節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式的制作方法
【專(zhuān)利摘要】節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，橋墩由預(yù)制節(jié)段拼裝組成，承臺(tái)與基礎(chǔ)鉸接。橋墩的各節(jié)段除和蓋梁相接的最上端，和承臺(tái)相接的最下端外，中間各個(gè)節(jié)段的形狀尺寸均相同。中間的橋墩預(yù)制段上部斜截面放坡并挖空成凹槽即預(yù)制節(jié)段凹槽，底部做成相應(yīng)形狀的凸出即預(yù)制節(jié)段凸槽，預(yù)制節(jié)段凹槽與預(yù)制節(jié)段凸槽可實(shí)現(xiàn)上下橋墩預(yù)制段的拼接，形成節(jié)段橋墩的接觸連接面。橋墩底部與承臺(tái)固結(jié)，上部與蓋梁固結(jié)。預(yù)制節(jié)段拼裝完成后，張拉預(yù)留孔道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力拉索并錨固。樁頭與承臺(tái)底部的預(yù)留孔的接觸面縫隙填充橡膠材料或者其他的彈性材料。本發(fā)明施工周期短，環(huán)境影響小，地震作用下隔震效果好，結(jié)構(gòu)整體的抗震性能好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程的建設(shè)和隔震【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式。

【背景技術(shù)】
[0002]橋梁結(jié)構(gòu)中，橋墩作為主要承重構(gòu)件和上下部結(jié)構(gòu)的鏈接，一直是工程師們的關(guān)注重點(diǎn)。我國(guó)處于地震多發(fā)帶，現(xiàn)在地球也正處于地震活動(dòng)的活躍期，如何減小地震帶來(lái)的災(zāi)害一直是研究抗震減災(zāi)的目的，近幾年國(guó)內(nèi)外的幾次大地震也顯示了橋梁工程破壞的嚴(yán)重后果。
[0003]在傳統(tǒng)的施工工藝中，橋墩等下部結(jié)構(gòu)使用整體現(xiàn)澆的施工方法，雖然整體澆注的結(jié)構(gòu)整體性好，但是施工周期長(zhǎng)，對(duì)施工條件要求高，還對(duì)城市環(huán)境造成了不利影響等，因此工業(yè)化的節(jié)段拼裝施工技術(shù)在橋梁建造中應(yīng)運(yùn)而生。節(jié)段拼裝技術(shù)能加快建設(shè)步伐、適應(yīng)更多的施工環(huán)境，但是節(jié)段預(yù)制橋墩的連接節(jié)點(diǎn)的如何設(shè)計(jì)、橋梁整體的抗震性能如何保證是亟需解決的問(wèn)題?；仡櫧ㄖY(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的發(fā)展史，可以將其劃分為“抗”、“消”、“隔”三個(gè)階段，隔震技術(shù)正在當(dāng)下蓬勃發(fā)展。減隔震的思想更多的反映在了橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之中，如各種減隔震支座。而本專(zhuān)利將隔震思想應(yīng)用于承臺(tái)墩柱部位，提出一種基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)體系。橋墩的節(jié)段預(yù)制和基礎(chǔ)的搖擺隔震技術(shù)相結(jié)合，提出了一種節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，汲取了兩者的優(yōu)點(diǎn)并解決了結(jié)構(gòu)的抗震問(wèn)題，使節(jié)段拼裝技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣闊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，保證結(jié)構(gòu)抗震性能的同時(shí)提高施工效率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種可搖擺的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)用于預(yù)制拼裝橋墩體系中，提高預(yù)制結(jié)構(gòu)體系的抗震性能。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案為節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，其中，橋梁主體結(jié)構(gòu)包括主梁1、橋墩2、承臺(tái)3、樁柱4 ;橋墩2由各橋墩預(yù)制段5拼接組成。所述橋墩2的各節(jié)段除和蓋梁13相接的最上端，和承臺(tái)3相接的最下端外，中間各個(gè)節(jié)段的形狀尺寸均相同。
[0006]中間的橋墩預(yù)制段5，其上部斜截面放坡并挖空成凹槽即預(yù)制節(jié)段凹槽14，底部做成相應(yīng)形狀的凸出即預(yù)制節(jié)段凸槽15，預(yù)制節(jié)段凹槽14與預(yù)制節(jié)段凸槽15可實(shí)現(xiàn)上下橋墩預(yù)制段5的拼接，形成節(jié)段橋墩的連接接觸面6。橋墩2頂端做成平截面與蓋梁13固結(jié)，下部做成凸出頭與下一個(gè)橋墩預(yù)制段5相接。最底端的橋墩預(yù)制段5，上部挖空成預(yù)制節(jié)段凹槽14與上一橋墩預(yù)制段5拼接，下部與承臺(tái)3平截面固結(jié)。
[0007]橋墩2的每一節(jié)段預(yù)制時(shí)預(yù)留有預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道8，承臺(tái)3頂部和蓋梁13內(nèi)部也預(yù)留有預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道8和錨固端頭，所述預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道8從橋墩頂?shù)匠信_(tái)3是垂直連通的?？椎纼?nèi)穿設(shè)通長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力筋7，預(yù)應(yīng)力筋7的一端錨固于橋墩頂部的蓋梁13內(nèi)，另一端錨固于承臺(tái)3內(nèi)部。預(yù)應(yīng)力筋7采用鋼絞線、鋼絲束或者預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼；預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道8采用波紋管或粗鋼筋套筒或抽拔管。預(yù)應(yīng)力筋7張拉完成后，頂部錨固于蓋梁13內(nèi)，預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)可不注漿。
[0008]包裹樁柱頂部鋼套管11的樁頭插入承臺(tái)底部的預(yù)留孔9中。樁頭與承臺(tái)底部的預(yù)留孔9的接觸面縫隙填充橡膠材料或者其他的彈性材料10。樁柱4是預(yù)制打入樁或現(xiàn)澆灌注樁。填埋的橡膠材料或者其他的彈性材料10能在傳遞接觸應(yīng)力的同時(shí)減少對(duì)樁柱4的沖擊力，實(shí)現(xiàn)承臺(tái)3連同其上部的結(jié)構(gòu)在地震中繞樁基的搖擺隔震。
[0009]預(yù)制節(jié)段凹槽14的凹槽深度取1/3?1/4橋墩預(yù)制節(jié)段5的高度。預(yù)制節(jié)段凹槽14的斜截面放坡開(kāi)口位于橋墩預(yù)制節(jié)段5的中心，開(kāi)口大小取2/3?3/4的橋墩2半徑或?qū)挾龋_(kāi)口底部截面大小為1/3橋墩2截面面積。橋墩預(yù)制節(jié)段5下部斜截面放坡凸出，放坡截面和開(kāi)口截面坡度相同。節(jié)段橋墩的連接接觸面6需要加強(qiáng)截面的配筋。承臺(tái)3制作時(shí)在底部預(yù)留出樁柱4插孔，插孔尺寸比橋梁樁柱4尺寸大20cm，插孔的深度為I倍樁徑。樁柱(4)頂部高程高出承臺(tái)底面1.5倍的樁徑，并在樁頂2倍的樁徑范圍內(nèi)包裹樁柱頂部鋼套管11。
[0010]所述橋墩預(yù)制節(jié)段5除了節(jié)段橋墩的連接接觸面6的機(jī)械咬合還有預(yù)應(yīng)力筋的輔助連接。
[0011]當(dāng)橋墩2較高時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋7可分段張拉，張拉完成后孔道8內(nèi)可不灌漿。橋墩預(yù)制節(jié)段5可采用C50以上高強(qiáng)混凝土，墩柱截面可采用圓形、矩形、方形、啞鈴型多種截面形式。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0013]本發(fā)明的節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，施工周期短，環(huán)境影響小，地震作用下隔震效果好，結(jié)構(gòu)整體的抗震性能好。
[0014]橋墩節(jié)段在預(yù)制場(chǎng)加工完成后，現(xiàn)場(chǎng)拼接，并張拉預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行連結(jié)。施工速度快，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小。節(jié)段采用凸出嵌入凹槽的形式進(jìn)行連接，增加了接觸面的抗剪能力，提高拼裝結(jié)構(gòu)的整體性。
[0015]搖擺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)將隔震的思想引入樁基承臺(tái)連接處，能提高橋梁整體的抗震性能。搖擺基礎(chǔ)中，樁基插入承臺(tái)的插孔內(nèi)，并用橡膠等彈性材料進(jìn)行縫隙的填充。地震作用下，由于樁基和承臺(tái)之間存在縫隙，承臺(tái)將在樁柱上部實(shí)現(xiàn)搖擺，達(dá)到結(jié)構(gòu)隔震的效果。
[0016]節(jié)段拼裝的橋墩，施工效果好，但是抗震性能效果未知，本發(fā)明將基礎(chǔ)隔震結(jié)合到預(yù)制拼裝橋墩中，解決了橋墩的抗震問(wèn)題，增加了橋墩的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)施例的節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式的縱橋向截面示意圖；
[0018]圖2為節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式橫橋向截面示意圖；
[0019]圖3為圖1的A-A截面首I]視圖；
[0020]圖4為圖1的預(yù)制橋墩節(jié)段的立體示意圖；
[0021]圖5為墩底節(jié)段和承臺(tái)立體圖；
[0022]圖6為樁柱頂部截?cái)嗔Ⅲw圖。
[0023]圖中:1、主梁；2、橋墩；3、承臺(tái)；4、樁柱；5、橋墩預(yù)制節(jié)段；6、節(jié)段橋墩的連接接觸面；7、預(yù)應(yīng)力筋；8、預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道；9、承臺(tái)底部預(yù)留挖孔；10、橡膠墊層或其他彈性材料；11、樁柱頂部鋼套管；12、預(yù)應(yīng)力筋錨固端；13、蓋梁；14、預(yù)制節(jié)段凹槽；15、預(yù)制節(jié)段凸出。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1-6所示，一種在地震等自然災(zāi)害作用下，通過(guò)搖擺來(lái)抵消地震能量，達(dá)到“消”震和“隔”震的共同目的的結(jié)構(gòu)構(gòu)造方式，承臺(tái)和樁基不再是現(xiàn)澆固結(jié)，而是可搖擺的拼接。承臺(tái)預(yù)制時(shí)在底部預(yù)留樁基的插入孔口 9。承臺(tái)底部的孔口直徑要比樁基的直徑大20cm左右。樁柱頂部高程高出承臺(tái)底面1.5倍左右樁徑，并在樁頂2倍的樁徑范圍內(nèi)包裹樁柱頂部鋼套管11。承臺(tái)孔口與樁柱的連接縫隙內(nèi)填充橡膠或其他彈性材料10。填埋材料能在傳遞接觸應(yīng)力的同時(shí)減少?zèng)_擊力的影響，實(shí)現(xiàn)承臺(tái)連同其上部的結(jié)構(gòu)在地震中繞樁基的搖擺隔震。
[0025]地震發(fā)生時(shí)，承臺(tái)3和基礎(chǔ)由于是不完全連接，在地震力作用會(huì)下產(chǎn)生相對(duì)位移上下提離，反復(fù)的上下提離既是承臺(tái)及以上橋梁結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)上的搖擺。承臺(tái)3和基礎(chǔ)連接處的搖擺，阻礙了一部分地震能量向結(jié)構(gòu)傳遞，使承臺(tái)3以上橋梁結(jié)構(gòu)的主體在地震中受力減小，在地震中保護(hù)了結(jié)構(gòu)。并且樁基4頂部彎矩和拉力的釋放，使樁受力更合理。樁頭的鋼套管和接觸面的彈性材料墊層，在搖擺中保護(hù)了樁基礎(chǔ)。節(jié)段橋墩在搖擺中會(huì)有相互錯(cuò)動(dòng)的趨勢(shì)，節(jié)段間的卡槽和貫穿橋墩的預(yù)應(yīng)力筋保證了橋墩的整體性。
[0026]本發(fā)明有以下的技術(shù)特點(diǎn):預(yù)制拼裝的橋墩，能加快施工進(jìn)度、減少現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土的工作量、施工條件要求低、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小。
[0027]本發(fā)明的節(jié)段，在增強(qiáng)連接面抗剪能力的情況下，形式簡(jiǎn)單、施工方面。并且在拼接完成后采用預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行拼接張拉，進(jìn)一步提高橋墩的整體性。而承臺(tái)與樁基的搖擺設(shè)計(jì)能提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。承臺(tái)與樁基的搖擺設(shè)計(jì)有效的阻斷了一部分地震力的傳播，承臺(tái)上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)減小，在地震中保護(hù)了橋梁主體結(jié)構(gòu)。
[0028]本結(jié)構(gòu)形式先完成樁基的施工，接著將預(yù)制承臺(tái)插入。然后承臺(tái)內(nèi)錨固預(yù)應(yīng)力筋、固結(jié)橋墩底部節(jié)段。之后進(jìn)行橋墩上部節(jié)段的拼裝和預(yù)應(yīng)力筋的布設(shè)。橋墩拼裝完成后，在墩頂張拉預(yù)應(yīng)力筋并錨固于蓋梁內(nèi)部。最后完成主梁的拼接或澆筑。
[0029]本專(zhuān)利結(jié)合了節(jié)段拼裝和基礎(chǔ)搖擺技術(shù)，在加快施工進(jìn)度、減少環(huán)境影響的同時(shí)，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能，能在對(duì)施工環(huán)境要求高抗震設(shè)計(jì)要求高的地區(qū)推廣使用。
【權(quán)利要求】
1.節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，其特征在于:橋梁主體結(jié)構(gòu)包括主梁(I)、橋墩⑵、承臺(tái)(3)、樁柱(4);橋墩⑵由各橋墩預(yù)制段(5)拼接組成；所述橋墩(2)的各節(jié)段除和蓋梁(13)相接的最上端，和承臺(tái)(3)相接的最下端外，中間各個(gè)節(jié)段的形狀尺寸均相同； 中間的橋墩預(yù)制段(5)，其上部斜截面放坡并挖空成凹槽即預(yù)制節(jié)段凹槽(14)，底部做成相應(yīng)形狀的凸出即預(yù)制節(jié)段凸槽(15)，預(yù)制節(jié)段凹槽(14)與預(yù)制節(jié)段凸槽(15)可實(shí)現(xiàn)上下橋墩預(yù)制段(5)的拼接，形成節(jié)段橋墩的接觸連接面￠);橋墩(2)最頂端做成平截面與蓋梁(13)固結(jié)，下部做成凸出頭與下一個(gè)橋墩預(yù)制段(5)相接；最底端的橋墩預(yù)制段(5)，上部挖空成預(yù)制節(jié)段凹槽(14)與上一橋墩預(yù)制段(5)拼接，下部與承臺(tái)(3)平截面固結(jié)；樁柱(4)是預(yù)制打入樁或現(xiàn)澆灌注樁； 橋墩(2)的每一節(jié)段預(yù)制時(shí)預(yù)留有預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道(8)，承臺(tái)(3)頂部和蓋梁(13)內(nèi)部也預(yù)留有預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道(8)和錨固端頭，所述預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道(8)從橋墩頂?shù)匠信_(tái)(3)是垂直連通的；孔道內(nèi)穿設(shè)通長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力筋(7)，預(yù)應(yīng)力筋(7)的一端錨固于橋墩頂部的蓋梁(13)內(nèi)，另一端錨固于承臺(tái)(3)內(nèi)部；預(yù)應(yīng)力筋(7)采用鋼絞線、鋼絲束或者預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼；預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管道(8)采用波紋管或粗鋼筋套筒或抽拔管；預(yù)應(yīng)力筋(7)張拉完成后，頂部錨固于蓋梁(13)內(nèi)，預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)可不注漿； 包裹樁柱頂部鋼套管(11)的樁頭插入承臺(tái)底部的預(yù)留孔(9)中；樁頭與承臺(tái)底部的預(yù)留孔(9)的接觸面縫隙填充橡膠材料或者其他的彈性材料(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，其特征在于:預(yù)制節(jié)段凹槽(14)的凹槽深度取1/3?1/4橋墩預(yù)制節(jié)段(5)的高度；預(yù)制節(jié)段凹槽(14)的斜截面放坡開(kāi)口位于橋墩預(yù)制節(jié)段(5)的中心，開(kāi)口大小取2/3?3/4的橋墩⑵半徑或?qū)挾龋_(kāi)口底部截面大小為1/3橋墩(2)截面面積；橋墩預(yù)制節(jié)段(5)下部斜截面放坡凸出，放坡截面和開(kāi)口截面坡度相同；承臺(tái)(3)制作時(shí)在底部預(yù)留出樁柱(4)插孔，插孔直徑比橋梁樁柱(4)直徑大20cm，插孔的深度為I倍樁徑；樁柱(4)頂部高程高出承臺(tái)底面1.5倍的樁徑，并在樁頂2倍的樁徑范圍內(nèi)包裹樁柱頂部鋼套管(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，其特征在于:節(jié)段橋墩的接觸連接面(6)需要加強(qiáng)截面的配筋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，其特征在于:所述橋墩預(yù)制節(jié)段(5)除了節(jié)段橋墩的接觸連接面￠)的機(jī)械咬合還有預(yù)應(yīng)力筋的輔助連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)段預(yù)制拼裝搖擺基礎(chǔ)橋墩構(gòu)造方式，其特征在于:當(dāng)橋墩(2)較高時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋(7)可分段張拉，張拉完成后孔道⑶內(nèi)可不灌漿；橋墩預(yù)制節(jié)段(5)可采用C50以上高強(qiáng)混凝土，墩柱截面可采用圓形、矩形、方形、啞鈴型多種截面形式。
【文檔編號(hào)】E01D19/02GK104343080SQ201410514823
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】韓強(qiáng), 郭婕, 許紫剛, 賈俊峰 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)