的力学性能。
本发明的技术方案是：一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构，包括支撑台，在支撑台内设置有凹槽，在凹槽上方设置有预制拼装墩柱，在凹槽内设置有与凹槽黏合的第一混凝土块，在第一混凝土块与预制拼装墩柱内设置有支撑结构，在凹槽底部设置有用以对支撑结构定位的定位机构，所述支撑台包括第二混凝土块和第一钢筋网，所述预制拼装墩柱包括第三混凝土块和第二钢筋网，第一钢筋网水平延伸至凹槽内，第二钢筋网由沿着墩柱长度方向的受力主筋和与受力主筋垂直的箍筋组成，所述受力主筋下端向下延伸至凹槽内。
进一步的，所述第一混凝土块与支撑台之间设置有第一连接机构，所述第一连接机构为U型钢筋，U型钢筋一侧嵌入支撑台内，另一侧嵌入第一混凝土块内。
进一步的，所述支撑结构包括支撑钢管，在支撑钢管外周壁上设置有焊钉，支撑钢管内灌注有混凝土柱，支撑钢管下端与定位机构接触，通过定位机构进行定位支撑，支撑钢管穿过第一混凝土块，嵌入预制拼装墩柱下端。
进一步的，所述定位机构包括锚垫板，在锚垫板上端设置有定位钢管，在锚垫板下端设置有锚固钢筋，锚固钢筋由下往上穿过锚垫板，在锚固钢筋端部设有紧固螺母。
进一步的，所述第一混凝土块为低收缩混凝土块，第一混凝土块的标号比支撑台所用的混凝土标号高一个等级。
进一步的，所述定位钢管的内径大于支撑钢管的外径。
进一步的，所述受力主筋下端面与第三混凝土块之间的距离大于受力主筋所用钢筋直径的20倍，受力主筋下端面的水平高度高于支撑钢管下端面的高度。
进一步的，所述第一钢筋网水平延伸至凹槽内，第一钢筋网与第二钢筋网相交叉。
本发明采用的另一种技术方案是，一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构的施工方法，包括所述的插槽式连接的预制拼装墩柱结构：（1）在预制场地进行硬化后，在预制场地上制作用于制作安装预制拼装墩柱的台座，在台座上预留有用于支撑结构的支撑钢管***的空洞，台座底部留有支撑钢管的***槽，将已焊有焊钉的支撑钢管***预留的***槽内，接着进行底模安装；（2）在台座上绑扎预制拼装墩柱的受力主筋和箍筋，外侧模板采用定型钢模板与台座配套涉及，在模板准确就位后，通过对拉螺栓对模板进行加固，并在模板上涂隔离剂，并固定好钢筋保护层厚度；（3）在混凝土浇筑前对模板和钢筋进行检查，检查合格后，将混凝土一次浇筑到模板内，使预制拼装墩柱一次成型，混凝土浇筑后，用帆布覆盖，一定时间后采用蒸汽对浇筑好的预制拼装墩柱进行养护，当预制拼装墩柱达到设计强度的70%时，即可停止养护，接着拆除模板，完成预制拼装墩柱的预制；（4）将预制拼装墩柱运输至现场，在运输过程中采用轮胎式配套运输车运至施工现场，在车厢板上面铺上减震和防止摩擦的橡胶垫，预制墩柱装车后应进行固定，并对固定情况进行检查，符合安全运输要求后方可发车，运送到现场后，将预制拼装墩柱放置于平整坚实、排水良好的场地，并使用枕木作为支垫；（5）对桩基和支撑台进行施工，在桩基和支撑台施工的过程中，先进行桩基施工，接着进行基坑开挖，接着进行支撑台垫层施工，接着绑扎支撑台钢筋，接着预埋凹槽底部定位机构的锚固钢筋，接着安装模板，之后进行钢筋网预埋，接着浇筑支撑台混凝土并进行养护，完成支撑台的制作；（6）将定位机构的锚垫板固定到锚固钢筋上，并用紧固螺母锁紧，接着对凹槽内表面进行凿毛处理；（7）对支撑钢管内的混凝土柱下端凿出2~4cm的空腔，接着采用两台吊机通过抬吊递送法进行预制拼装墩柱翻转起吊，吊机将墩柱下端的支撑机构向支撑台顶部缓慢移送，在预埋定位钢管内预先灌入砂浆，缓慢将预制拼装墩柱下端的支撑结构***预埋定位钢管内，支撑结构下端挤压砂浆，砂浆填满支撑钢管内的空腔；（8）在第一钢筋网与第二钢筋网之间绑扎连接钢筋；（9）预制拼装墩柱四周采用斜撑固定，斜撑四脚用螺旋千斤顶顶住，临时固定后吊机可完全放钩，用经纬仪或全站仪检测预制拼装墩柱的垂直度，若有较大偏差，通过斜撑的千斤顶对墩身施加力，调整预制拼装墩柱垂直度确认预制拼装墩柱位置、垂直度复测无误后，确保预制拼装墩柱固定好，往支撑台的凹槽内浇筑收缩混凝土，形成第一混凝土块，凹槽浇筑完成后，及时洒水进行养护，外部采用土工布围裹塑料薄膜进行养护，保持混凝土表面湿润，待现浇补偿收缩混凝土强度达到90%时可拆除临时支撑。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构合理、操作简便，连接结构安全可靠，施工方便，现场浇筑工序少，可实现快速施工，能够充分发挥混凝土的力学性能。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的主视图；
图2为本发明实施例的左视图；
图3为本发明实施例支撑结构与预制拼装墩柱的连接示意图；
图4为本发明实施例图3的左视图；
图5为本发明实施例支撑结构与支撑台的连接示意图；
图6为本发明实施例图5的俯视图；
图7为本发明实施例第一连接机构的安装示意图；
图8为本发明实施例图7的俯视图；
图9为本发明实施例钢筋网未绑扎时的结构示意图；
图10为本发明实施例钢筋网绑扎好时的结构示意图；
图11为本发明实施例定位机构的安装示意图；
图中：100-支撑台；110-凹槽；120-第二混凝土块；130-第一钢筋网；200-第一混凝土块；300-预制拼装墩柱；310-第三混凝土块；320-第二钢筋网；321-受力主筋；322-箍筋；400-第一连接机构；500-支撑结构；510-支撑钢管；520-焊钉；530-混凝土柱；600-定位机构；610-锚垫板；620-定位钢管；630-锚固钢筋；640-紧固螺母；700-连接钢筋。
具体实施方式
如图1~11所示，一种插槽式连接的预制拼装墩柱300结构，包括支撑台100，在支撑台100内设置有凹槽110，在凹槽110上方设置有预制拼装墩柱300，在凹槽110内设置有与凹槽110黏合的第一混凝土块200，在第一混凝土块200与支撑台100之间设置有第一连接机构400，在第一混凝土块200与预制拼装墩柱300内设置有支撑结构500，在凹槽110底部设置有用以对支撑结构500定位的定位机构600，所述支撑台100包括第二混凝土块120和第一钢筋网130，所述预制拼装墩柱300包括第三混凝土块310和第二钢筋网320，第一钢筋网130水平延伸至凹槽110内，第二钢筋网320由沿着预制拼装墩柱300长度方向的受力主筋321和与受力主筋321垂直的箍筋322组成，所述受力主筋321下端向下延伸至凹槽110内。在使用时，第一混凝土块200与支撑台100之间通过第一连接机构400进行进一步的连接成一体，第一混凝土块200与预制拼装墩柱300之间通过支撑结构500进一步的连接成一体。使第二钢筋网320的受力主筋321向下延伸至凹槽110内，便于与第一钢筋网130连接，增强支撑台100与预制拼装墩柱300之间的连接强度。
本实施例中，所述第一连接机构400为U型钢筋，U型钢筋一侧嵌入支撑台100内，另一侧嵌入第一混凝土块200内。U型钢筋一端在支撑台100内，另一端嵌入第一混凝土块200内，有利于将第一混凝土块200与支撑台100连接成一体。
本实施例中，所述支撑结构500包括支撑钢管510，在支撑钢管510外周壁上设置有焊钉520，支撑钢管510内灌注有混凝土柱530，支撑钢管510下端与定位机构600接触，通过定位机构600进行定位支撑，支撑钢管510穿过第一混凝土块200，嵌入预制拼装墩柱300下端。通过支撑钢管510和焊钉520，加强第一混凝土块200与预制拼装墩柱300的连接强度。
本实施例中，所述定位机构600包括锚垫板610，在锚垫板610上端设置有定位钢管620，在锚垫板610下端设置有锚固钢筋630，锚固钢筋630由下往上穿过锚垫板610，在锚固钢筋630端部设有紧固螺母640。通过定位钢管620能在预制拼装墩柱300吊装时，进行定位，使支撑结构500的支撑钢管510与定位钢管620配合，进行定位。
本实施例中，所述第一混凝土块200为低收缩第一混凝土块200，第一混凝土块200的标号比支撑台100所用的混凝土标号高一个等级。
本实施例中，所述定位钢管620的内径大于支撑钢管510的外径。
本实施例中，在支撑台100上部设置有水平钢筋网700，与预制拼装墩柱300下端伸出的纵向钢筋相互交叉。
本实施例中，所述受力主筋321下端面与第三混凝土块310之间的距离大于受力主筋321所用钢筋直径的20倍，受力主筋321下端面的水平高度高于支撑钢管510下端面的高度。
本实施例中，所述第一钢筋网130水平延伸至凹槽110内，第一钢筋网130与第二钢筋网320相互交叉穿入各自的网缝中。在第一钢筋网130与第二钢筋网320之间可以在绑扎一些连接钢筋700进行连接，也可以直接往凹槽110内灌注混凝土。
一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构的施工方法，包括所述的插槽式连接的预制拼装墩柱结构：（1）在预制场地进行硬化后，在预制场地上制作用于制作安装预制拼装墩柱300的台座，在台座上预留有用于支撑结构500的支撑钢管510***的空洞，台座底部留有支撑钢管510的***槽，将已焊有焊钉520的支撑钢管510***预留的***槽内，接着进行底模安装；（2）在台座上绑扎预制拼装墩柱300的受力主筋321和箍筋322，外侧模板采用定型钢模板与台座配套涉及，在模板准确就位后，通过对拉螺栓对模板进行加固，并在模板上涂隔离剂，并固定好钢筋保护层厚度；（3）在混凝土浇筑前对模板和钢筋进行检查，检查合格后，将混凝土一次浇筑到模板内，使预制拼装墩柱300一次成型，混凝土浇筑后，用帆布覆盖，一定时间后采用蒸汽对浇筑好的预制拼装墩柱300进行养护，当预制拼装墩柱300达到设计强度的70%时，即可停止养护，接着拆除模板，完成预制拼装墩柱300的预制；（4）将预制拼装墩柱300运输至现场，在运输过程中采用轮胎式配套运输车运至施工现场，在车厢板上面铺上减震和防止摩擦的橡胶垫，预制墩柱装车后应进行固定，并对固定情况进行检查，符合安全运输要求后方可发车，运送到现场后，将预制拼装墩柱300放置于平整坚实、排水良好的场地，并使用枕木作为支垫；（5）对桩基和支撑台100进行施工，在桩基和支撑台100施工的过程中，先进行桩基施工，接着进行基坑开挖，接着进行支撑台100垫层施工，接着绑扎支撑台100钢筋，接着预埋凹槽110底部定位机构600的锚固钢筋630，接着安装模板，之后进行钢筋网700预埋，接着浇筑支撑台100混凝土并进行养护，完成支撑台100的制作；（6）将定位机构600的锚垫板610固定到锚固钢筋630上，并用紧固螺母640锁紧，接着对凹槽110内表面进行凿毛处理；（7）对支撑钢管510内的混凝土柱230下端凿出2~4cm的空腔，接着采用两台吊机通过抬吊递送法进行预制拼装墩柱300翻转起吊，吊机将墩柱下端的支撑机构向支撑台100顶部缓慢移送，在预埋定位钢管620内预先灌入砂浆，缓慢将预制拼装墩柱300下端的支撑结构500***预埋定位钢管620内，支撑结构500下端挤压砂浆，砂浆填满支撑钢管510内的空腔；（8）在第一钢筋网与第二钢筋网之间绑扎连接钢筋；（9）预制拼装墩柱300四周采用斜撑固定，斜撑四脚用螺旋千斤顶顶住，临时固定后吊机可完全放钩，用经纬仪或全站仪检测预制拼装墩柱300的垂直度，若有较大偏差，通过斜撑的千斤顶对墩身施加力，调整预制拼装墩柱300垂直度确认预制拼装墩柱300位置、垂直度复测无误后，确保预制拼装墩柱300固定好，往支撑台100凹槽110浇筑收缩混凝土，形成第一混凝土块200，凹槽110浇筑完成后，及时洒水进行养护，外部采用土工布围裹塑料薄膜进行养护，保持混凝土表面湿润，待现浇补偿收缩混凝土强度达到90%时可拆除临时支撑。
上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构，其特征在于：包括支撑台，在支撑台内设置有凹槽，在凹槽上方设置有预制拼装墩柱，在凹槽内设置有与凹槽黏合的第一混凝土块，在第一混凝土块与预制拼装墩柱内设置有支撑结构，在凹槽底部设置有用以对支撑结构定位的定位机构，所述支撑台包括第二混凝土块和第一钢筋网，所述预制拼装墩柱包括第三混凝土块和第二钢筋网，第一钢筋网水平延伸至凹槽内，第二钢筋网由沿着墩柱长度方向的受力主筋和与受力主筋垂直的箍筋组成，所述受力主筋下端向下延伸至凹槽内；
所述支撑结构包括支撑钢管，在支撑钢管外周壁上设置有焊钉，支撑钢管内灌注有混凝土柱，支撑钢管下端与定位机构接触，通过定位机构进行定位支撑，支撑钢管穿过第一混凝土块，嵌入预制拼装墩柱下端；
所述定位机构包括锚垫板，在锚垫板上端设置有定位钢管，在锚垫板下端设置有锚固钢筋，锚固钢筋由下往上穿过锚垫板，在锚固钢筋端部设有紧固螺母；
所述第一混凝土块为低收缩混凝土块，第一混凝土块的标号比支撑台所用的混凝土标号高一个等级。
2.根据权利要求1所述的插槽式连接的预制拼装墩柱结构，其特征在于：所述第一混凝土块与支撑台之间设置有第一连接机构，所述第一连接机构为U型钢筋，U型钢筋一侧嵌入支撑台内，另一侧嵌入第一混凝土块内。
3.根据权利要求1所述的插槽式连接的预制拼装墩柱结构，其特征在于：所述定位钢管的内径大于支撑钢管的外径。
4.根据权利要求3所述的插槽式连接的预制拼装墩柱结构，其特征在于：所述受力主筋下端面与第三混凝土块之间的距离大于受力主筋所用钢筋直径的20倍，受力主筋下端面的水平高度高于支撑钢管下端面的高度。
5.根据权利要求4所述的插槽式连接的预制拼装墩柱结构，其特征在于：所述第一钢筋网水平延伸至凹槽内，第一钢筋网与第二钢筋网相互交叉。
6.一种插槽式连接的预制拼装墩柱结构的施工方法，包括如权利要求5所述的插槽式连接的预制拼装墩柱结构，其特征在于：（1）在预制场地进行硬化后，在预制场地上制作用于制作安装预制拼装墩柱的台座，在台座上预留有用于支撑结构的支撑钢管***的空洞，台座底部留有支撑钢管的***槽，将已焊有焊钉的支撑钢管***预留的***槽内，接着进行底模安装；（2）在台座上绑扎预制拼装墩柱的受力主筋和箍筋，外侧模板采用定型钢模板与台座配套涉及，在模板准确就位后，通过对拉螺栓对模板进行加固，并在模板上涂隔离剂，并固定好钢筋保护层厚度；（3）在混凝土浇筑前对模板和钢筋进行检查，检查合格后，将混凝土一次浇筑到模板内，使预制拼装墩柱一次成型，混凝土浇筑后，用帆布覆盖，一定时间后采用蒸汽对浇筑好的预制拼装墩柱进行养护，当预制拼装墩柱达到设计强度的70%时，即可停止养护，接着拆除模板，完成预制拼装墩柱的预制；（4）将预制拼装墩柱运输至现场，在运输过程中采用轮胎式配套运输车运至施工现场，在车厢板上面铺上减震和防止摩擦的橡胶垫，预制墩柱装车后应进行固定，并对固定情况进行检查，符合安全运输要求后方可发车，运送到现场后，将预制拼装墩柱放置于平整坚实、排水良好的场地，并使用枕木作为支垫；（5）对桩基和支撑台进行施工，在桩基和支撑台施工的过程中，先进行桩基施工，接着进行基坑开挖，接着进行支撑台垫层施工，接着绑扎支撑台钢筋，接着预埋凹槽底部定位机构的锚固钢筋，接着安装模板，之后进行钢筋网预埋，接着浇筑支撑台混凝土并进行养护，完成支撑台的制作；（6）将定位机构的锚垫板固定到锚固钢筋上，并用紧固螺母锁紧，接着对凹槽内表面进行凿毛处理；（7）对支撑钢管内的混凝土柱下端凿出2~4cm的空腔，接着采用两台吊机通过抬吊递送法进行预制拼装墩柱翻转起吊，吊机将墩柱下端的支撑机构向支撑台顶部缓慢移送，在预埋定位钢管内预先灌入砂浆，缓慢将预制拼装墩柱下端的支撑结构***预埋定位钢管内，支撑结构下端挤压砂浆，砂浆填满支撑钢管内的空腔；（8）在第一钢筋网与第二钢筋网之间绑扎连接钢筋；（9）预制拼装墩柱四周采用斜撑固定，斜撑四脚用螺旋千斤顶顶住，临时固定后吊机可完全放钩，用经纬仪或全站仪检测预制拼装墩柱的垂直度，若有较大偏差，通过斜撑的千斤顶对墩身施加力，调整预制拼装墩柱垂直度确认预制拼装墩柱位置、垂直度复测无误后，确保预制拼装墩柱固定好，往支撑台的凹槽内浇筑收缩混凝土，形成第一混凝土块，凹槽浇筑完成后，及时洒水进行养护，外部采用土工布围裹塑料薄膜进行养护，保持混凝土表面湿润，待现浇补偿收缩混凝土强度达到90%时可拆除临时支撑。
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