CN117758601B - 一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩及施工方法，包括盖梁和盖梁支撑单元，盖梁支撑单元包括预制墩柱、现浇桩基以及预应力束，预制墩柱和现浇桩基之间通过第一钢混连接组件连接，第一钢混连接组件包括第一对接筒体、第一环形对接板、UHPC外壳以及预应力埋锚，上对接筒体段伸入至第一对接空间内以将预制墩柱对接在现浇桩基的顶部，预应力埋锚预埋在现浇桩基的内部，预应力束的下端与预应力埋锚连接，预应力束通过贯穿第一对接筒体、预制墩柱再贯穿竖向贯穿孔后伸出至盖梁以外。本申请可实现地震作用下的预应力摇摆耗能和自复位，节点延性良好，具有强节点弱构件优点，能够实现高烈度地区桥墩的装配化、无承台式应用。

Description

一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩及施工方法。

背景技术

目前，预制装配式桥墩因其构件均在工厂内完成预制加工，施工质量和可靠度得到了较好的保证，预制构件本体通常具有较好的强度和延性，但是预制构件的现场组装不可避免地需要在现场施工接缝，而装配式桥墩的接缝在地震等动力荷载作用下可靠性难以保证。

在地震基本烈度为7度及以上的高烈度地区，直接采用预制装配式桥墩应用主要有以下问题：1）结构的耗能能力较弱，接头抗震延性难以保证，存在脆性破坏风险；2）结构在地震作用下无自复位能力，不利于震后抢通；3）预制混凝土构件在地震作用下角隅区混凝土易压碎丧失承载能力。这些问题极大地限制了预制装配式桥墩在高烈度地区的应用。

与此同时，与房建工程主要集中在某一片集中区域不同的是，桥梁工程为线性工程，沿线长达数公里至数十公里，地质条件可能存在较大的起伏变化。而预制桩基受地层变化影响较大，一旦预制桩长需要过多的调整，将会丧失预制桩基的标准化优势，影响结构的经济性和安全性。为保证合理的安全度，桥梁桩基的大多采用钻孔灌注桩，通过调整灌注桩桩长以适应不同地质条件，钻孔灌注桩是桥梁工程界的首选基础形式。

然而，现有技术中对于地质条件适应性好的钻孔灌注桩（现浇桩基）与预制墩柱连接暂无现有成熟的解决方案，如果直接在现浇桩基上方搭载预制墩柱则无法满足强节点弱构件要求，无法保证桩柱间连接强度，进而无法保证桥梁的安全稳定，如果现浇桩基采用承台或转换块形式与预制墩柱连接又存在现浇承台或转换块工程量大、待强时间长，经济性较差的问题。

此外，预应力技术可为地震作用下的结构提供较好的摇摆耗能能力和自复位能力，震后可快速修复，是高烈度地区可靠的工程抗震技术措施，但未见桥梁工程中采用现浇桩基与预制墩柱直接连接的预应力技术。

鉴于此，有必要提出一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩及施工方法以解决或至少缓解上述缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩及施工方法，以解决现有技术中在高烈度地区直接采用预制装配式桥墩存在结构的耗能能力较弱，接头抗震延性难以保证，容易丧失承载能力的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，包括盖梁和用于支撑所述盖梁的盖梁支撑单元，所述盖梁支撑单元包括预制墩柱、现浇桩基以及预应力束，所述预制墩柱和所述现浇桩基之间通过第一钢混连接组件连接，所述预制墩柱的外径小于所述现浇桩基的外径，所述盖梁开设有供所述预应力束贯穿的竖向贯穿孔；其中，

所述第一钢混连接组件包括第一对接筒体、第一环形对接板、UHPC外壳以及预应力埋锚；其中，所述第一环形对接板连接在所述第一对接筒体的外周壁的中部，所述第一环形对接板的顶面与所述预制墩柱的底面相对接；

所述第一对接筒体的内腔中填充有第一混凝土填芯，所述第一环形对接板将所述第一对接筒体从高度方向上分隔成上对接筒体段和下预埋筒体段；其中，所述预制墩柱的底部形成有供所述上对接筒体段对接的第一对接空间，所述上对接筒体段伸入至所述第一对接空间内以将所述预制墩柱对接在所述现浇桩基的顶部；所述下预埋筒体段浇筑在所述现浇桩基内；

所述UHPC外壳浇筑在所述现浇桩基的顶部且位于所述预制墩柱外侧，所述UHPC外壳和所述预制墩柱之间形成有管状混凝土浇筑空间，UHPC灌浆料浇筑在所述管状混凝土浇筑空间形成UHPC管状灌浆层；

所述预应力埋锚预埋在所述现浇桩基的内部且位于所述下预埋筒体段的底部；

所述预应力束的下端与所述预应力埋锚连接，所述预应力束通过贯穿所述第一对接筒体、预制墩柱再贯穿所述竖向贯穿孔后伸出至所述盖梁的顶部以外，所述预应力束通过预应力张拉锚具对其施加预应力。

优选地，所述第一钢混连接组件还包括套设在所述预应力束外侧的第一锚下螺旋筋，所述第一锚下螺旋筋预埋在所述第一混凝土填芯和所述现浇桩基内，所述第一锚下螺旋筋的内径小于所述预应力埋锚且所述第一锚下螺旋筋的下端与所述预应力埋锚的外壁相对应；

所述第一对接筒体的内壁设置有多个沿所述第一对接筒体的延伸方向间隔排布的第一环向剪力键层，每层所述第一环向剪力键层包括多个沿所述第一对接筒体的内壁的周向间隔排布的第一水平剪力键，所述第一锚下螺旋筋设于所述第一水平剪力键的内侧。

优选地，所述盖梁和盖梁支撑单元之间通过第二钢混连接组件连接；其中，

所述第二钢混连接组件包括第二对接筒体和第二锚下螺旋筋，所述第二对接筒体的内腔中填充有第二混凝土填芯，所述第二对接筒体包括浇筑在所述盖梁内部的上预埋筒体段和向下凸伸出所述盖梁底面的下对接筒体段，所述预制墩柱的顶部形成有供所述下对接筒体段对接的第二对接空间，所述下对接筒体段伸入至所述第二对接空间内以将所述盖梁支撑对接在所述预制墩柱的顶部；

所述第二锚下螺旋筋预埋在所述盖梁和所述第二混凝土填芯内，且套设在所述预应力束的外侧，所述第二锚下螺旋筋的内径大于所述竖向贯穿孔的孔径；

所述第二对接筒体的内壁设置有多个沿所述第二对接筒体的延伸方向间隔排布的第二环向剪力键层，每层所述第二环向剪力键层包括多个沿所述第二对接筒体的内壁的周向间隔排布的第二水平剪力键，所述第二锚下螺旋筋设于所述第二水平剪力键的内侧。

优选地，所述盖梁的顶部向下凹陷有供所述预应力张拉锚具安装的张拉槽口，所述张拉槽口与所述竖向贯穿孔连通。

优选地，所述UHPC外壳为带肋UHPC壳，所述带肋UHPC壳的内壁形成有多道沿所述带肋UHPC壳的延伸方向间隔排布的凸起肋，所述带肋UHPC壳与所述UHPC管状灌浆层同等强度。

优选地，所述第二钢混连接组件还包括第二环形对接板，所述第二环形对接板连接在所述第二对接筒体的外周壁的中部，所述第二环形对接板将所述第二对接筒体从高度方向上分隔成所述上预埋筒体段和所述下对接筒体段，所述第二环形对接板的底面和所述预制墩柱的顶面相对接，所述上预埋筒体段浇筑在所述盖梁内部，所述预制墩柱的顶部形成有供所述下对接筒体段对接的第二对接空间，所述下对接筒体段伸入至所述第二对接空间内以将所述盖梁支撑对接在所述预制墩柱的顶部。

优选地，所述预制墩柱包括墩柱本体、固定在所述墩柱本体的上端的上钢套箍以及固定在所述墩柱本体的下端的下钢套箍，所述上钢套箍和所述下钢套箍的外周壁上均形成有多道沿所述墩柱本体的延伸方向间隔排布的凸肋，所述上钢套箍的钢端板固定在所述墩柱本体的顶端面，所述下钢套箍的钢端板固定在所述墩柱本体的底端面；其中，所述上钢套箍的钢端板与所述第二环形对接板固定连接，所述下钢套箍的钢端板与所述第一环形对接板固定连接。

优选地，所述现浇桩基的顶部呈阶梯状，包括用于供所述UHPC外壳固定安装的第一安装面和与所述第一环形对接板的顶面平齐的第二安装面，所述第一安装面在高度上低于所述第二安装面，所述UHPC外壳安装在所述第一安装面的外侧并向上延伸，以使所述管状混凝土浇筑空间的纵截面形状呈Γ形。

优选地，所述第一安装面和所述第二安装面之间的高度差设置在20-30cm之间。

本发明还提供一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩的施工方法，应用于上述的用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，包括步骤：

S11，在目标位置埋设钢护筒后桩基成孔，加工所述第一对接筒体和所述第一环形对接板，将所述第一环形对接板作为钢筋胎架的一部分再绑扎桩基钢筋笼，并将所述第一对接筒体通过所述第一环形对接板与桩基纵向主筋焊接在所述桩基钢筋笼的顶部；

S12，将所述预应力埋锚、第一锚下螺旋筋以及竖向贯穿孔通过所述第一对接筒体进行固定，再在所述钢护筒的内壁涂刷隔离剂；其中，所述钢护筒的顶部超过所述现浇桩基的顶部0.3~1m，所述钢护筒的顶部标高高于所述第一对接筒体在0~0.2m之间；

S13，向所述桩基钢筋笼浇筑混凝土，并超灌至所述钢护筒的顶部，将混凝土没过所述第一对接筒体的顶部，以使所述第一对接筒体的内部充满混凝土，待桩基混凝土强度达到设计强度80%后拔除并回收所述钢护筒；

S14，破除桩头混凝土至桩顶设计标高混凝土表面，露出所述上对接筒体段、所述第一环形对接板以及桩顶纵向主筋；

S15，工厂预制带肋UHPC壳，现场安装于清理后的桩顶***；

S16，在所述预应力束的张拉端设置引导索，将所述引导索穿入所述预制墩柱，吊装所述预制墩柱，在所述上对接筒体段的外侧涂抹环氧砂浆或结构胶，并将所述预制墩柱的底部套入在所述上对接筒体段的外侧，再将所述预制墩柱的底面和所述第一环形对接板进行围焊；

S17，绑扎接头钢筋网，并向所述管状混凝土浇筑空间浇筑UHPC灌浆料得到UHPC管状灌浆层并养护；

S18，待所述UHPC管状灌浆层强度达到60MPa以上时，将所述引导索穿入所述盖梁，再将所述盖梁吊装至所述预制墩柱的顶部，牵引所述引导索，将所述预应力束穿入所述盖梁，张拉所述预应力束并锚固。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本申请可实现地震作用下的预应力摇摆耗能和自复位，节点延性良好，具有强节点弱构件优点，能够实现高烈度地区桥墩的装配化、无承台式应用。具体来说，本申请可以通过后张法无粘结预应力钢束作为主要连接，提供主要接头承载力。同时预应力的施加使预制墩柱具备一定的自复位功能和摇摆耗能作用，以适应高烈度地区的要求。

其次，本申请无需设置大承台，不需要在现场现浇大承台，桩柱连接结构均预埋于现浇桩基的顶部，连接结构传力路径顺畅，可保证承载能力的有效发挥；可以在预制墩柱上端和下端设置钢端板与现浇桩基的顶部、盖梁底部相对，并且可以在预制墩柱端部附近设有钢套箍，可有效减少地震摇摆作用下的局部混凝土压碎导致的对结构的抗震承载力及灾后可恢复性产生的不利影响，能够适应高烈度地区的抗震承载力要求。

再者，预埋浇筑在现浇桩基中的下预埋筒体段和填充在第一对接筒体的内腔中的第一混凝土填芯能够大幅提高桥墩结构的抗震延性。通过在第一对接筒体的内部填充混凝土形成CFST榫，作为连接接头的重要组成部分，大幅增大接头的延性和抗剪性能，能够防止接头的脆性破坏。

此外，通过采用超高性能混凝土，即UHPC浇筑在管状混凝土浇筑空间内形成UHPC管状灌浆层，UHPC管状灌浆层的初期强度增长速度较快，可有效提升施工效率。UHPC管状灌浆层仅在预制墩柱和外浇筑筒体间使用，用量小、效率高，经济性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中的整体结构示意图；

图2为图1中的A处放大示意图；

图3为本申请一实施例中的盖梁和第二钢混连接组件的组合结构示意图；

图4为本申请一实施例中的预制墩柱和现浇桩基对接后的结构示意图；

图5为图4中的B处放大示意图；

图6为本申请另一实施例中的预制墩柱和现浇桩基对接处的局部放大示意图；

图7为本申请一实施例中的预制墩柱的结构示意图；

图8为本申请一实施例中的第一对接筒体和第一环形对接板的组合结构示意图；

图9为本申请一实施例中的预制墩柱和现浇桩基对接后的俯视图；

图10为本申请一实施例中的施工方法流程示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

10、盖梁；110、竖向贯穿孔；120、张拉槽口；20、预制墩柱；210、第一对接空间；220、第二对接空间；230、墩柱本体；240、上钢套箍；241、上钢套箍的钢端板；250、下钢套箍；251、下钢套箍的钢端板；260、凸肋；30、现浇桩基；310、第一安装面；320、第二安装面；330、桩基纵向主筋；331、桩基纵向主筋的外侧肢；332、桩基纵向主筋的内侧肢；340、局部环向箍筋；410、预应力束；420、预应力张拉锚具；430、预应力埋锚；

50、第一钢混连接组件；510、第一对接筒体；511、上对接筒体段；512、下预埋筒体段；513、第一水平剪力键；520、第一混凝土填芯；530、第一对接导向块；540、第一加劲板；550、第一环形对接板；551、钢筋定位槽；560、UHPC外壳；561、凸起肋；570、管状混凝土浇筑空间；571、UHPC管状灌浆层；580、对接锥面；590、第一锚下螺旋筋；60、第二钢混连接组件；610、第二对接筒体；611、上预埋筒体段；612、下对接筒体段；620、第二锚下螺旋筋；630、第二水平剪力键；640、第二环形对接板；650、第二加劲板；660、环形加劲板。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“右部”、“中部”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“右部”、“中部”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本领域技术人员应当知晓的是，目前，预制装配式桥墩因其构件均在工厂内完成预制加工，施工质量和可靠度得到了较好的保证，但是预制构件的现场组装不可避免地需要在现场施工接缝，而接缝处在地震等动力荷载作用下可靠性难以保证。此外，预应力技术可为地震作用下的结构提供较好的摇摆耗能能力和自复位能力，震后可快速修复，是高烈度地区可靠的工程抗震技术措施，但未见桥梁工程中采用现浇桩基30与预制墩柱20直接连接的预应力技术。因此，开发基于现浇桩基30和预应力技术的装配式桥墩以适应高烈度地区需求具有重大意义。

请参阅附图1至图9，本发明提供的一实施例中的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，包括盖梁10和用于支撑所述盖梁10的盖梁支撑单元（图未标示），所述盖梁支撑单元包括预制墩柱20、现浇桩基30以及预应力束410，所述预制墩柱20和所述现浇桩基30之间通过第一钢混连接组件50连接，所述预制墩柱20的外径小于所述现浇桩基30的外径，所述盖梁10开设有供所述预应力束410贯穿的竖向贯穿孔110；其中，其中，盖梁支撑单元用于用于支撑盖梁10，盖梁10优选采用预制盖梁10，盖梁10的顶部用于铺设桥面板和其他附属结构，盖梁支撑单元的数量需要根据盖梁10实际情况，例如盖梁10的宽度进行设定，在一具体示例中一个盖梁10对应两个盖梁支撑单元，两个盖梁支撑单元沿盖梁10的宽度方向间隔排布，例如图1所示结构。

其中，现浇桩基30采用普通混凝土或普通水下混凝土结构，根据受力要求设置有桩基纵向主筋330和环向箍筋，桩基纵向主筋330伸出桩基顶部一定长度，桩基纵向主筋330的端部可以设有墩粗头或焊接有小端板，用以减小桩基纵向主筋330在接头内的锚固长度。

所述预制墩柱20可以采用离心成型，高压蒸养，具有较高混凝土强度（C60~C100）。

在一较佳示例中，所述预制墩柱20包括墩柱本体230、固定在所述墩柱本体230的上端的上钢套箍240以及固定在所述墩柱本体230的下端的下钢套箍250，所述上钢套箍240和所述下钢套箍250的外周壁上均形成有多道沿所述墩柱本体230的延伸方向间隔排布的凸肋260，所述上钢套箍的钢端板241固定在所述墩柱本体230的顶端面，所述下钢套箍的钢端板251固定在所述墩柱本体230的底端面；其中，所述上钢套箍的钢端板241与所述第二环形对接板640固定连接，所述下钢套箍的钢端板251与所述第一环形对接板550固定连接。

具体的，如图7所示，所述墩柱本体230的上端设置有上钢套箍240，所述墩柱本体230的下端设置有下钢套箍250，上钢套箍240和下钢套箍250的端部均具有钢制端板，所述墩柱本体230内部设置有多根墩柱纵向主筋（图未标示）和箍筋（图未标示），钢制端板设置有墩柱纵向主筋锚固结构，墩柱纵向主筋部分或全部预先张拉有预应力，在对接时，所述上钢套箍的钢端板241与第二环形对接板640固定对接，所述下钢套箍的钢端板251与第一环形对接板550固定对接，从而提高了连接的稳定性和可靠性。通过设置所述凸肋260，能够增强连接处的结构强度。此外，本申请提供的预制墩柱20可有效减少地震摇摆作用下的局部混凝土压碎导致对结构的抗震承载力及灾后可恢复性产生的不利影响。

所述第一钢混连接组件50包括第一对接筒体510、第一环形对接板550、UHPC外壳560以及预应力埋锚430；其中，所述第一环形对接板550连接在所述第一对接筒体510的外周壁的中部，所述第一环形对接板550的顶面与所述预制墩柱20的底面相对接；

所述第一对接筒体510的内腔中填充有第一混凝土填芯520，所述第一环形对接板550将所述第一对接筒体510从高度方向上分隔成上对接筒体段511和下预埋筒体段512；其中，所述预制墩柱20的底部形成有供所述上对接筒体段511对接的第一对接空间210，所述上对接筒体段511伸入至所述第一对接空间210内以将所述预制墩柱20对接在所述现浇桩基30的顶部；所述下预埋筒体段512浇筑在所述现浇桩基30内，与现浇桩基30紧密嵌固连接；在较佳示例中，第一对接空间210为圆形或空心结构，优选为圆形空心结构，所述上对接筒体段511的直径小于所述预制墩柱20的空腔直径，且中心对齐，每侧间隙尺寸为0.2~3cm，以便在上对接筒体段511的外侧涂抹外侧涂抹环氧砂浆或结构胶，增加连接强度。

所述UHPC外壳560浇筑在所述现浇桩基30的顶部且位于所述预制墩柱20外侧，所述UHPC外壳560和所述预制墩柱20之间形成有管状混凝土浇筑空间570，UHPC灌浆料浇筑在所述管状混凝土浇筑空间570形成UHPC管状灌浆层571；

具体的，UHPC即为超高性能混凝土，可以在UHPC管状灌浆层571内配置有局部钢筋网，局部钢筋网的下端可预埋在现浇桩基30的混凝土或仅在UHPC内部配置。可以通过在桩柱连接接头部位UHPC接缝采用整体预制式内部带肋UHPC外壳560，既可以和预制墩柱20之间形成管状混凝土浇筑空间570供UHPC灌浆料浇筑，又可以作为后期的永久性的结构，做到永临结合，无需拆除，且抗裂性能好。较佳的，所述UHPC外壳560为带肋UHPC壳，所述带肋UHPC壳的内壁形成有多道沿所述带肋UHPC壳的延伸方向间隔排布的凸起肋561，所述带肋UHPC壳与所述UHPC管状灌浆层571同等强度。

所述预应力埋锚430预埋在所述现浇桩基30的内部且位于所述下预埋筒体段512的底部；所述预应力束410的下端与所述预应力埋锚430连接，所述预应力束410通过贯穿所述第一对接筒体510、预制墩柱20再贯穿所述竖向贯穿孔110后伸出至所述盖梁10的顶部以外，所述预应力束410通过预应力张拉锚具420对其施加预应力。

本申请可以通过后张法无粘结的预应力束410作为主要连接，提供主要接头承载力。同时预应力的施加使预制墩柱20具备一定的自复位功能和摇摆耗能作用。

本申请无需设置大承台，桩柱连接结构均预埋于现浇桩基30顶部，连接结构传力路径顺畅，可保证承载能力的有效发挥；可以在预制墩柱20上端和下端设置钢端板与现浇桩基30的顶部、盖梁10底部相对，并且可以在预制墩柱20端部附近设有钢套箍，可有效减少地震摇摆作用下的局部混凝土压碎导致的对结构的抗震承载力及灾后可恢复性产生的不利影响。

其次，预埋浇筑在现浇桩基30中的下预埋筒体段512和填充在第一对接筒体510的内腔中的第一混凝土填芯520将大幅提高桥墩结构的抗震延性。通过在一对接筒体的内部填充混凝土形成CFST榫，作为连接接头的重要组成部分，大幅增大接头的延性和抗剪性能，能够防止接头的脆性破坏。

再者，采用超高性能混凝土，即UHPC浇筑在混凝土浇筑空间内形成UHPC管状灌浆层571，UHPC管状灌浆层571的初期强度增长速度较快，可有效提升施工效率。UHPC管状灌浆层571仅在预制墩柱20和外浇筑筒体间使用，用量小、效率高，经济性较好。

作为一优选的实施方式，所述第一钢混连接组件50还包括套设在所述预应力束410外侧的第一锚下螺旋筋590，所述第一锚下螺旋筋590预埋在所述第一混凝土填芯520和所述现浇桩基30内，所述第一锚下螺旋筋590的内径小于所述预应力埋锚430且所述第一锚下螺旋筋590的下端与所述预应力埋锚430的外壁相对应；

所述第一对接筒体510的内壁设置有多个沿所述第一对接筒体510的延伸方向间隔排布的第一环向剪力键层（图未标示），每层所述第一环向剪力键层包括多个沿所述第一对接筒体510的内壁的周向间隔排布的第一水平剪力键513，所述第一锚下螺旋筋590设于所述第一水平剪力键513的内侧。

值得注意的是，本申请实施例中第一钢混连接组件50和对应预应力束410的预应力荷载通过第一锚下螺旋筋590均匀地传递给锚下混凝土，位于第一对接筒体510的内壁的第一水平剪力键513将荷载扩散至第一对接筒体510上，最终到达第一环形对接板550。第一环形对接板550周边与桩基钢筋焊接固定，所有的拉力均可有效转化为桩基钢筋的轴向力，传力路径顺畅可靠，可保证承载能力的有效发挥。

作为另一优选的实施方式，所述盖梁10和盖梁支撑单元之间通过第二钢混连接组件60连接；其中，所述第二钢混连接组件60包括第二对接筒体610和第二锚下螺旋筋620，所述第二对接筒体610的内腔中填充有第二混凝土填芯（图未示出），所述第二对接筒体610包括浇筑在所述盖梁10内部的上预埋筒体段611和向下凸伸出所述盖梁10底面的下对接筒体段612，所述预制墩柱20的顶部形成有供所述下对接筒体段612对接的第二对接空间220，所述下对接筒体段612伸入至所述第二对接空间220内以将所述盖梁10支撑对接在所述预制墩柱20的顶部；在较佳示例中，第二对接空间220为圆形或空心结构，优选为圆形空心结构，所述下对接筒体段612的直径小于所述预制墩柱20的空腔直径，且中心对齐，每侧间隙尺寸为0.2~3cm，以便在上对接筒体段511的外侧涂抹外侧涂抹环氧砂浆或结构胶，增加连接强度。

所述第二锚下螺旋筋620预埋在所述盖梁10和所述第二混凝土填芯内，且套设在所述预应力束410的外侧，所述第二锚下螺旋筋620的内径大于所述竖向贯穿孔110的孔径；

所述第二对接筒体610的内壁设置有多个沿所述第二对接筒体610的延伸方向间隔排布的第二环向剪力键层（图未标示），每层所述第二环向剪力键层包括多个沿所述第二对接筒体610的内壁的周向间隔排布的第二水平剪力键630，所述第二锚下螺旋筋620设于所述第二水平剪力键630的内侧。

值得注意的是，本申请实施例中第二钢混连接组件60和对应预应力束410的预应力荷载通过第二锚下螺旋筋620均匀地传递给锚下混凝土，位于第二对接筒体610的内壁的第二水平剪力键630将荷载扩散至第二对接筒体610上，最终到达第二环形对接板640。第二环形对接板640周边与墩柱钢筋焊接固定，所有的拉力均可有效转化为墩柱钢筋的轴向力，传力路径顺畅可靠，可保证承载能力的有效发挥。

进一步地，所述盖梁10的顶部向下凹陷有供所述预应力张拉锚具420安装的张拉槽口120，所述张拉槽口120与所述竖向贯穿孔110连通。

作为一较佳的实施方式，所述第二钢混连接组件60还包括第二环形对接板640，所述第二环形对接板640连接在所述第二对接筒体610的外周壁的中部，所述第二环形对接板640将所述第二对接筒体610从高度方向上分隔成所述上预埋筒体段611和所述下对接筒体段612，所述第二环形对接板640的底面和所述预制墩柱20的顶面相对接，所述上预埋筒体段611浇筑在所述盖梁10内部，所述预制墩柱20的顶部形成有供所述下对接筒体段612对接的第二对接空间220，所述下对接筒体段612伸入至所述第二对接空间220内以将所述盖梁10支撑对接在所述预制墩柱20的顶部。

在实际装配过程中，将盖梁10吊起后，只要保证下对接筒体段612***第二对接空间220可完成对接，以完成盖梁10和预制墩柱20之间的装配。

作为一优选的实施方式，所述现浇桩基30的顶部呈阶梯状，包括用于供所述UHPC外壳560固定安装的第一安装面310和与所述第一环形对接板550的顶面平齐的第二安装面320，所述第一安装面310在高度上低于所述第二安装面320，所述UHPC外壳560安装在所述第一安装面310的外侧并向上延伸，以使所述管状混凝土浇筑空间570的纵截面形状呈Γ形。

具体的，即如图5所示，所述现浇桩基30的顶部呈阶梯状，现浇桩基30顶部边缘设有一定高度和一定厚度的槽口，在形状上呈阶梯状，后期采用超高性能混凝土（即UHPC）填充，形成的UHPC管状灌浆层571的纵截面为Γ形（类似菜刀加手柄的形状），值得注意的是，这种Γ形可以将UHPC与现浇桩基30的普通混凝土的交界面下移至刚度较大的下端面（下端面与桩顶面有高度差），避免现浇桩基30的桩顶断面的UHPC与现浇桩基30的普通混凝土界面的纤维不连续及收缩不协调导致的截面削弱，从而导致的受力开裂，提高了桩柱接头的耐久性。在较佳示例中，桩基顶部边缘向下设有高度20-30cm，厚度为5~10cm的槽口，槽口界面采用凿毛处理，待预制墩柱20吊装就位后，采用UHPC灌注Γ形断面的管状灌浆层。

进一步地，所述现浇桩基30的桩基纵向主筋330在桩顶范围呈几字形分布，配合局部环向箍筋340，在所述UHPC管状灌浆层571内形成局部钢筋网，所述桩基纵向主筋的外侧肢331的长度小于内侧肢的长度，所述桩基纵向主筋的外侧肢331向下预埋在所述现浇桩基30内的长度不少于钢筋的锚固长度。

具体的，如图5-6所示，所述现浇桩基30的桩基纵向主筋330在桩顶范围呈几字形分布，能够有效提升桩基纵向主筋330的锚固能力，减少了钢筋接头和现场工作量，缩短了UHPC管状灌浆层571的高度，节约工程造价；同时还加强了接头断面的承载能力储备，所述桩基纵向主筋的外侧肢331的长度小于桩基纵向主筋的内侧肢332的长度，即短钢筋位于桩基纵向主筋330的外侧，受力效率较主筋更优，同时保证了桩基混凝土与UHPC管状灌浆层571间的有效粘合。

进一步地，所述第一环形对接板550的内径等于所述第一对接筒体510的外径，所述第一环形对接板550的外径小于所述现浇桩基30的所述第二安装面320对应的外径，所述第一环形对接板550的外径大于所述预制墩柱20的外径；所述第一环形对接板550开设有多个沿周向间隔排布的钢筋定位槽551，所述钢筋定位槽551和所述桩基纵向主筋330一一对应布设。具体的，所述第一环形对接板550的外径小于所述现浇桩基30的所述第二安装面320对应的外径，所述第一环形对接板550的外径大于所述预制墩柱20的外径，以使预制墩柱20能够在第一环形对接板550的覆盖范围之内，提高桩柱支撑的稳定性。通过在第一环形对接板550的周向设置钢筋定位槽551，桩基纵向主筋330对应嵌入钢筋定位槽551内，在施工过程中，可以在桩基纵向主筋330对应嵌入钢筋定位槽551之后焊接固定，确保第一环形对接板550的嵌固稳定性。还值得注意的是，连接在第一对接筒体510***的第一环形对接板550在工厂中制作钢筋笼时可作为钢筋定位胎架使用，从而减少工程费用，由于最终目的是为了让桩基纵向主筋330对应嵌入钢筋定位槽551内，因此，通过第一环形对接板550作为钢筋定位胎架使用还能够提高钢筋的定位精度和质量。

作为一较佳的实施方式，所述第一对接筒体510的外侧壁上部设置有多个环绕所述第一对接筒体510间隔排布的第一对接导向块530，所述第一对接导向块530的横截面尺寸自上至下逐渐增大；所述第一对接筒体510的外侧壁在位于所述第一环形对接板550下方设置有多个环绕所述第一对接筒体510间隔排布的第一加劲板540，所述第一加劲板540沿所述第一对接筒体510的径向宽度小于所述第一环形对接板550的径向宽度；

和/或所述第二对接筒体610的外侧壁下部设置有多个环绕所述第二对接筒体610间隔排布的第二对接导向块，所述第二对接导向块的横截面尺寸自下至上逐渐增大；所述第二对接筒体610的外侧壁在位于所述第二环形对接板640上方设置有多个环绕所述第二对接筒体610间隔排布的第二加劲板650，所述第二劲板沿所述第二对接筒体610的径向宽度小于所述第二环形对接板640的径向宽度。

具体的，通过在第一对接筒体510的侧壁设置第一对接导向块530，例如在上对接筒体段511的外周壁的顶部位置设置所述第一对接导向块530，从而通过第一对接导向块530快速实现上对接筒体段511和第一对接空间210的对接，并且第一对接导向块530还具有定位作用，例如在第一对接筒体510的外周均匀布置多个第一对接导向块530，在第一对接空间210为圆柱状的对接空间时，可以使得第一对接筒体510和预制墩柱20同轴线布设，只要保证第一对接筒体510和现浇桩基30同轴心线布设，即可使得现浇桩基30和预制墩柱20同轴心线布设。在较佳示例中，第一对接导向块530的数量设置为2~6块且绕第一对接筒体510的外周均匀排布。在另一实施例中，如图6所示，为了实现现浇桩基30和预制墩柱20的快速对接，还可以将第一对接空间210设置具有对接锥面580，以便于引导第一对接筒体510的对接***。

如图8所示，通过设置第一加劲板540，在较佳示例中，第一加劲板540沿第一环形对接板550环向布置4~12块，第一加劲板540可以增大其面外刚度，提高了第一环形对接板550的局部刚度。在另一实施例中，如图9所示，还可以在第一加劲板540之间设置环形加劲板660进一步提高整体的结构强度，环形加劲板660直径介于预制墩柱20外径和桩基纵向主筋330分布直径之间，由于预应力束410的预张力荷载较大，通过设置环形加劲板660确保第一加劲板540的稳定性来适应较大的预张力荷载。具体的，第一对接导向块530和第一对接筒体510之间可以是焊接或者一体成型，第一加劲板540和第一对接筒体510之间可以是焊接或者一体成型。

同样的，参照第一钢混连接组件50，可以在第二对接筒体610的侧壁设置第二对接导向块（图未示出），第二对接导向块的数量可以设置为2~6块且绕第二对接筒体610的外周均匀排布。同样的，第二加劲板650沿第二环形对接板640环向可以布置4~12块，第二加劲板650可以增大其面外刚度，提高了第二环形对接板640的局部刚度。

请参阅附图10，本发明还提供一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩的施工方法，应用于上述的用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，包括步骤：

S11，在目标位置埋设钢护筒（图未示出）后桩基成孔，加工所述第一对接筒体510和所述第一环形对接板550，将所述第一环形对接板550作为钢筋胎架的一部分再绑扎桩基钢筋笼，并将所述第一对接筒体510通过所述第一环形对接板550与桩基纵向主筋330焊接在所述桩基钢筋笼的顶部；

S12，将所述预应力埋锚430、第一锚下螺旋筋590以及竖向贯穿孔110通过所述第一对接筒体510进行固定，再在所述钢护筒的内壁涂刷隔离剂；其中，所述钢护筒的顶部超过所述现浇桩基30的顶部0.3~1m，所述钢护筒的顶部标高高于所述第一对接筒体510在0~0.2m之间；

S13，向所述桩基钢筋笼浇筑混凝土，并超灌至所述钢护筒的顶部，将混凝土没过所述第一对接筒体510的顶部，以使所述第一对接筒体510的内部充满混凝土，待桩基混凝土强度达到设计强度80%后拔除并回收所述钢护筒；

S14，破除桩头混凝土至桩顶设计标高（即到第二安装面320高度），局部开凿第一安装面310，清理桩顶第一安装面310、第二安装面320的混凝土表面，露出所述上对接筒体段511、所述第一环形对接板550以及桩顶纵向主筋；

S15，工厂预制带肋UHPC壳，现场安装于清理后的桩顶第一安装面310***；

S16，在所述预应力束410的张拉端设置引导索，将所述引导索穿入所述预制墩柱20，吊装所述预制墩柱20，在所述上对接筒体段511的外侧涂抹环氧砂浆或结构胶，并将所述预制墩柱20的底部套入在所述上对接筒体段511的外侧，再将所述预制墩柱20的底面和所述第一环形对接板550进行围焊；需要注意的是，预应力束410顶部需要设置引导索以便于施工。

S17，绑扎接头钢筋网，并向所述管状混凝土浇筑空间570浇筑UHPC灌浆料得到UHPC管状灌浆层571并养护；

S18，待所述UHPC管状灌浆层571强度达到60MPa以上时，将所述引导索穿入所述盖梁10，再将所述盖梁10吊装至所述预制墩柱20的顶部，牵引所述引导索，将所述预应力束410穿入所述盖梁10，张拉所述预应力束410并锚固。

以上仅为本发明的优选实施例，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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，包括盖梁和用于支撑所述盖梁的盖梁支撑单元，所述盖梁支撑单元包括预制墩柱、现浇桩基以及预应力束，所述预制墩柱和所述现浇桩基之间通过第一钢混连接组件连接，所述预制墩柱的外径小于所述现浇桩基的外径，所述盖梁开设有供所述预应力束贯穿的竖向贯穿孔；其中，

所述第一钢混连接组件包括第一对接筒体、第一环形对接板、UHPC外壳以及预应力埋锚；其中，所述第一环形对接板连接在所述第一对接筒体的外周壁的中部，所述第一环形对接板的顶面与所述预制墩柱的底面相对接；

所述第一对接筒体的内腔中填充有第一混凝土填芯，所述第一环形对接板将所述第一对接筒体从高度方向上分隔成上对接筒体段和下预埋筒体段；其中，所述预制墩柱的底部形成有供所述上对接筒体段对接的第一对接空间，所述上对接筒体段伸入至所述第一对接空间内以将所述预制墩柱对接在所述现浇桩基的顶部；所述下预埋筒体段浇筑在所述现浇桩基内；

所述UHPC外壳浇筑在所述现浇桩基的顶部且位于所述预制墩柱外侧，所述UHPC外壳和所述预制墩柱之间形成有管状混凝土浇筑空间，UHPC灌浆料浇筑在所述管状混凝土浇筑空间形成UHPC管状灌浆层；

所述预应力埋锚预埋在所述现浇桩基的内部且位于所述下预埋筒体段的底部；

所述预应力束的下端与所述预应力埋锚连接，所述预应力束通过贯穿所述第一对接筒体、预制墩柱再贯穿所述竖向贯穿孔后伸出至所述盖梁的顶部以外，所述预应力束通过预应力张拉锚具对其施加预应力；

所述第一钢混连接组件还包括套设在所述预应力束外侧的第一锚下螺旋筋，所述第一锚下螺旋筋预埋在所述第一混凝土填芯和所述现浇桩基内，所述第一锚下螺旋筋的内径小于所述预应力埋锚且所述第一锚下螺旋筋的下端与所述预应力埋锚的外壁相对应；

所述第一对接筒体的内壁设置有多个沿所述第一对接筒体的延伸方向间隔排布的第一环向剪力键层，每层所述第一环向剪力键层包括多个沿所述第一对接筒体的内壁的周向间隔排布的第一水平剪力键，所述第一锚下螺旋筋设于所述第一水平剪力键的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，所述盖梁和盖梁支撑单元之间通过第二钢混连接组件连接；其中，

所述第二钢混连接组件包括第二对接筒体和第二锚下螺旋筋，所述第二对接筒体的内腔中填充有第二混凝土填芯，所述第二对接筒体包括浇筑在所述盖梁内部的上预埋筒体段和向下凸伸出所述盖梁底面的下对接筒体段，所述预制墩柱的顶部形成有供所述下对接筒体段对接的第二对接空间，所述下对接筒体段伸入至所述第二对接空间内以将所述盖梁支撑对接在所述预制墩柱的顶部；

所述第二锚下螺旋筋预埋在所述盖梁和所述第二混凝土填芯内，且套设在所述预应力束的外侧，所述第二锚下螺旋筋的内径大于所述竖向贯穿孔的孔径；

所述第二对接筒体的内壁设置有多个沿所述第二对接筒体的延伸方向间隔排布的第二环向剪力键层，每层所述第二环向剪力键层包括多个沿所述第二对接筒体的内壁的周向间隔排布的第二水平剪力键，所述第二锚下螺旋筋设于所述第二水平剪力键的内侧。

3.根据权利要求1所述的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，所述盖梁的顶部向下凹陷有供所述预应力张拉锚具安装的张拉槽口，所述张拉槽口与所述竖向贯穿孔连通。

4.根据权利要求1所述的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，所述UHPC外壳为带肋UHPC壳，所述带肋UHPC壳的内壁形成有多道沿所述带肋UHPC壳的延伸方向间隔排布的凸起肋，所述带肋UHPC壳与所述UHPC管状灌浆层同等强度。

5.根据权利要求2所述的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，所述第二钢混连接组件还包括第二环形对接板，所述第二环形对接板连接在所述第二对接筒体的外周壁的中部，所述第二环形对接板将所述第二对接筒体从高度方向上分隔成所述上预埋筒体段和所述下对接筒体段，所述第二环形对接板的底面和所述预制墩柱的顶面相对接，所述上预埋筒体段浇筑在所述盖梁内部，所述预制墩柱的顶部形成有供所述下对接筒体段对接的第二对接空间，所述下对接筒体段伸入至所述第二对接空间内以将所述盖梁支撑对接在所述预制墩柱的顶部。

6.根据权利要求5所述的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，所述预制墩柱包括墩柱本体、固定在所述墩柱本体的上端的上钢套箍以及固定在所述墩柱本体的下端的下钢套箍，所述上钢套箍和所述下钢套箍的外周壁上均形成有多道沿所述墩柱本体的延伸方向间隔排布的凸肋，所述上钢套箍的钢端板固定在所述墩柱本体的顶端面，所述下钢套箍的钢端板固定在所述墩柱本体的底端面；其中，所述上钢套箍的钢端板与所述第二环形对接板固定连接，所述下钢套箍的钢端板与所述第一环形对接板固定连接。

7.根据权利要求4所述的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，所述现浇桩基的顶部呈阶梯状，包括用于供所述UHPC外壳固定安装的第一安装面和与所述第一环形对接板的顶面平齐的第二安装面，所述第一安装面在高度上低于所述第二安装面，所述UHPC外壳安装在所述第一安装面的外侧并向上延伸，以使所述管状混凝土浇筑空间的纵截面形状呈Γ形。

8.根据权利要求7所述的一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，所述第一安装面和所述第二安装面之间的高度差设置在20-30cm之间。

9.一种用于高烈度地区的无承台装配式桥墩的施工方法，应用于如权利要求1~8任意一项所述的用于高烈度地区的无承台装配式桥墩，其特征在于，包括步骤：

S11，在目标位置埋设钢护筒后桩基成孔，加工所述第一对接筒体和所述第一环形对接板，将所述第一环形对接板作为钢筋胎架的一部分再绑扎桩基钢筋笼，并将所述第一对接筒体通过所述第一环形对接板与桩基纵向主筋焊接在所述桩基钢筋笼的顶部；

S12，将所述预应力埋锚、第一锚下螺旋筋以及竖向贯穿孔通过所述第一对接筒体进行固定，再在所述钢护筒的内壁涂刷隔离剂；其中，所述钢护筒的顶部超过所述现浇桩基的顶部0.3~1m，所述钢护筒的顶部标高高于所述第一对接筒体在0~0.2m之间；

S13，向所述桩基钢筋笼浇筑混凝土，并超灌至所述钢护筒的顶部，将混凝土没过所述第一对接筒体的顶部，以使所述第一对接筒体的内部充满混凝土，待桩基混凝土强度达到设计强度80%后拔除并回收所述钢护筒；

S14，破除桩头混凝土至桩顶设计标高，清理桩顶混凝土表面，露出所述上对接筒体段、所述第一环形对接板以及桩顶纵向主筋；

S15，工厂预制带肋UHPC壳，现场安装于清理后的桩顶***；

S16，在所述预应力束的张拉端设置引导索，将所述引导索穿入所述预制墩柱，吊装所述预制墩柱，在所述上对接筒体段的外侧涂抹环氧砂浆或结构胶，并将所述预制墩柱的底部套入在所述上对接筒体段的外侧，再将所述预制墩柱的底面和所述第一环形对接板进行围焊；

S17，绑扎接头钢筋网，并向所述管状混凝土浇筑空间浇筑UHPC灌浆料得到UHPC管状灌浆层并养护；

S18，待所述UHPC管状灌浆层强度达到60MPa以上时，将所述引导索穿入所述盖梁，再将所述盖梁吊装至所述预制墩柱的顶部，牵引所述引导索，将所述预应力束穿入所述盖梁，张拉所述预应力束并锚固。