CN210262684U - 节段装配式墩柱的结构连接段 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节段装配式墩柱的结构连接段，包括公节段和母节段，公节段包括第一本体，第一本体上设有第一拼装端和第二拼装端，第一本体内还设有若干个第一纵筋，每根第一纵筋贯穿第一本体，并分别从第一拼装端和第二拼装端伸出，母节段包括第二本体，第二本体上设有第三拼装端和第四拼装端，第二本体的高度大于或等于第一纵筋伸出第一拼装端和第二拼装端的长度之和，第二本体内还设有若干个贯通孔洞，贯通孔洞的数量、位置、横截面尺寸与第一纵筋相适配，第一拼装端和第三拼装端设有剪力键A，第二拼装端和第四拼装端设有剪力键B，剪力键A和剪力键B相适配；所有拼装端处均设有形状大小相同的凹槽。

Description

节段装配式墩柱的结构连接段

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种节段装配式墩柱的结构连接段。

背景技术

在市政交通工程与铁路工程中，节段装配式梁的设计、制作与施工已较为成熟，现有的长线法、短线法等制梁方法已广泛应用在大小桥梁的建设中，而桥梁墩柱以现浇施工方式为主导致整桥施工建设工期冗长，是实现全桥装配式的重要阻碍之一，限制了装配式结构优势的发挥。整体预制墩柱是实现墩柱预制装配式的一种工程应用形式，但该方法存在构件重量大、尺寸与体积大，受运输、吊装的限制等突出问题。节段装配式墩柱(PSBC)，将墩柱分节段预制装配，可显著降低预制构件的重量与尺寸。

墩柱作为主要的抗侧力构件，抗震性能是评价墩柱装配式技术的一个关键指标。现有的节段装配式墩柱(PSBC)以干接缝连接为主，节段间主要采用两种组合装配形式：

第一种为预应力连接的节段装配式墩柱，其各节段仅靠贯穿全墩柱的体外或体内预应力钢筋连接，各节段纵筋不连续。这种节段装配式墩柱的受力、变形与损伤特点同现浇墩柱存在很大的差异。在地震作用下，配置预应力钢筋导致小震后残余变形小，但缺少连续的纵筋导致整体耗能能力差，破坏呈脆性，因此不适用于中、高烈度地区的应用。

另一种节段装配式墩柱，为改善抗震性能，在节段间辅以纵筋等耗能筋材，各节段间主要采用灌浆套筒连接。这一种节段装配式墩柱，墩柱每一节段两端均需预埋多个灌浆套筒，并为每一个灌浆套筒预留灌浆孔与出浆孔，采用专用的灌浆料灌注。灌浆套筒与专用灌浆料的价格较高，灌浆施工较为繁琐，随着连接面的增多，连接用材料价格增长，施工时间延长，严重的限制了采用该方法的节段装配式墩柱的工程应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种节段装配式墩柱的结构连接段，能够降低施工成本与难度，进一步的提高组件标准化，更好的进行工业化批量生产。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种节段装配式墩柱的结构连接段，包括公节段和母节段；

所述公节段包括第一本体，所述第一本体上设有第一拼装端和第二拼装端，所述第一本体内还设有若干个第一纵筋，每根所述第一纵筋贯穿所述第一本体，并分别从第一拼装端和第二拼装端伸出；

所述母节段包括第二本体，所述第二本体上设有第三拼装端和第四拼装端，所述第二本体的高度大于或等于所述第一纵筋伸出第一拼装端和第二拼装端的长度之和，所述第二本体内还设有若干个贯通孔洞，所述贯通孔洞的数量、位置、横截面尺寸与所述第一纵筋相适配；

所述第一拼装端和第三拼装端设有剪力键A，所述第二拼装端和第四拼装端设有剪力键B，所述剪力键A和剪力键B相适配；

所述第一拼装端和第二拼装端均设有第一环状凹槽，所述第三拼装端和第四拼装端均设有第二环状凹槽，所述第一环状凹槽和第二环状凹槽的形状大小相同。

针对预制节段装配式墩柱接缝多、纵筋难以通长布置，进而影响经济性与实用性等实际问题，将预制节段设计为两类标准节段，第一类为配纵筋节段(公节段)，而第二种为连接节段(母节段)。公节段的第一纵筋伸出，一般无需设弯钩，第一纵筋伸入母节段的贯通孔洞中，并进行注浆连接。一个母节段可以连接上下两个公节段，通过设计公节段和母节段，可实现节段装配式墩柱的纵筋力学性的连续，且无需采用灌浆套筒或浆锚，显著降低了接缝处的施工难度与成本，降低了因节段化带来的连接困难。进一步的，在公节段和母节段的接触面上设混凝土剪力键，提高抗剪性能的同时，实现了安装过程中的定位与限位。节段间接缝处设置的第一环形凹槽和第二环形凹槽，和密封材料配合使用，提高节段间的密封性能，满足墩柱耐久性的使用要求。

同时，所述公节段和母节段均为墩柱结构的一部分，满足相应的结构强度、刚度的要求。所述公节段和母节段的长度相当，母节段截面尺寸与公节段保持一致，可预留上下贯通的孔洞，给要连接的纵筋与黏结材料提供一个可靠的约束坏境，抵消纵筋无弯钩对黏结滑移性能的降低。贯通孔洞与母节段长度等长、开口大，不同尺寸的纵筋对应的最小黏结长度在设计中不起控制作用，可实现普通高强砂浆或自流平混凝土注浆施工，无需采用黏结砂浆等高价格专用材料灌浆施工，节省了材料成本，降低了施工难度。母节段的纵筋与箍筋的配筋率可与公节段相同，母节段的强度无需再进行验算，粘结长度满足最小粘结长度要求，接缝处粘结强度不起控制作用，使节段装配式墩柱的设计方法与现浇墩柱保持一致，降低了设计难度。装配过程采用了一致的施工程序，降低了施工难度。若单一线路用量大，通过设计标准节段，实现工业化生产，可进一步降低节段的预制加工成本。

优选的，所述母节段上还设有若干个第二纵筋，所述第二纵筋沿着所述第二本体通长布置，所述第二纵筋的数量等于所述第一纵筋的数量，所述第二纵筋的截面积等于所述第一纵筋的截面积。优选的，所述第二纵筋布置在所述贯通孔洞的外侧。使得母节段在计算受弯承载力的时候，其有效截面大于下部相邻的公节段，受弯承载力大于公节段，因此母节段无需进行额外的受弯承载力的设计。

优选的，所述贯通孔洞包括螺旋配筋孔、钢管孔、波纹管孔等。

优选的，所述第一纵筋伸出所述第一拼装端的长度小于或等于伸出所述第二拼装端的长度。当二者长度相等时，公节段两个拼装端的结构相一致，方便进行加工和装配。

优选的，所述第一本体和第二本体内还设有箍筋，且所述第一本体和第二本体的箍筋体积配筋率相等。

优选的，所述公节段和母节段均为圆形截面、方形截面或其他。

优选的，所述剪力键A为凹槽结构，所述剪力键B为凸起结构，也可设计成其他形式的剪力键或剪力键组合，只要能实现混凝土抗剪效果即可，满足相关规范受剪承载力设计要求即可。

优选的，所述第一环状凹槽和第二环状凹槽处均填充有密封材料。具体的，在所有第一环状凹槽和第二环状凹槽处均匀涂抹环氧胶，缠绕粘贴防水卷材，再涂抹封闭胶，刮补平。

本实用新型还公开了一种节段装配式墩柱的结构连接段的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：将节段装配式墩柱的结构连接段设计为两类标准节段，分别为公节段和母节段；

步骤二：设计公节段，包括计算公节段内第一纵筋的数量、截面尺寸、位置，以及第一纵筋分别伸出第一拼装端和第二拼装端的长度；

步骤三：设计母节段，包括按照第一纵筋伸出第一拼装端和第二拼装端的长度的之和确定母节段的高度；按照第一纵筋的数量、截面尺寸、位置确定母节段的贯通孔洞的数量、截面尺寸、位置；按照第一纵筋的数量、截面尺寸确定母节段内第二纵筋的数量、截面尺寸，且所述第二纵筋相对于第一纵筋远离中性轴设置；

步骤四：根据受剪承载力设计要求，设计所述公节段和母节段上的剪力键；

所述步骤三和步骤四的先后顺序能够调换。

本实用新型所述的设计方法突破了常规的纵筋连接的设计方法，无需采用灌浆套筒，直接通过母节段进行纵筋连接，母节段的设计上又保证了其受弯承载力大于相邻的公节段，因此无需对母节段的受弯承载力进行专门的设计和验算，公节段伸出纵筋的长度不受连接件尺寸限制，粘结强度不起控制作用。母节段体积配箍率与相邻公节段相等，节段内的受剪承载力也无需进行验算，节段之间设置剪力键，统一设计后，可保证节段间不发生剪切破坏。母节段配筋方法与节段间的剪力键的设置，使节段装配式墩柱的设计方法等同现浇墩柱，整体的结构性能等同现浇。

优选的，设计方法还包括计算所述公节段的箍筋体积配筋率，并按照所述公节段的箍筋体积配筋率设计所述母节段的箍筋。

本实用新型还公开了一种节段装配式墩柱的结构连接段的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：往公节段的第一拼装端涂抹黏结材料，将母节段吊装至公节段上方，并将母节段的第四拼装端对齐所述公节段的第一拼装端，将母节段的贯通孔洞对位拼装至公节段的第一纵筋处，将母节段的剪力键B对位拼装至公节段的剪力键A处；

步骤二：往所述母节段的贯通孔洞内填充黏结材料至溢出，并将溢出的所述黏结材料在母节段的第三拼装面涂抹均匀；

步骤三：将另一个公节段吊装至所述母节段上方，另一个所述公节段的第二拼装面对齐所述母节段的第三拼装面；

步骤四：将另一个公节段的第一纵筋***所述贯通孔洞中，***贯通孔洞的过程中通过振捣棒振动纵筋来辅助***；

步骤五：重复步骤一至四，直至完成所有公节段和母节段的拼装；

步骤六：完成所有公节段和母节段的拼装后，清理所有的第一环状凹槽和第二环状凹槽，待所述黏结材料达到设计强度后，在所有第一环状凹槽和第二环状凹槽处均匀涂抹环氧胶，缠绕防水卷材，再涂抹封闭胶，刮补平。

所述黏结材料包括高强砂浆、自流平混凝土等，在施工过程中，由于采用了母节段贯通孔洞，粘结材料的灌注方法与纵筋连接施工较为便捷，能够降低施工成本与难度，节段间接缝处设置的第一环形凹槽和第二环形凹槽，在保证节段间密封的同时，也降低了施工难度，提高节段装配式墩柱的工程应用价值。

优选的，所述剪力键A为凹槽结构，所述剪力键B为凸起结构。

优选的，所述步骤一中，往公节段的第一拼装端涂抹黏结材料时，所述剪力键A处填充的黏结材料至少为凹槽体积的四份之一，保证剪力键A与剪力键B配合紧密；

优选的，所述步骤二中，黏结材料在母节段的剪力键A处的填充量至少为凹槽体积的四份之一，保证剪力键A与剪力键B配合紧密。

优选的，所述步骤六中，所述防水卷材的缠绕宽度为第一环状凹槽和第二环状凹槽的高度之和，缠绕厚度小于所述第一环状凹槽的深度。

与现有技术相比，本实用新型所述的节段装配式墩柱的结构连接段的有益效果：

通过设计公节段和母节段，可实现节段装配式墩柱各节段间纵筋力学性的连续，且无需采用灌浆套筒与专用灌浆料，降低了因节段化带来的连接施工的难度与成本。可进一步提高组件的标准化程度，更好的进行工业化批量生产，进一步降低加工成本。

与现有技术相比，本实用新型所述的节段装配式墩柱的结构连接段的设计方法的有益效果：

本实用新型所述的设计方法直接通过母节段进行纵筋连接，母节段的设计上又保证了其受弯承载力大于相邻公节段，因此无需对母节段的受弯承载力进行专门的设计和验算；粘结钢筋长度不受限制，粘结强度不起控制作用；母节段体积配箍率与相邻公节段相等，节段内的受剪承载力也无需进行验算；节段之间设置剪力键，统一设计后，可保证节段间不发生剪切破坏。母节段配筋方法与节段间的剪力键的设置，使节段装配式墩柱的设计方法等同现浇墩柱，整体的结构性能等同现浇。

与现有技术相比，本实用新型所述的节段装配式墩柱的结构连接段的施工方法的有益效果：

在施工过程中，由于采用了母节段贯通孔洞，粘结材料的灌注方法与纵筋连接施工较为便捷，能够降低施工成本与难度，节段间接缝处设置的第一环形凹槽和第二环形凹槽，在保证节段间密封的同时，也降低了施工难度，提高节段装配式墩柱的工程应用价值。

附图说明：

图1是本实用新型所述的一种公节段的正视图。

图2是本实用新型所述的一种公节段的俯视图。

图3是本实用新型所述的一种公节段的俯视图。

图4是本实用新型所述的一种母节段的正视图。

图5是本实用新型所述的一种母节段的俯视图。

图6是本实用新型所述的一种母节段的俯视图。

图7是本实用新型所述的钢管孔的截面示意图。

图8是本实用新型所述的钢管孔的正视图。

图9是本实用新型所述的波纹管孔的截面示意图。

图10是本实用新型所述的波纹管孔的正视图。

图11是本实用新型所述的螺旋配筋孔的截面示意图。

图12是本实用新型所述的螺旋配筋孔的正视图。

图13是本实用新型所述的公节段和母节段拼装的示意图。

图14是本实用新型所述的公节段和母节段拼装的断面图。

图中标记：1-公节段，10-第一本体，11-第一拼装端，12-第二拼装端，13-第一纵筋，14-第一环状凹槽；2-母节段，20-第二本体，21-第三拼装端，22-第四拼装端，23-贯通孔洞，24-第二纵筋，25-第二环状凹槽；3-剪力键A，4-剪力键B，5-黏结材料。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

一种节段装配式墩柱的结构连接段，包括公节段1和母节段2。

如图1所示，所述公节段1包括第一本体10，所述第一本体10为钢筋混凝土结构，所述本体10内设有箍筋。所述第一本体10上设有第一拼装端11和第二拼装端12，所述第一拼装端11和第二拼装端12用于和母节段2进行装配。所述第一本体10内还设有若干个第一纵筋13，每根所述第一纵筋13贯穿所述第一本体10，并分别从第一拼装端11和第二拼装端12伸出。在本实施例中，优选的，所述第一纵筋13伸出所述第一拼装端11的长度等于伸出所述第二拼装端12的长度。如图2-图3所示，所述公节段1可以是圆形截面也可以是方形截面。

进一步的，为了满足受剪承载力设计要求，所述公节段1的第一拼装端11设有剪力键A 3，第二拼装端12设有剪力键B 4，所述剪力键A 3和剪力键B 4相适配。剪力键可以包含多种结构形式，在本实施例中，所述剪力键A 3为渐缩的凹槽结构，所述剪力键B 4为凸起结构，且为缩小头结构。且剪力键A 3的尺寸(横截面、高度)稍大于剪力键B 4，方便进行对位拼装。

如图4所示，所述母节段2包括第二本体20，所述第二本体20为钢筋混凝土结构，第二本体20内设有箍筋，所述母节段2的箍筋的体积配筋率与所述公节段1相同。所述第二本体20上设有第三拼装端21和第四拼装端22，所述第三拼装端21和第四拼装端22用于和所述公节段1进行装配。

为了实现和上下两个公节段1进行装配，所述第二本体20的高度需大于或等于所述第一纵筋13伸出第一拼装端11和第二拼装端12的长度之和，所述第二本体20内还设有若干个贯通孔洞23，所述贯通孔洞23的数量、位置、横截面尺寸与所述第一纵筋13相适配。如图5-图6所示，所述母节段2可以是圆形截面也可以是方形截面，所述母节段2和公节段1的截面形式、尺寸保持一致。

进一步的，为了满足受剪承载力设计要求，所述母节段2的第三拼装端21设有剪力键A 3，第四拼装端22设有剪力键B 4，所述剪力键A 3和剪力键B 4相适配。剪力键可以包含多种结构形式，在本实施例中，所述剪力键A 3为渐缩的凹槽结构，所述剪力键B 4为凸起结构，且为缩小头结构。且剪力键A 3的尺寸(横截面、高度)稍大于剪力键B 4，方便进行对位拼装。

再进一步的，所述母节段2上还设有若干个第二纵筋24，所述第二纵筋24沿着所述第二本体20通长布置，所述第二纵筋24的数量等于所述第一纵筋13的数量，所述第二纵筋24的截面积等于所述第一纵筋13的截面积，所述第二纵筋24布置在所述贯通孔洞23的外侧。即第二纵筋24相较于第一纵筋13更加远离中性轴设置，保证母节段2的受弯承载力大于下部相邻的公节段1，因此无需对母节段2的受弯承载力进行专门的设计和验算。

如图7-图8所示，所述所述贯通孔洞23可以是钢管孔，如图9-图10所示，所述所述贯通孔洞23可以是波纹管孔，如图11-图12所示，所述贯通孔洞23可以是螺旋配筋孔，不限于本实施例的3种形式。

另外，为了满足密封要求，在所述公节段1的所述第一拼装端11和第二拼装端12均设有第一环状凹槽14，所述母节段2的所述第三拼装端21和第四拼装端22均设有第二环状凹槽25，所述第一环状凹槽14和第二环状凹槽25的形状大小相同。节段装配时，在相邻两个节段的第一环状凹槽14和第二环状凹槽25处均匀涂抹环氧胶，缠绕粘贴防水卷材，再涂抹封闭胶，刮补平。

实施例2

一种节段装配式墩柱的结构连接段的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：将节段装配式墩柱的结构连接段设计为两类标准节段，分别为公节段1和母节段2；

步骤二：设计公节段1，包括计算公节段1的截面尺寸、高度、箍筋体积配筋率，第一纵筋13的数量、截面尺寸、位置，以及第一纵筋13分别伸出第一拼装端11和第二拼装端12的长度；

步骤三：设计母节段2，包括按照第一纵筋13伸出第一拼装端11和第二拼装端12的长度的之和确定母节段2的高度；按照第一纵筋13的数量、截面尺寸、位置确定母节段2的贯通孔洞23的数量、截面尺寸、位置；按照第一纵筋13的数量、截面尺寸确定母节段2内第二纵筋24的数量、截面尺寸，且所述第二纵筋24相对于第一纵筋13远离中性轴设置；按照所述公节段1的箍筋体积配筋率设计所述母节段2的箍筋；按照公节段1的截面尺寸确定母节段2的截面尺寸；

步骤四：根据受剪承载力设计要求，设计所述公节段1和母节段2上的剪力键，相适配的剪力键A 3和剪力键B 4分别设置在预制两端的两个拼装端，从而可满足标准化装配的需求。

所述步骤三和步骤四的先后顺序能够调换。

实施例3

如图13-图14所示，一种节段装配式墩柱的结构连接段的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：当公节段1已拼装完成后，用自来水湿润公节段1的第一纵筋13，并往已拼装的公节段1的第一拼装端11处涂抹黏结材料5，湿润并找平凿毛的表面，并保证公节段1剪力键A 3内填入至少为凹槽体积的四份之一的黏结材料5(高强砂浆、自流平混凝土等)。接着，将待拼装的母节段2的贯通孔洞23先用自来水湿润，将母节段2吊装至公节段1上方，并将母节段2的第四拼装端22对齐所述公节段1的第一拼装端11，将母节段2的贯通孔洞23对位拼装至公节段1的第一纵筋13处，将母节段2的剪力键B 4对位拼装至公节段1的剪力键A3处；

步骤二：往所述母节段2的贯通孔洞23内填充黏结材料5至溢出，并将溢出的所述黏结材料5在母节段2的第三拼装面21涂抹均匀，保证母节段2剪力键A 3处填入至少为凹槽体积的四份之一的黏结材料5；

步骤三：将另一个公节段1吊装至所述母节段2上方，另一个所述公节段1的第二拼装面12对齐所述母节段2的第三拼装面21，将另一个所述公节段1的剪力键B 4对位拼装至母节段2的剪力键A 3；

步骤四：将另一个公节段1的第一纵筋13***所述贯通孔洞23中，***贯通孔洞23的过程中通过小直径的振捣逐次棒振动纵筋来辅助***，靠节段自重将多余黏结材料5挤出；

步骤五：重复步骤一至四，直至完成所有公节段1和母节段2的拼装；

步骤六：完成所有公节段1和母节段2的拼装后，清理所有的第一环状凹槽14和第二环状凹槽25，待所述黏结材料5达到设计强度后(以时间控制)，在所有第一环状凹槽14和第二环状凹槽25处均匀涂抹环氧胶，缠绕粘贴防水卷材，所述防水卷材的缠绕宽度为第一环状凹槽14和第二环状凹槽25的高度之和，缠绕厚度小于所述第一环状凹槽14/第二环状凹槽25的深度，再涂抹封闭胶，刮补平。

以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种节段装配式墩柱的结构连接段，其特征在于，包括公节段(1)和母节段(2)；

所述公节段(1)包括第一本体(10)，所述第一本体(10)上设有第一拼装端(11)和第二拼装端(12)，所述第一本体(10)内还设有若干个第一纵筋(13)，每根所述第一纵筋(13)贯穿所述第一本体(10)，并分别从第一拼装端(11)和第二拼装端(12)伸出；

所述母节段(2)包括第二本体(20)，所述第二本体(20)上设有第三拼装端(21)和第四拼装端(22)，所述第二本体(20)的高度大于或等于所述第一纵筋(13)伸出第一拼装端(11)和第二拼装端(12)的长度之和，所述第二本体(20)内还设有若干个贯通孔洞(23)，所述贯通孔洞(23)的数量、位置、横截面尺寸与所述第一纵筋(13)相适配；

所述第一拼装端(11)和第三拼装端(21)均设有剪力键A(3)，所述第二拼装端(12)和第四拼装端(22)均设有剪力键B(4)，所述剪力键A(3)和剪力键B(4)相适配；

所述第一拼装端(11)和第二拼装端(12)均设有第一环状凹槽(14)，所述第三拼装端(21)和第四拼装端(22)均设有第二环状凹槽(25)，所述第一环状凹槽(14)和第二环状凹槽(25)的形状大小相同。

2.根据权利要求1所述的一种节段装配式墩柱的结构连接段，其特征在于，所述母节段(2)上还设有若干个第二纵筋(24)，所述第二纵筋(24)沿着所述第二本体(20)通长布置，所述第二纵筋(24)的数量等于所述第一纵筋(13)的数量，所述第二纵筋(24)的截面积等于所述第一纵筋(13)的截面积。

3.根据权利要求2所述的一种节段装配式墩柱的结构连接段，其特征在于，所述第二纵筋(24)布置在所述贯通孔洞(23)的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种节段装配式墩柱的结构连接段，其特征在于，所述贯通孔洞(23)包括螺旋配筋孔、钢管孔、波纹管孔。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种节段装配式墩柱的结构连接段，其特征在于，所述第一纵筋(13)伸出所述第一拼装端(11)的长度小于或等于伸出所述第二拼装端(12)的长度。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种节段装配式墩柱的结构连接段，其特征在于，所述第一本体(10)和第二本体(20)内还设有箍筋，所述第一环状凹槽(14)和第二环状凹槽(25)处均填充有密封材料。

Images