一種用于裝配式混凝土橋墩的外包UHPC鋼管連接件及其施工方法
一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
1.本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件及其施工方法。
背景技術(shù)：
2.裝配式混凝土橋墩，按照裝配式程度的不同，可以分為完全裝配式和部分裝配式。前者中，承臺(tái)和橋墩節(jié)段全部在工廠預(yù)制，而且橋墩施工現(xiàn)場(chǎng)不進(jìn)行任何混凝土相關(guān)的操作。因此，其承臺(tái)和橋墩節(jié)段之間、相鄰的橋墩節(jié)段之間一般僅通過鋼結(jié)構(gòu)來連接。該方式的優(yōu)點(diǎn)為施工現(xiàn)場(chǎng)的操作難度、工作量可以降至最低。但是，對(duì)于橋墩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而言，其性能是一般的，所以該方式一般適用于小型橋墩。
3.而后者中，一般僅僅是所有橋墩節(jié)段預(yù)制，或者是所有橋墩節(jié)段和承臺(tái)都預(yù)制，但是各處的連接部位，則是需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土來連接的，最終在施工操作麻煩程度和橋墩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間，取得一個(gè)較好的平衡。
4.所以，在屬于部分裝配式類型的混凝土橋墩上，承臺(tái)與橋墩節(jié)段之間的連接件，在安裝好后一般還會(huì)再澆筑一定量的混凝土，以保證更大的連接強(qiáng)度。
5.專利公告號(hào)為cn212452272u、公告日為2021.02.02的中國(guó)實(shí)用新型專利，公開了一種預(yù)制橋墩與承臺(tái)的插槽式連接結(jié)構(gòu)，包括承臺(tái)、預(yù)制橋墩，在承臺(tái)頂部中心位置用鋼板圍成一個(gè)凹槽，且在鋼板上設(shè)有縱向預(yù)留孔洞、橫向預(yù)留孔洞，預(yù)制橋墩上設(shè)有預(yù)留孔洞，且預(yù)留孔洞與縱向預(yù)留孔洞、橫向預(yù)留孔洞相對(duì)應(yīng)，用來插入超強(qiáng)螺栓使其連成整體，最后，在凹槽內(nèi)的縫隙處填充水泥砂漿。
6.該橋墩與承臺(tái)的連接結(jié)構(gòu)，就屬于部分裝配式類型，但是其在使用過程中，就至少還存在以下2個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上的不足之處。換言之，即為本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。
7.第一、對(duì)于水泥砂漿而言，其只能加固凹槽和橋墩，不能加固連接凹槽和承臺(tái)，因此其“部分裝配式”的優(yōu)點(diǎn)沒有充分體現(xiàn)，砂漿的添加不能顯著提高橋墩的結(jié)構(gòu)整體性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
8.第二、連接件本質(zhì)上僅僅是凹槽加上超強(qiáng)螺栓，因此橋墩一旦受到橫向沖擊力，則應(yīng)力全部集中在矩形框架樣式的凹槽，和若干個(gè)超強(qiáng)螺栓上，前者容易破裂、后者容易彎曲，因此其連接結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單了，連接強(qiáng)度也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
9.所以綜上所述，現(xiàn)在急需一種連接強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜度適中，而且可以充分發(fā)揮混凝土高強(qiáng)度連接效果的連接件，以用在裝配式混凝土橋墩的承臺(tái)和節(jié)段之間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
10.本發(fā)明提供一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其能通過在鋼管單元上設(shè)置鋼筋籠單元、上uhpc層單元，以及開孔鋼板單元的方式，保證在承臺(tái)和橋墩節(jié)段之間，提供更加高強(qiáng)度、更加穩(wěn)定的連接效果。
11.此外，本發(fā)明還提供一種上述連接件的施工方法，包括制備施工步驟和使用施工步驟。
12.本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是：一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，結(jié)構(gòu)包括單獨(dú)用于內(nèi)部澆筑混凝土，或用于內(nèi)部和承臺(tái)同步澆筑混凝土的鋼管單元，設(shè)置在所述鋼管單元內(nèi)，并用于連接橋墩節(jié)段和承臺(tái)的鋼筋籠單元，設(shè)置在所述鋼管單元外環(huán)面上的上uhpc層單元，以及設(shè)置在所述鋼管單元外環(huán)面上，并用于連接承臺(tái)的開孔鋼板單元。
13.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述鋼管單元包括圓形管體，以及設(shè)置在所述圓形管體上端面上，并用于連接所述鋼筋籠單元和橋墩節(jié)段、澆筑混凝土的端頭開口。
14.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述鋼筋籠單元包括設(shè)置在所述圓形管體內(nèi)，且上下兩端分別連接橋墩節(jié)段和承臺(tái)上的豎向鋼筋的縱筋，設(shè)置在所述縱筋上的環(huán)向鋼筋，以及設(shè)置在所述環(huán)向鋼筋上的徑向連接筋。
15.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述鋼筋籠單元還包括設(shè)置在所述縱筋上，并用于在所述端頭開口上進(jìn)行懸掛定位、給開口段混凝土提供剪力鍵功能的上部橫向鋼筋。
16.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述上uhpc層單元包括設(shè)置在所述圓形管體外環(huán)面上的剪力鍵，以及設(shè)置在所述圓形管體外環(huán)面上，且覆蓋所有所述剪力鍵的環(huán)形uhpc層。
17.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述開孔鋼板單元包括設(shè)置在所述圓形管體外環(huán)面上的凸出板，以及設(shè)置在所述凸出板上，并用于插接承臺(tái)的鋼筋的板體開孔。
18.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述圓形管體外環(huán)面上設(shè)有位于所述上uhpc層單元和開孔鋼板單元之間，并用于連接承臺(tái)的鋼筋的定位鋼筋。
19.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述縱筋包括豎向錯(cuò)位，并用于錯(cuò)縫連接的低位縱筋和高位縱筋。
20.一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件的施工方法，包括制備施工步驟和使用施工步驟，所述制備施工步驟中，所述鋼筋籠單元在所述端頭開口上焊接固定。
21.進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述使用施工步驟中，在所述端頭開口處先澆筑混凝土，直至與所述端頭開口內(nèi)底面平齊，再澆筑uhpc，以用于形成所述開口段混凝土。
附圖說明
22.圖1為本發(fā)明中連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
23.圖2為本發(fā)明中承臺(tái)的上表面高度示意圖。
24.圖3為本發(fā)明中端頭開口的位置結(jié)構(gòu)示意圖。
25.圖4為本發(fā)明中開口段混凝土的位置結(jié)構(gòu)示意圖。
26.圖5為本發(fā)明中鋼筋籠單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
27.圖6為本發(fā)明中鋼管單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
28.附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的含義如下。
29.承臺(tái)a、橋墩節(jié)段b、開口段混凝土c、承臺(tái)鋼筋d、承臺(tái)上表面e、普通混凝土f。
30.鋼管單元1、鋼筋籠單元2、上uhpc層單元3、開孔鋼板單元4。
31.圓形管體101、端頭開口102、縱筋201、環(huán)向鋼筋202、徑向連接筋203、上部橫向鋼筋204、剪力鍵301、環(huán)形uhpc層302、凸出板401、板體開孔402、定位鋼筋5。
具體實(shí)施方式
32.以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。
33.如附圖1-6所示，一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，結(jié)構(gòu)包括單獨(dú)用于內(nèi)部澆筑混凝土，或用于內(nèi)部和承臺(tái)a同步澆筑混凝土的鋼管單元1，設(shè)置在所述鋼管單元1內(nèi)，并用于連接橋墩節(jié)段b和承臺(tái)a的鋼筋籠單元2，設(shè)置在所述鋼管單元1外環(huán)面上的上uhpc層單元3，以及設(shè)置在所述鋼管單元1外環(huán)面上，并用于連接承臺(tái)a的開孔鋼板單元4。
34.在本實(shí)施例中，承臺(tái)a可以預(yù)制，也可以與所述鋼管單元1一起現(xiàn)澆混凝土，其使用普通混凝土f，有別于超高性能混凝土uhpc。
35.此外，該連接件與最下方的一個(gè)橋墩節(jié)段b之間，有鋼筋捆扎或焊接的作用，又有現(xiàn)澆uhpc的連接作用，而該連接件與承臺(tái)a之間，也是相類似的高強(qiáng)度連接效果，包括：普通混凝土f整體的現(xiàn)澆連接、開孔鋼板單元4處插接承臺(tái)鋼筋d，鋼筋籠單元2也是與承臺(tái)鋼筋d捆扎或焊接。
36.最終，保證該連接件可以提供整體性更好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更大的連接效果。
37.所述鋼管單元1包括圓形管體101，以及設(shè)置在所述圓形管體101上端面上，并用于連接所述鋼筋籠單元2和橋墩節(jié)段b、澆筑混凝土的端頭開口102。
38.在本實(shí)施例中，所述端頭開口102從所述圓形管體101的上端面向下開設(shè)，開設(shè)區(qū)域?qū)?yīng)圓心角度數(shù)為30-60
°
，尺寸不宜過大，保證所述鋼筋籠單元2上端處的鋼筋連接動(dòng)作、uhpc澆筑動(dòng)作可以順利進(jìn)行即可。
39.所述鋼筋籠單元2包括設(shè)置在所述圓形管體101內(nèi)，且上下兩端分別連接橋墩節(jié)段b和承臺(tái)a上的豎向鋼筋的縱筋201，設(shè)置在所述縱筋201上的環(huán)向鋼筋202，以及設(shè)置在所述環(huán)向鋼筋202上的徑向連接筋203。
40.在本實(shí)施例中，所述縱筋201的上端焊接或捆扎橋墩節(jié)段b的露出鋼筋的下部，所述縱筋201的下端焊接或捆扎承臺(tái)a上同樣是露出的承臺(tái)鋼筋d，保證該連接件具有最基礎(chǔ)的鋼筋連接效果。
41.此外，所述縱筋201再加上環(huán)向鋼筋202和徑向連接筋203，保證所述圓形管體101內(nèi)、鋼筋籠單元2上的混凝土具有一個(gè)充分的高強(qiáng)度鋼筋骨架。
42.所述鋼筋籠單元2還包括設(shè)置在所述縱筋201上，并用于在所述端頭開口102上進(jìn)行懸掛定位、給開口段混凝土c提供剪力鍵功能的上部橫向鋼筋204。
43.在本實(shí)施例中，所述上部橫向鋼筋204的作用至少有以下2個(gè)。
44.第一、連接件安裝、澆筑時(shí)都是豎直的，而所述圓形管體101長(zhǎng)度、鋼筋籠單元2長(zhǎng)度都是按需預(yù)設(shè)的，因此所述鋼筋籠單元2在圓形管體101內(nèi)是具有唯一的指定安裝位置的。
45.如果所述鋼筋籠單元2偏高或偏低，都會(huì)導(dǎo)致至少或上或下一次的鋼筋不能充分焊接或捆扎，因此所述上部橫向鋼筋204可以給整個(gè)所述鋼筋籠單元2進(jìn)行豎向安裝高度的定位，保證所述鋼筋籠單元2只可能位于合適的預(yù)設(shè)位置。
46.第二、在所述端頭開口102的高度范圍內(nèi)，需要最后澆筑uhpc，以保證充分的固定連接強(qiáng)度。此時(shí)該處內(nèi)側(cè)的uhpc，由所述縱筋201、環(huán)向鋼筋202以及環(huán)向鋼筋202提供鋼筋骨架，但是所述端頭開口102正上方，即相對(duì)外側(cè)的uhpc，是沒有鋼筋骨架的，因此強(qiáng)度就會(huì)
降低。
47.所以最后設(shè)置所述上部橫向鋼筋204，給開口段混凝土c外側(cè)部分，提供等同于剪力鍵或鋼筋骨架的功能，保證外側(cè)的uhpc也能高強(qiáng)度固化和支撐。
48.所述上uhpc層單元3包括設(shè)置在所述圓形管體101外環(huán)面上的剪力鍵301，以及設(shè)置在所述圓形管體101外環(huán)面上，且覆蓋所有所述剪力鍵301的環(huán)形uhpc層302。
49.在本實(shí)施例中，所述剪力鍵301可以增大所述環(huán)形uhpc層302在所述圓形管體101外環(huán)面上的牢固程度，所述環(huán)形uhpc層302又可以直接強(qiáng)化所述圓形管體101的徑向向內(nèi)加固效果，增大所述圓形管體101裂開的難度。
50.所述開孔鋼板單元4包括設(shè)置在所述圓形管體101外環(huán)面上的凸出板401，以及設(shè)置在所述凸出板401上，并用于插接承臺(tái)a的鋼筋的板體開孔402。
51.在本實(shí)施例中，所述板體開孔402處穿過承臺(tái)鋼筋d中的橫向鋼筋部分，保證連接件與承臺(tái)之間具有充分的鋼筋連接效果。
52.所述圓形管體101外環(huán)面上設(shè)有位于所述上uhpc層單元3和開孔鋼板單元4之間，并用于連接承臺(tái)a的鋼筋的定位鋼筋5。
53.在本實(shí)施例中，承臺(tái)a在澆筑時(shí)，以承臺(tái)上表面e 高度超過所述定位鋼筋5為準(zhǔn)，保證連接件與承臺(tái)a之間充分的混凝土連接效果，此時(shí)承臺(tái)a的混凝土也接觸、連接所述環(huán)形uhpc層302了，這樣就可以進(jìn)一步提升連接件的整體連接強(qiáng)度。
54.所述縱筋201包括豎向錯(cuò)位，并用于錯(cuò)縫連接的低位縱筋和高位縱筋。
55.在本實(shí)施例中，所述縱筋201的上部用于連接橋墩節(jié)段b的鋼筋的露出下部，所述縱筋201的下部用于連接承臺(tái)鋼筋d，這兩個(gè)連接之處都采用錯(cuò)縫連接的方式，即連接位置有高有低，即可保證橋墩受力時(shí)，應(yīng)力不會(huì)全部集中在相對(duì)薄弱的焊接區(qū)域，最終可以適當(dāng)提高鋼筋連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
56.一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件的施工方法，包括制備施工步驟和使用施工步驟，所述制備施工步驟中，所述鋼筋籠單元2在所述端頭開口102上焊接固定。
57.在本實(shí)施例中，所述鋼筋籠單元2的上部橫向鋼筋204，直接焊接固定在所述端頭開口102的內(nèi)底面、內(nèi)側(cè)面上，保證普通混凝土f在大量澆筑時(shí)，所述鋼筋籠單元2不會(huì)發(fā)生有害移位，這是十分必要的。
58.所述使用施工步驟中，在所述端頭開口102處先澆筑混凝土，直至與所述端頭開口102內(nèi)底面平齊，再澆筑uhpc，以用于形成所述開口段混凝土c。
59.在本實(shí)施例中，上述混凝土指的就是普通混凝土f，當(dāng)承臺(tái)a預(yù)制時(shí)，普通混凝土f只需澆筑填滿承臺(tái)a上的凹槽以及圓形管體101內(nèi)部，而當(dāng)承臺(tái)a也是現(xiàn)澆時(shí)，普通混凝土f需要填滿所述端頭開口102內(nèi)底面以下的所有區(qū)域。
60.此外，所述圓形管體101在所述端頭開口102處，本身就是結(jié)構(gòu)整體性被破壞的，所以采用強(qiáng)度更高的uhpc進(jìn)行補(bǔ)償，即可保證連接件與橋墩節(jié)段b之間充分連接固定。
61.最后，本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)。
62.第一、該連接件采用“部分裝配式”的方法，保證混凝土的現(xiàn)澆工作量相對(duì)較少，而且向上連接橋墩節(jié)段、向下連接承臺(tái)都能充分、高強(qiáng)度地連接。
63.第二、提供多種相互配合的整體連接方式，包括鋼筋捆扎或焊接、混凝土連接、鋼
筋插接等，進(jìn)一步強(qiáng)化連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
64.第三、鋼筋籠單元2在所述鋼管單元1內(nèi)，具有定位安裝效果、位置角度不易傾斜，保證連接件自身澆筑固化后的結(jié)構(gòu)均勻性、穩(wěn)定性。
65.第四、連接件上下兩端的縱筋201，全部采用錯(cuò)縫方式進(jìn)行捆扎或焊接，保證其連接部位相對(duì)分散，不易在連接部分集中應(yīng)力而相對(duì)輕易地?cái)嗔选?br/>66.上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在所述技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種修改。這些都是不具有創(chuàng)造性的修改，只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
技術(shù)特征：
1.一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：結(jié)構(gòu)包括單獨(dú)用于內(nèi)部澆筑混凝土，或用于內(nèi)部和承臺(tái)（a）同步澆筑混凝土的鋼管單元（1），設(shè)置在所述鋼管單元（1）內(nèi)，并用于連接橋墩節(jié)段（b）和承臺(tái)（a）的鋼筋籠單元（2），設(shè)置在所述鋼管單元（1）外環(huán)面上的上uhpc層單元（3），以及設(shè)置在所述鋼管單元（1）外環(huán)面上，并用于連接承臺(tái)（a）的開孔鋼板單元（4）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：所述鋼管單元（1）包括圓形管體（101），以及設(shè)置在所述圓形管體（101）上端面上，并用于連接所述鋼筋籠單元（2）和橋墩節(jié)段（b）、澆筑混凝土的端頭開口（102）。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：所述鋼筋籠單元（2）包括設(shè)置在所述圓形管體（101）內(nèi)，且上下兩端分別連接橋墩節(jié)段（b）和承臺(tái)（a）上的豎向鋼筋的縱筋（201），設(shè)置在所述縱筋（201）上的環(huán)向鋼筋（202），以及設(shè)置在所述環(huán)向鋼筋（202）上的徑向連接筋（203）。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：所述鋼筋籠單元（2）還包括設(shè)置在所述縱筋（201）上，并用于在所述端頭開口（102）上進(jìn)行懸掛定位、給開口段混凝土（c）提供剪力鍵功能的上部橫向鋼筋（204）。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：所述上uhpc層單元（3）包括設(shè)置在所述圓形管體（101）外環(huán)面上的剪力鍵（301），以及設(shè)置在所述圓形管體（101）外環(huán)面上，且覆蓋所有所述剪力鍵（301）的環(huán)形uhpc層（302）。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：所述開孔鋼板單元（4）包括設(shè)置在所述圓形管體（101）外環(huán)面上的凸出板（401），以及設(shè)置在所述凸出板（401）上，并用于插接承臺(tái)（a）的鋼筋的板體開孔（402）。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：所述圓形管體（101）外環(huán)面上設(shè)有位于所述上uhpc層單元（3）和開孔鋼板單元（4）之間，并用于連接承臺(tái)（a）的鋼筋的定位鋼筋（5）。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件，其特征在于：所述縱筋（201）包括豎向錯(cuò)位，并用于錯(cuò)縫連接的低位縱筋和高位縱筋。9.一種如權(quán)利要求4所述的用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件的施工方法，包括制備施工步驟和使用施工步驟，其特征在于：所述制備施工步驟中，所述鋼筋籠單元（2）在所述端頭開口（102）上焊接固定。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于裝配式混凝土橋墩的外包uhpc鋼管連接件的施工方法，其特征在于：所述使用施工步驟中，在所述端頭開口（102）處先澆筑混凝土，直至與所述端頭開口（102）內(nèi)底面平齊，再澆筑uhpc，以用于形成所述開口段混凝土（c）。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于裝配式混凝土橋墩的外包UHPC鋼管連接件及其施工方法。本發(fā)明提供一種用于裝配式混凝土橋墩的外包UHPC鋼管連接件，其能通過在鋼管單元上設(shè)置鋼筋籠單元、上UHPC層單元，以及開孔鋼板單元的方式，保證在承臺(tái)和橋墩節(jié)段之間，提供更加高強(qiáng)度、更加穩(wěn)定的連接效果。此外，本發(fā)明還提供一種上述連接件的施工方法，包括制備施工步驟和使用施工步驟。包括制備施工步驟和使用施工步驟。包括制備施工步驟和使用施工步驟。
