一種采用外包UHPC鋼管連接的裝配式混凝土橋墩及其施工方法
一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩及其施工方法
技術領域
1.本發明屬于橋梁工程技術領域，尤其涉及一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩及其施工方法。
背景技術：
2.裝配式混凝土橋墩，其結構特點是至少所有橋墩節段都是在工廠預制的。因此，在施工現場一般僅需：1、連接承臺和底部橋墩節段；2、依次連接剩余所有橋墩節段。而在目前裝配式混凝土橋墩行業中，橋墩節段之間的連接技術相對成熟。換言之，承臺與底部橋墩節段之間連接結構的強度，是裝配式混凝土橋墩質量的關鍵。
3.底部橋墩節段與承臺的拼裝方法，最常見的就是插槽式連接。該方法的大體步驟為：首先、底部橋墩節段的下端面上專門設置錨固板，承臺上預留安裝槽，并露出錨固桿；其次，底部橋墩節段插入安裝槽，錨固桿插入錨固板并擰緊；最后，安裝槽內再填滿混凝土，整個拼裝連接過程就全部完成了。
4.專利公告號為cn206941372u、公告日為2018.01.30的中國實用新型專利，公開了一種啞鈴型鋼管混凝土組合橋墩及與承臺的連接結構，包括由兩個圓形鋼管及焊接于兩個圓鋼管之間的雙層鋼板構成的啞鈴型鋼管，其底部焊接有端板、內部填充有混凝土，橋墩與承臺之間采用灌漿波紋套筒埋入式連接。
5.該實用新型專利中的橋墩與承臺連接結構，由端板的錨固功能和灌漿波紋套筒的環向支撐功能，來保證基本的連接強度。
6.但是，該連接結構存在的最大一個缺陷，即本發明所要解決的技術問題，就是：橋墩的連接部位全部在下端頭上，受力過于集中，因此連接強度、結構整體性都不高，橋墩一旦受到較大橫向沖擊時，該連接部位就容易斷裂、解體。
7.所以綜上所述，現在急需一種底部橋墩與承臺之間的安裝結構受力區域相對分散、連接強度更大、不易斷裂的高強度裝配式混凝土橋墩。
技術實現要素：
8.本發明提供一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其能通過在開槽承臺單元上設置底部節段單元、外包uhpc鋼管單元，以及錨固件單元的方式，使得裝配式混凝土橋墩中，節段與承臺之間的連接結構強度更大，受力部位更加分散，橋墩整體抗沖擊能力更強。
9.此外，本發明還提供一種上述裝配式混凝土橋墩的施工方法，依次包括以下步驟：s1、制得外包uhpc鋼管單元；s2、在外包uhpc鋼管單元內，布置鋼筋籠、澆筑混凝土，固化形成底部節段單元，得到完整的橋墩節段；s3、通過布置鋼筋籠、澆筑混凝土的方式，制得開槽
承臺單元；s4、先起吊橋墩節段，再在開槽承臺單元上插接橋墩節段，得到橋墩主體；s5、最后在橋墩主體上擰緊、澆筑形成錨固件單元，單個橋墩節段樣式的裝配式混凝土橋墩的施工方法全部完成，最終保證該裝配式混凝土橋墩得以高效施工制得。
10.本發明解決上述問題采用的技術方案是：一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，結構包括開槽承臺單元，插接設置在所述開槽承臺單元上的底部節段單元，套接設置在所述底部節段單元上，且與所述開槽承臺單元插接的外包uhpc鋼管單元，以及設置在所述開槽承臺單元上，并用于安裝所述外包uhpc鋼管單元的錨固件單元。
11.進一步優選的技術方案在于：所述開槽承臺單元包括承臺主體，設置在所述承臺主體上表面上，并用于設置所述錨固件單元的高位槽，設置在所述高位槽內底面上，并用于插入所述底部節段單元的低位槽，以及設置在所述承臺主體上，且在所述高位槽內上端露出，并用于插接所述外包uhpc鋼管單元的錨固桿。
12.進一步優選的技術方案在于：所述底部節段單元包括下端插入所述低位槽的節段主體，以及設置在所述節段主體上，且上端露出，并用于連接上部橋墩節段的節段鋼筋。
13.進一步優選的技術方案在于：所述外包uhpc鋼管單元包括套接設置在所述節段主體上的鋼管，設置在所述鋼管外環面上，并用于插接所述錨固桿上的開孔圓環，以及設置在所述鋼管外環面和開孔圓環上表面上的環形uhpc層。
14.進一步優選的技術方案在于：所述外包uhpc鋼管單元還包括設置在所述鋼管內外環形面上，并分別用于加固連接所述節段主體和環形uhpc層的剪力鍵。
15.進一步優選的技術方案在于：所述外包uhpc鋼管單元還包括設置在所述環形uhpc層內的環向鋼筋。
16.進一步優選的技術方案在于：所述錨固件單元包括設置在所述錨固桿上的錨固螺母，以及設置在所述高位槽內，并用于覆蓋所述錨固桿和錨固螺母的防銹層。
17.進一步優選的技術方案在于：所述開槽承臺單元還包括設置在所述承臺主體上，且在所述低位槽內底面上露出的承臺鋼筋；所述底部節段單元還包括設置在所述外包uhpc鋼管單元內，且位于所述節段主體下方位置處，并用于容納所述承臺鋼筋的內縮區，以及設置在所述節段主體上，并在連接、澆筑所述節段鋼筋時，用于向所述內縮區處添加混凝土的豎向孔道。
18.進一步優選的技術方案在于：所述底部節段單元還包括設置在所述節段主體內，并用于連接所述節段鋼筋的第二環向鋼筋，所述豎向孔道設置在徑向相鄰兩圈所述第二環向鋼筋之間。
19.一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩的施工方法，依次包括以下步驟：s1、通過鋼材焊接的方式，制得所述外包uhpc鋼管單元；s2、在所述外包uhpc鋼管單元內，布置鋼筋籠、澆筑混凝土，固化形成所述底部節段單元，得到完整的橋墩節段；s3、通過布置鋼筋籠、澆筑混凝土的方式，制得所述開槽承臺單元；s4、先起吊所述橋墩節段，再在所述開槽承臺單元上插接所述橋墩節段，得到橋墩主體；s5、最后在所述橋墩主體上擰緊、澆筑形成所述錨固件單元，單個所述橋墩節段樣
式的裝配式混凝土橋墩的施工方法全部完成。
附圖說明
20.圖1為本發明中裝配式混凝土橋墩的結構示意圖。
21.圖2為本發明中開槽承臺單元的結構示意圖。
22.圖3為本發明中外包uhpc鋼管單元的位置結構示意圖。
23.圖4為本發明中節段鋼筋的位置結構示意圖。
24.圖5為本發明中錨固件單元的位置結構示意圖。
25.圖6為本發明中承臺鋼筋和內縮區的位置結構示意圖。
26.圖7為本發明中錨固桿、承臺鋼筋在俯視角度下的位置示意圖。
27.圖8為本發明中豎向孔道的位置結構示意圖。
28.附圖中，各標號所代表的含義如下。
29.開槽承臺單元1、底部節段單元2、外包uhpc鋼管單元3、錨固件單元4；承臺主體101、高位槽102、低位槽103、錨固桿104、節段主體201、節段鋼筋202、鋼管301、開孔圓環302、環形uhpc層303、剪力鍵304、環向鋼筋305、錨固螺母401、防銹層402、承臺鋼筋105、內縮區203、豎向孔道204、第二環向鋼筋205。
具體實施方式
30.以下所述僅為本發明的較佳實施例，并非對本發明的范圍進行限定。
31.如附圖1-8所示，一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，結構包括開槽承臺單元1，插接設置在所述開槽承臺單元1上的底部節段單元2，套接設置在所述底部節段單元2上，且與所述開槽承臺單元1插接的外包uhpc鋼管單元3，以及設置在所述開槽承臺單元1上，并用于安裝所述外包uhpc鋼管單元3的錨固件單元4。
32.在本實施例中，該裝配式混凝土橋墩想要提升結構強度，可以從3個方面入手：第一、提升承臺自身強度；第二、提升節段自身強度；第三、提升承臺和節段連接結構的強度。
33.其中，所述開槽承臺單元1包括自身內部的鋼筋網籠結構，其強度夠用，所述底部節段單元2不僅有內部的鋼筋網籠，還有外部的所述外包uhpc鋼管單元3，其強度得以進一步提升，而最重要的第三點，靠的是所述底部節段單元2先與所述開槽承臺單元1插接，再依靠所述外包uhpc鋼管單元3來進行中部、大范圍的連接受力。
34.最后的效果是，所述底部節段單元2受到橫向沖擊時，相較于現有的僅下端螺接式橋墩節段，其更加不易傾倒、斷裂、解體。
35.所以，所述外包uhpc鋼管單元3是至關重要的，其既可以加固所述底部節段單元2自身，又可以優化節段與承臺之間的連接結構。
36.所述開槽承臺單元1包括承臺主體101，設置在所述承臺主體101上表面上，并用于設置所述錨固件單元4的高位槽102，設置在所述高位槽102內底面上，并用于插入所述底部節段單元2的低位槽103，以及設置在所述承臺主體101上，且在所述高位槽102內上端露出，并用于插接所述外包uhpc鋼管單元3的錨固桿104。
37.在本實施例中，所述錨固桿104即為承臺鋼筋網籠的部分縱向鋼筋，其上設有螺紋。另一方面，承臺鋼筋網籠在所述高位槽102、低位槽103處適當分開，或選用圓形鋼筋，保
證給槽口位置留出空間。
38.其中，所述高位槽102、低位槽103均為圓形槽，圓心位置豎向對齊，所述錨固桿104為5-10個，在所述高位槽102上均勻排成一圈。
39.所述底部節段單元2包括下端插入所述低位槽103的節段主體201，以及設置在所述節段主體201上，且上端露出，并用于連接上部橋墩節段的節段鋼筋202。
40.在本實施例中，所述節段鋼筋202即為節段鋼筋網籠中的縱向鋼筋，而對于非底部的絕大多數橋墩節段而言，其所述節段鋼筋202的上下兩端都需要露出，以用于連接相鄰橋墩節段的所述節段鋼筋202。
41.此外，所述節段鋼筋網籠主要包括縱向鋼筋、水平的圓形鋼筋，以及徑向連接鋼筋，所述節段主體201即為橋墩節段澆筑用的混凝土。
42.所述外包uhpc鋼管單元3包括套接設置在所述節段主體201上的鋼管301，設置在所述鋼管301外環面上，并用于插接所述錨固桿104上的開孔圓環302，以及設置在所述鋼管301外環面和開孔圓環302上表面上的環形uhpc層303。
43.在本實施例中，所述uhpc指的是現有的超高性能混凝土，其澆筑一圈，與所述鋼管301一起，可以套住所述底部節段單元2，給所述底部節段單元2提供一個徑向向內的保護力。
44.此外，所述開孔圓環302在所述鋼管301的相對中部位置，而不是端頭處，保證所述開槽承臺單元1對底部節段單元2的拉結作用力具有相對更大的分布區域，降低所述底部節段單元2形變或破裂的概率。
45.所述外包uhpc鋼管單元3還包括設置在所述鋼管301內外環形面上，并分別用于加固連接所述節段主體201和環形uhpc層303的剪力鍵304。
46.在本實施例中，所述剪力鍵304包括內外兩圈，用于整體加固節段主體201、鋼管301、環形uhpc層303這三者。
47.所述外包uhpc鋼管單元3還包括設置在所述環形uhpc層303內的環向鋼筋305。
48.在本實施例中，所述環向鋼筋305可以適當提高所述環形uhpc層303的結構強度。
49.所述錨固件單元4包括設置在所述錨固桿104上的錨固螺母401，以及設置在所述高位槽102內，并用于覆蓋所述錨固桿104和錨固螺母401的防銹層402。
50.在本實施例中，所述防銹層402的材質為uhpc或環氧砂漿，保證所述錨固螺母401和錨固桿104不會露出即可，最好是以平齊的方式，完全填補所述高位槽102。
51.所述開槽承臺單元1還包括設置在所述承臺主體101上，且在所述低位槽103內底面上露出的承臺鋼筋105；所述底部節段單元2還包括設置在所述外包uhpc鋼管單元3內，且位于所述節段主體201下方位置處，并用于容納所述承臺鋼筋105的內縮區203，以及設置在所述節段主體201上，并在連接、澆筑所述節段鋼筋202時，用于向所述內縮區203處添加混凝土的豎向孔道204。
52.在本實施例中，所述承臺鋼筋105與錨固桿104本質上都是承臺鋼筋網籠的縱向鋼筋，無非是前者更加居中、更加短，而后者又獨有螺紋段。
53.此外，裝配式混凝土橋墩不可能只有一個橋墩節段，所述節段鋼筋202上端本身就是需要現澆混凝土，來連接另一個橋墩節段的，因此混凝土在所述豎向孔道204處先澆筑，直至填滿所述內縮區203和豎向孔道204，最后再澆筑所述節段鋼筋202上端處。
54.因此，對于所述底部節段單元2和開槽承臺單元1而言，又增加了一個混凝土澆筑連接效果。
55.所述底部節段單元2還包括設置在所述節段主體201內，并用于連接所述節段鋼筋202的第二環向鋼筋205，所述豎向孔道204設置在徑向相鄰兩圈所述第二環向鋼筋205之間。
56.在本實施例中，所述豎向孔道204內沒有露出鋼筋，因此設置在徑向相鄰兩圈所述第二環向鋼筋205之間，保證所述豎向孔道204也不會顯著降低所述底部節段單元2自身的結構強度。
57.此外，所述豎向孔道204不是后期開鑿出來的，而是在澆筑所述節段主體201時，設置一圈網格布，預留一個圓形孔道。
58.一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩的施工方法，依次包括以下步驟：s1、通過鋼材焊接的方式，制得所述外包uhpc鋼管單元3；s2、在所述外包uhpc鋼管單元3內，布置鋼筋籠、澆筑混凝土，固化形成所述底部節段單元2，得到完整的橋墩節段；s3、通過布置鋼筋籠、澆筑混凝土的方式，制得所述開槽承臺單元1；s4、先起吊所述橋墩節段，再在所述開槽承臺單元1上插接所述橋墩節段，得到橋墩主體；s5、最后在所述橋墩主體上擰緊、澆筑形成所述錨固件單元4，單個所述橋墩節段樣式的裝配式混凝土橋墩的施工方法全部完成。
59.在本實施例的s1中，內外各一圈的所述剪力鍵304、開孔圓環302需要在所述鋼管301上焊接，所述環向鋼筋305再支模固定，最終澆筑形成所述環形uhpc層303。
60.s2中，節段的鋼筋籠在制作時，要留出足夠錯位、露出長度的縱筋，即節段鋼筋202。
61.最后，本實施例具有以下優點。
62.第一、底部節段與承臺之間的連接關系，至少包括三個：兩者自身插接、靠所述外包uhpc鋼管單元3拉結、靠所述內縮區203處的混凝土和承臺鋼筋105連接為整體。因此，該橋墩在橫向受力沖擊時，橋墩節段不易傾倒、變形、破裂、解體，結構強度相對較大，結構完整度相對更好。
63.第二、該裝配式混凝土橋墩本質上通過局部裝配式的方法，在現澆工作量相對較少的前提下，保證該橋墩具有相對較高的結構強度。
64.第三、對于所述外包uhpc鋼管單元3而言，其既可以直接加固所述底部節段單元2，又可以給節段和承臺的連接結構提供一個相對居中、受力面積足夠大的拉結位置，保證所述底部節段單元2不易傾倒。
65.第四、所述底部節段單元2自身與開槽承臺單元1之間，既有一開始的插接效果，又有后續的混凝土澆筑連接成整體的效果，保證即使沒有所述外包uhpc鋼管單元3，所述底部節段單元2也能長期穩定支撐。
66.第五、所述外包uhpc鋼管單元3在所述底部節段單元2上安裝穩固，徑向加固效果充分，使得所述底部節段單元2不易徑向崩開、破裂。
67.上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明不限于上述實施方式，在所述技術領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種修改。這些都是不具有創造性的修改，只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。
技術特征：
1.一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：結構包括開槽承臺單元（1），插接設置在所述開槽承臺單元（1）上的底部節段單元（2），套接設置在所述底部節段單元（2）上，且與所述開槽承臺單元（1）插接的外包uhpc鋼管單元（3），以及設置在所述開槽承臺單元（1）上，并用于安裝所述外包uhpc鋼管單元（3）的錨固件單元（4）。2.根據權利要求1所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述開槽承臺單元（1）包括承臺主體（101），設置在所述承臺主體（101）上表面上，并用于設置所述錨固件單元（4）的高位槽（102），設置在所述高位槽（102）內底面上，并用于插入所述底部節段單元（2）的低位槽（103），以及設置在所述承臺主體（101）上，且在所述高位槽（102）內上端露出，并用于插接所述外包uhpc鋼管單元（3）的錨固桿（104）。3.根據權利要求2所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述底部節段單元（2）包括下端插入所述低位槽（103）的節段主體（201），以及設置在所述節段主體（201）上，且上端露出，并用于連接上部橋墩節段的節段鋼筋（202）。4.根據權利要求3所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述外包uhpc鋼管單元（3）包括套接設置在所述節段主體（201）上的鋼管（301），設置在所述鋼管（301）外環面上，并用于插接所述錨固桿（104）上的開孔圓環（302），以及設置在所述鋼管（301）外環面和開孔圓環（302）上表面上的環形uhpc層（303）。5.根據權利要求4所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述外包uhpc鋼管單元（3）還包括設置在所述鋼管（301）內外環形面上，并分別用于加固連接所述節段主體（201）和環形uhpc層（303）的剪力鍵（304）。6.根據權利要求4所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述外包uhpc鋼管單元（3）還包括設置在所述環形uhpc層（303）內的環向鋼筋（305）。7.根據權利要求4所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述錨固件單元（4）包括設置在所述錨固桿（104）上的錨固螺母（401），以及設置在所述高位槽（102）內，并用于覆蓋所述錨固桿（104）和錨固螺母（401）的防銹層（402）。8.根據權利要求3所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述開槽承臺單元（1）還包括設置在所述承臺主體（101）上，且在所述低位槽（103）內底面上露出的承臺鋼筋（105）；所述底部節段單元（2）還包括設置在所述外包uhpc鋼管單元（3）內，且位于所述節段主體（201）下方位置處，并用于容納所述承臺鋼筋（105）的內縮區（203），以及設置在所述節段主體（201）上，并在連接、澆筑所述節段鋼筋（202）時，用于向所述內縮區（203）處添加混凝土的豎向孔道（204）。9.根據權利要求8所述的一種采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩，其特征在于：所述底部節段單元（2）還包括設置在所述節段主體（201）內，并用于連接所述節段鋼筋（202）的第二環向鋼筋（205），所述豎向孔道（204）設置在徑向相鄰兩圈所述第二環向鋼筋（205）之間。10.一種如權利要求1所述的采用外包uhpc鋼管連接的裝配式混凝土橋墩的施工方法，其特征在于依次包括以下步驟：s1、通過鋼材焊接的方式，制得所述外包uhpc鋼管單元（3）；s2、在所述外包uhpc鋼管單元（3）內，布置鋼筋籠、澆筑混凝土，固化形成所述底部節段單元（2），得到完整的橋墩節段；
s3、通過布置鋼筋籠、澆筑混凝土的方式，制得所述開槽承臺單元（1）；s4、先起吊所述橋墩節段，再在所述開槽承臺單元（1）上插接所述橋墩節段，得到橋墩主體；s5、最后在所述橋墩主體上擰緊、澆筑形成所述錨固件單元（4），單個所述橋墩節段樣式的裝配式混凝土橋墩的施工方法全部完成。
技術總結
本發明屬于橋梁工程技術領域，尤其涉及一種采用外包UHPC鋼管連接的裝配式混凝土橋墩及其施工方法。本發明通過在開槽承臺單元上設置底部節段單元、外包UHPC鋼管單元，以及錨固件單元的方式，使得裝配式混凝土橋墩中，節段與承臺之間的連接結構強度更大，受力部位更加分散，橋墩整體抗沖擊能力更強。此外，本發明還提供一種上述裝配式混凝土橋墩的施工方法，保證該裝配式混凝土橋墩得以高效施工制得。證該裝配式混凝土橋墩得以高效施工制得。證該裝配式混凝土橋墩得以高效施工制得。
