一种装配式组合桥墩连接系统及其施工方法与流程

本申请涉及一种装配式组合桥墩连接系统及其施工方法，属于道路、铁路或桥梁的建筑零件技术领域。

背景技术：

随着桥梁工业化的进一步推进，传统全部在现场浇筑的建造方式慢慢转变为一部分或大部分构件在工厂化预制，然后运至现场安装的建造方式，相较于传统施工方法，工业化生产方式首先有解决的是各预制构件之间的连接以及预制构件自重大等问题。在桥梁工业化进程中，上部结构较早于下部结构，目前所讲的桥梁工业化主要是指下部结构的工业化，即承台、桥墩和盖梁，其中高度较高的预制桥墩，一般采用将预制好的多节桥墩按照拼装的方式进行连接。目前多节预制桥墩间的连接形式主要采用套筒连接，这种拼装连接方法往往需要在桥墩预制节段内预埋钢筋连接套筒，并随着桥墩高度的增加，桥墩的节数也需要增加，同时需要预埋的钢筋连接套筒数量也相应增加，钢筋连接套筒数量的增加，这样大大提高了制造桥墩立柱的成本。另一方面，预埋钢筋连接套筒的预制拼装方式对施工精度和灌浆质量要求较高，在拼装施工过程中对各部件之间的准确定位和灌浆要求，同时套筒内的灌浆密实度很难检测，由此使得套筒连接方法在实际工程应用中受到一定的限制。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请首先提供一种装配式组合桥墩连接系统，该系统可采用螺栓连接，内置钢壳，结构简单、强调高、自重轻、连接牢固，施工速度快且方便，并可采用装配式施工，可以克服目前采用套筒连接存在浆料质量难以控制灌浆密实度和难以检测以及预制构件自重大等弊病。

具体地，本申请是通过以下方案实现的：

一种装配式组合桥墩连接系统，由预制桥墩、钢构件、紧固件、环氧树脂层以及螺栓盒组成，其中预制桥墩由钢筋混凝土、钢壳、加劲肋和剪力键组成，钢壳作为预制桥墩的芯模，属于永久结构的一部分，参与共同受力，为了防止钢壳在浇筑钢筋混凝土时发生局部屈服，在钢壳四周布置加劲肋，同时为了提高钢壳与钢筋混凝土可靠连接，在钢壳与钢筋混凝土交界面布置剪力键；在加工预制桥墩时将钢构件安装在钢混组合桥墩的连接端；钢构件由螺栓盒、端板和连接板组成，制作预制桥墩时，在连接板的孔中插入钢筋，以提高钢构件与预制桥墩的连接强度，螺栓盒要密封，不能灌入混凝土，便于紧固件的安装；在预制桥墩安装前，先在钢构件的端板上敷设环氧树脂层，然后采用紧固件四周连接，将两段预制桥墩形成整。

本申请结构简单、强度大、自重轻，承载能力高，连接牢固，施工速度快且方便，并可采用装配式施工，可以克服目前采用套筒连接存在浆料质量难以控制灌浆密实度和难以检测以及预制构件自重大等弊病。

进一步的，作为优选：

所述预制桥墩、钢构件、紧固件、环氧树脂层以及螺栓盒的尺寸和构造布置，根据结构形式，通过现有规范计算确定。

所述钢构件安装在预制桥墩的连接端，并对钢构件外露部分进行防腐处理。

所述预制桥墩由钢壳、加劲肋、剪力键和钢筋混凝土组成，需要对钢材外露部分进行防腐处理。

所述钢壳与钢筋混凝土交界面布置剪力键，剪力键的数量，通过现有规范的计算方法确定。

所述钢构件由螺栓盒、端板和连接板组成，端板四周预留螺栓孔洞，且孔洞和螺栓为多个，具体根据桥梁桥墩所设计的承载能力，通过现有规范的计算方法确定。

所述连接板的孔中插入钢筋，且开孔和钢筋为多个，具体根据桥梁桥墩所设计的承载能力，通过现有规范的计算方法确定。

所述在预制桥墩安装前，先在钢构件的端板上敷设环氧树脂层，然后采用紧固件四周连接，紧固件的预紧力大小根据现有规范确定

本申请的一种装配式组合桥墩连接系统及施工方法进一步为：包括如下工艺步骤：

1）、根据设计图纸加工在钢筋车间转制钢壳，在钢壳内测焊接加劲肋，在钢壳外测焊接剪力键，将螺栓盒和端板安装在预制桥墩的对接侧的钢壳上，并对钢结构进行防腐处理；

2）、根据设计图纸进行钢筋骨架下料，将加工好的钢结构竖立，先绑扎内层钢筋骨架，并在连接板的孔中插入钢筋，再绑扎外层钢筋骨架，然后用拉筋将内外层钢筋骨架连成整体，待预制桥墩钢筋绑扎完成后，安装预制桥墩模板，浇筑预制桥墩混凝土，对预制桥墩进行养护，待混凝土强度达到后，拆除预制桥墩模板体系；

3）、将预制桥墩运至施工现场，先吊装第一根预制桥墩，将其安装到位，然后在第一根预制桥墩的钢构件的端板上敷设环氧树脂层；

4）、吊装第二根预制桥墩，安装到位后，通过紧固件插入预留孔洞内，穿过端板，用紧固件将上下两块端板连接起来；

5）、待紧固件连接牢固后，在暴露的紧固件上涂上黄油，封闭螺栓盒。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

1.施工方便，安装简单。采用本申请施工方法，与传统灌浆套筒连接方式相比，钢构件可以一次性与预制桥墩的钢筋骨架对接，不需要定位，速度快；预制桥墩运至施工现场，在端板上敷设环氧树脂层，吊装到位后，通过紧固件把两片预制桥墩相连接，操作简单，采用快速装配化施工，节约成本，减少现场灌浆湿作业工作，对周围环境污染小。

2.检测手段简单，质量便于控制。采用本申请施工方法，与传统灌浆套筒连接方式相比，减少灌浆的这道隐蔽作业环节，不需要对灌浆料的质量和灌浆的密实度进行检测，更能对连接节点的质量控制。

3.提高施工速度，节约施工成本。采用本申请施工方法，与传统灌浆套筒连接方式相比，大大减少了工程材料使用和施工作业环节，简化施工作业工序，与预制混凝土桥墩相比，由于预制混凝土桥墩自重轻，提高构件运输和制作效率，加快了施工速度，节省施工成本。

4.自重减少，施工效率增加。采用本申请施工方法，与传统灌浆套筒连接方式相比，预制桥墩由于采用钢壳，大大减少构件自重，提高构件运输和制作效率，加快了施工速度，在进行预制桥墩吊装时，大大减少对吊具和安装场地的要求，使得预制桥墩的安装更简单，施工更方便。

附图说明

图1为本申请的连接结构侧面图；

图2是本申请的预制桥墩竖剖面图；

图3是本申请的预制桥墩俯视图；

图4是本申请的钢构件俯视图；

图5是本申请的钢构件侧视图。

其中：1.预制桥墩；11.钢筋混凝土；12.钢壳；13.加劲肋；14.剪力键；2.钢构件；3.紧固件；4.环氧树脂层；5.螺栓盒；6.端板；7.连接板；71.开孔。

具体实施方式

本实施例首先介绍一种装配式梁桥预制桥墩，结合图1，一种装配式组合桥墩连接系统由预制桥墩1、钢构件2、紧固件3、环氧树脂层4以及螺栓盒5组成。结合图2，预制桥墩1由钢壳12、加劲肋13、剪力键14和钢筋混凝土11组成，钢壳12作为预制桥墩1的芯模，属于永久结构的一部分，参与共同受力，为了防止钢壳12在浇筑钢筋混凝土11时发生局部屈服，在钢壳12四周布置加劲肋13，同时为了提高钢壳12与钢筋混凝土11可靠连接，在钢壳12与钢筋混凝土11交界面布置剪力键14；在加工预制桥墩1时将钢构件2安装在预制桥墩1的连接端；结合图3和图4，钢构件2由螺栓盒5、端板6和连接板7组成，端板6四周预留螺栓孔洞；制作预制桥墩1时，结合图5，在连接板7的开孔71中插入钢筋（图中未显示），以提高钢构件2与预制桥墩1的连接强度，螺栓盒5要密封，不能灌入混凝土，便于紧固件3的安装；在预制桥墩1安装前，先在钢构件2的端板6上敷设环氧树脂层4，然后采用紧固件3四周连接，将两段预制桥墩1形成整体。

预制桥墩1、钢构件2、紧固件3、环氧树脂层4以及螺栓盒5的尺寸和构造布置，根据结构形式，通过现有规范计算确定。

预制桥墩1由钢壳12、加劲肋13、剪力键14和钢筋混凝土11组成，需要对钢材外露部分进行防腐处理。

在钢壳12与钢筋混凝土11交界面布置剪力键14，剪力键14的数量，通过现有规范的计算方法确定。

钢构件2安装在预制桥墩1的连接端，对钢构件2外露部分进行防腐处理。

钢构件2由螺栓盒5、端板6和连接板7组成，端板6四周预留螺栓孔洞，且孔洞和螺栓为多个，具体根据桥梁桥墩所设计的承载能力，通过现有规范的计算方法确定。

连接板7的开孔71中插入钢筋，且开孔71和钢筋为多个，具体根据桥梁桥墩所设计的承载能力，通过现有规范的计算方法确定。

在预制桥墩1安装前，先在钢构件2的端板6上敷设环氧树脂层4，然后采用紧固件3四周连接，紧固件的预紧力大小根据现有规范确定。

同时本申请还提供了一种装配式组合桥墩的施工方法，包括如下工艺步骤：

1）、根据设计图纸加工在钢筋车间转制钢壳12，在钢壳12内测焊接加劲肋13，在钢壳12外测焊接剪力键14，将螺栓盒5和端板6安装在预制桥墩1的对接侧的钢壳12上，并对钢结构进行防腐处理；

2）、根据设计图纸进行钢筋骨架下料，将加工好的钢结构竖立，先绑扎内层钢筋骨架，并在连接板7的开孔71中插入钢筋，再绑扎外层钢筋骨架，然后用拉筋将内外层钢筋骨架连成整体，待预制桥墩1钢筋绑扎完成后，安装预制桥墩1模板，浇筑预制桥墩1混凝土，对预制桥墩1进行养护，待混凝土强度达到后，拆除预制桥墩1模板体系；

3）、将预制桥墩1运至施工现场，先吊装第一根预制桥墩1，将其安装到位，然后在第一根预制桥墩1的钢构件2的端板6上敷设环氧树脂层4；

4）、吊装第二根预制桥墩1，安装到位后，通过紧固件3插入预留孔洞内，穿过端板6，用紧固件3将上下两块端板7连接起来；

5）、待紧固件3连接牢固后，在暴露的紧固件3上涂上黄油，封闭螺栓盒5。

本申请中，连接螺栓和剪力键14强度等级、尺寸和位置的大小，通过现有规范确定。

本申请中，螺栓布置数量，按现有规范计算确定。

本申请中，剪力键14布置数量，按现有规范计算确定。

本申请中，钢板厚度和钢板类型根据设计需要算确定。

本申请中，连接板的开孔数量根据设计需要算确定。

本实施例的混凝土预制桥墩1、钢构件2、紧固件3、环氧树脂层4、螺栓盒5、端板6、连接板7、钢壳12、加劲肋13、剪力键14以及钢筋混凝土11的布置形式如图1-5所示，预制桥墩为长方体，横截面为矩形，外围尺寸为2m×3m×5m，钢内腔尺寸为1m×2m×5m，环氧树脂层4厚度为2mm，加劲肋5的厚度为20mm，钢壳12厚度为25mm，连接板9的厚度为20mm，端板6厚度为25mm，钢板四周均匀预留孔洞，螺栓采用高强度螺栓。

本实施例的预制桥墩之间布置如图1所示。端板6预留孔洞具体坐标位置：在端板6四周，尺寸为比螺栓螺杆直径大2mm的圆孔，孔净距为20mm，并沿钢板四周均匀布置，孔洞个数根据实际桥墩受力情况，通过设计计算得出。

以上是本申请优选实施方式，在本发明构思前提下所做出若干其他简单替换和改动，都应当视为属于本申请的保护范畴。

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