一种桥梁的全预制下部结构与施工方法与流程

本发明专利涉及一种桥梁结构及施工技术领域。

背景技术：

预制安装的概念早已被人们接受，但主要是对上部结构。混凝土梁或钢梁在工厂制作完成后，运至工地，只等墩台盖梁做完，就可以把梁架上去。目前，预制安装概念正在扩展到下部结构。盖梁和立柱开始在工厂预制，再运到工地安装。例如，在美国的一些无地震区(如德克蕯斯州)就已经实施了这一工艺。但在一些地震多发地区，就很少采用这种方法。从构造上讲，立柱和盖梁两个构件采用预制安装最方便。因为它们都是直杆，制作、运输、吊装都很简单。但在地震地区，问题恰恰出现在两者连接界面上。从抗震角度出发，这个界面是最关键部位，要求该部位要有足够的强度和延性。而在大部分情况下，盖梁立柱的预制安装会造成抗震性能下降。

在庞大的公路桥梁群体中，约有1/4的桥梁已经老化过时或功能缺失。也就是说，有成千上万的桥梁需要维修、加固或更换。桥梁的改造升级，从长远考虑无疑是件好事，是必要的；但从当下考虑，它会给日常交通带来极大麻烦。断交、绕道不但会造成交通混乱，而且还会造成用户延误时间和不必要的燃料消耗，经济损失巨大。因此，在桥梁加固改建过程中，应尽量缩短工期，最小限度干扰交通。

采用预制安装方法施工无疑比现浇更能加快工程进度，减少现场操作时间，这是早已得到证实的结论。预制安装工艺可以平行作业，大量工作在工厂内完成，少占用现场的空间和时间，不必长时间地关闭交通和绕道。另外，还降低了工人在混乱场面中工作的危险性。

国内下部结构节段预制拼装技术研究和应用相对较少，但正逐渐获得我国工程师的关注和重视。节段预制拼装桥墩是将桥沿垂直方向分成若干块件，如承台、柱、盖梁等，工厂预制，运输到施工场地，现场拼装。工程预制构件容易标准化，更能发挥预制工艺的优点：预制工厂化，便于质量控制；对周边环境和交通影响小；能有效消除危险区域作业的安全隐患；预制混凝土收缩徐变小等。

现有预制下部结构，均为盖梁、墩柱、基础分开预制，各部位现场连接，但盖梁与墩柱、墩柱与基础间的连接方式或复杂、或抗震性能得不到保证。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种桥梁的全预制下部结构与施工方法，以解决盖梁、墩柱与基础间的连接方式既简单，又保证良好的抗震性能等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种桥梁的全预制下部结构，主要由单块整体预制下部构件1、预制垫板2、预应力钢绞线3、抗震钢筋4组成；在工厂整体预制的单块整体预制构件1由盖梁、墩柱、扩大基础组成；每个整体预制下部构件1的盖梁均预留波纹管，现场组装时预应力钢绞线3通过预留波纹管串联各构件；所述单块整体预制下部构件1扩大基础间设置混凝土现浇段，在现场施工时将单块整体预制下部构件1扩大基础连为一体；在整幅基础底部设置整块预制垫板2；各个单块整体预制下部构件1的盖梁顶部预留待预制主梁施工时伸入主梁预留孔的抗震钢筋4。

一种桥梁的全预制下部结构的施工方法，由盖梁、墩柱、扩大基础组成的整体单块预制构件1、预制垫板2在预制工厂预制完成后，运输至工程现场，现场施工；

步骤一：开挖基坑，场地整平；将预制垫板2放置于墩位处，初步调整垫板顶面水平；

步骤二:吊装下部构件1，将下部构件1置于垫板2顶面，并微调构件1垂直度、高程；构件1垂直度、高程微调方法：垫板2顶面放置千斤顶，千斤顶的顶端通过构件1周边的钢牛腿支撑构件1，通过调整各千斤顶高度微调构件1垂直度和高程；构件1调整后，固定千斤顶，扩大基础与预制垫板间隙填充快硬高强砂浆，以确保构件1垂直度、高程的保持；

步骤三：浇筑构件1扩大基础间现浇混凝土，张拉贯穿盖梁预应力钢绞线3；

步骤四：施工上部结构，将抗震钢筋4伸入主梁预留孔，同时进行基坑回填。

本发明与现有预制下部结构技术方案相比，主要有以下优点及积极效果：

1、预制下部构件1的盖梁、墩柱、扩大基础在工厂一体化预制浇筑，下部结构为全预制构件，无需现场连接盖梁和墩柱、墩柱和基础节点，无需现场浇筑混凝土，且基础为扩大基础，无需施工桩基，尽可能简化施工工艺，缩短工期。

2、预制垫板2提高基础与地基接触面积，降低基底压应力，并减小基础沉降。将各预制构件1置于同一块垫板，可以减小横桥向构件1的不均匀沉降。垫板2就位后保持水平，可确保下部结构垂直度满足要求。

3、通过预应力钢绞线3、预制构件1基础之间混凝土现浇段加强预制构件横向联系，使横向分块的下部结构在现场连为一体。

4、抗震钢筋4为工厂预制，现场施工时直接插入主梁预留孔即可，减小现场施工工序，缩短工期。

5、通过垫板2位置水平，初步保证墩柱垂直度，预制构件1就位后再次微调垂直度，可确保盖梁、墩柱、承台垂直度满足使用要求。同时一体化预制下部构件1盖梁、墩柱、扩大基础只需调整一次垂直度，而竖向分块预制下部结构需分别调整盖梁、墩柱、承台垂直度。

6、解决了预制下部结构吊装、运输的难题。如预制下部构件1吊装重量过大或尺寸过大，可将下部结构横向分块，减小吊装重量和构件尺寸，降低施工场地、吊装器械要求，可满足运输车辆限高、限载要求。相邻下部构件1连接节点位于扩大基础横桥向位置，不为受力控制点，连接简单。

7、构件1墩柱钢筋采用延性抗震设计，通过配置足够箍筋确保其为延性构件，可满足抗震要求。解决了竖向分块的预制下部结构现场连接复杂、连接节点抗震性能不足的难题。

附图说明

图1是本发明的组装结构示意图。

图2是本发明的预制构件1断面结构示意图。

图3是本发明的预制构件1立面结构示意图。

图4是本发明的预制构件1俯视示意图。

图5是本发明的施工方法步骤一的示意图。

图6是本发明的施工方法步骤二的示意图。

图7是本发明的施工方法步骤三的示意图。

图8是本发明的施工方法步骤四的示意图。

图9是本发明的预制构件1垂直度微调示意图。

图中编号：1、预制下部构件，1-1、稚墙，1-2、预制盖梁，1-3、预制扩大基础，1-4、预留钢筋，1-5、预制墩，2、预制垫板，2-1快硬高强砂浆，3、预应力钢绞线，4、抗震钢筋，5、预制下部结构间现浇混凝土段，6、钢牛腿，7、千斤顶。

具体实施方式

本发明所述的下部结构整幅断面构造图如图1所示，主要由整体预制下部构件1、预制垫板2、预应力钢绞线3、抗震钢筋4组成。主要设计原理：对于可采用扩大基础的桥梁下部结构整体预制，可根据吊装重量、运输尺寸采用横向分块预制，将各预制构件1运输到现场组装。单块预制构件1由盖梁、墩柱、扩大基础组成，构件1在工厂整体预制。构件1盖梁预留波纹管，现场组装时通过预应力钢绞线3串联各构件，加强构件1间横向联系。构件1扩大基础间设置混凝土现浇段，现场施工时将构件扩大基础连为一体。整幅基础底部设置整块预制垫板2。各构件盖梁顶部预留抗震钢筋4，待预制主梁施工时伸入主梁预留孔，保护主梁在地震作用下不落梁。

单块下部构件1具体构造如图2、3、4所示。预制厂搭设整块下部构件1模板，一次性绑扎盖梁、墩柱、扩大基础钢筋，采用c40混凝土一次性浇筑盖梁、墩柱、扩大基础，确保预制构件1具有与现浇结构相同的整体性，边墩下部结构需预制雉墙。盖梁顶部预制时预留抗震钢筋4，待主梁施工时伸入主梁预留孔，保护主梁在地震作用下不落梁。下部结构采用延性抗震设计，将钢筋混凝土桥墩中通过配置足够钢筋确保其为延性构件。

本发明的施工方法：整体预制下部构件1、预制垫板2在预制工厂预制完成后，运输至工程现场，现场施工步骤如图5、6、7、8所示。

步骤一：参见图5所示，开挖基坑，场地整平。将预制垫板2放置于墩位处，初步调整垫板顶面水平。

步骤二:参见图6所示，吊装下部构件1，将下部构件1置于垫板2顶面，并微调构件1垂直度、高程。构件1垂直度、高程微调方法：垫板2顶面用千斤顶支撑构件1，通过调整各千斤顶高度微调构件1垂直度和高程。如图9所示。

步骤三：参见图7所示，浇筑构件1扩大基础间现浇混凝土，张拉贯穿盖梁预应力钢绞线3。

步骤四：参见图8所示，施工上部结构，将抗震钢筋4伸入主梁预留孔，同时进行基坑回填。