本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种节段预制拼装桥墩及其施工方法。
背景技术：
目前，我国城市高架桥、高速公路桥梁及铁路桥梁的桥墩建设主要采用现场浇筑的施工方法，施工周期长，环境污染和破坏较严重，难以保障优秀的施工质量。产业不断升级，基础设施建设对绿色建造技术有重大需求。节段预制拼装施工技术具有施工速度快、质量有保证、现场作业人员少、外观优美、占道时间短、机械化程度高、能耗低、绿色环保等优点，将逐渐发展成为未来基础设施建造技术的主流方向。
现有的立柱预制拼装技术将桥墩/立柱整体预制再现场拼接，吊装重量大，吊装高度要求较高。仅适用于高度较低的桥墩和立柱；采用干接缝拼装方法组装桥墩，整体性不足，采用湿接缝的拼装技术施工周期较长。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种节段预制拼装桥墩及其施工方法，该发明解决了现有预制拼装桥墩施工周期长、整体性不够、只适用于低矮桥墩的技术问题。
本发明提供一种节段预制拼装桥墩，包括：桥墩预制标准节段和预应力筋，所述桥墩预制标准节段的两相对面为安装面，各所述安装面上均设置多个干接缝操作面和多个湿接缝操作面；所述干接缝操作面设置于所述安装面的相对顶角上和每间区域上；所述湿接缝操作面设置于所述干接缝操作面之间；所述干接缝操作面包括垂直所述桥墩预制标准节段向所述桥墩预制标准节段内延伸的预应力筋孔道和锚固区，所述预应力筋的两端分别插入相邻的所述桥墩预制标准节段中并张拉锚固；所述湿接缝操作面上设置预埋钢筋和/或剪力钉，相邻所述桥墩预制标准节段之间的所述预埋钢筋和所述剪力钉浇筑混凝土连接。
进一步地，节段预制拼装桥墩还包括现场浇筑形成的承台，桥墩预制标准节段依序叠置于承台的施工面上。
进一步地，节段预制拼装桥墩还包括盖梁预制标准节段，盖梁预制标准节段的底面上设置安装面，安装面上均设置多个干接缝操作面和多个湿接缝操作面；盖梁预制标准节段通过预应力筋盖设于节段预制拼装桥墩上，并与节段预制拼装桥墩通过干接缝和湿接缝连接。
进一步地，预应力筋为普通钢筋、预应力钢筋、预应力钢绞线、形状记忆合金或碳纤维中任一种或任意多种的组合。
进一步地，湿接缝操作面的形状为长方形、菱形或多边形中的一种或任意种的组合。
进一步地，预应力筋长度大于1米。
本发明的又一方面提供了一种如上述的节段预制拼装桥墩的施工方法，包括以下步骤：
步骤s100：在施工现场现浇筑承台，待承台的混凝土达到加载龄期后，在承台的顶面上设置干接缝操作面和湿接缝操作面，将第1节段预制拼装桥墩定位于承台的顶面上；
步骤s200：张拉干接缝操作面的预应力筋，向干接缝操作面上的预应力筋孔道内注浆并封锚，再支模浇筑湿接缝操作面的混凝土，待湿接缝操作面的混凝土凝固；
步骤s300：将第i+1节段预制拼装桥墩定位于第i节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，直至节段预制拼装桥墩组装完成，i＝1～n，n为小于10的整数；
步骤s400：将盖梁预制标准节段定位于n节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，完成组装。
本发明的又一方面提供了一种如上述的节段预制拼装桥墩的施工方法，包括以下步骤：
步骤s100：在施工现场现浇筑承台，待承台的混凝土达到加载龄期后，在承台的顶面上设置干接缝操作面和湿接缝操作面，将第1节段预制拼装桥墩定位于承台的顶面上；
步骤s200：张拉干接缝操作面的预应力筋，向干接缝操作面上的预应力筋孔道内注浆并封锚；
步骤s300：将第i+1节段预制拼装桥墩定位于第i节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，直至节段预制拼装桥墩组装完成，i＝1～n，n为小于10的整数；
步骤s400：将盖梁预制标准节段定位于n节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，再支模浇筑各节段预制拼装桥墩之间、承台与第i节段预制拼装桥墩之间和n节段预制拼装桥墩与盖梁预制标准节段之间的湿接缝操作面的混凝土，待湿接缝操作面的混凝土凝固，完成组装。
本发明的技术效果：
本发明提供的节段预制拼装桥墩，能够应用于城市高架桥、高速公路桥梁及铁路桥梁建设领域，能够提高桥墩的预制化率，提高施工质量，增强节段预制拼装桥墩的整体性和节省施工工期。
本发明提供的节段预制拼装桥墩，各标准节段在工厂预制加工再现场拼装；现场拼装时首先利用干接缝操作面固定新增标准节段并传递新增标准节段的恒载，再施工湿接缝操作面，在湿接缝操作面混凝土凝固之后与干接缝操作面一起承受荷载，提高桥墩的整体性；在湿接缝处的混凝土凝固之后可立即开展下一节段的拼装施工，节省了湿接缝混凝土的养护工期。该节段预制拼装桥墩不仅具有施工质量高、现场作业人员少、机械化程度高、能耗低、绿色环保等预制拼装结构的所有优点，而且兼具了干接缝操作面施工方便快速和湿接缝整体性好、抗剪能力强等优点，既能保证桥墩的施工质量和整体性又能快速施工节约工期和成本，可在城市高架桥梁、高速公路桥梁及铁路桥梁建设中推广应用，经济效益显著，社会效益良好。
本发明所提供的节段预制拼装桥墩施工方法，可以有效提高桥墩施工过程中的预制装配化率和机械化率，较少施工工期提高施工效率，能够保证安装后桥墩的各项性能。
具体请参考根据本发明的节段预制拼装桥墩提出的各种实施例的如下描述，将使得本发明的上述和其他方面显而易见。
附图说明
图1是本发明优选实施例的节段预制拼装桥墩的安装面俯视示意图；
图2是本发明优选实施例的节段预制拼装桥墩的主视剖面示意图；
图3是本发明优选实施例的节段预制拼装桥墩的侧视剖面示意图。
图例说明：
1、盖梁预制标准节段；2、桥墩预制标准节段；3、干接缝操作面；4、湿接缝操作面；5、预应力筋；6、承台；7、预应力筋孔道。
具体实施方式
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
参见图1～2，本发明提供的节段预制拼装桥墩，包括：桥墩预制标准节段2和至少一根预应力筋5，桥墩预制标准节段2的两相对面为安装面，各安装面上均设置多个干接缝操作面3和多个湿接缝操作面4。干接缝操作面3设置于安装面的相对顶角上和每边中间区域上。湿接缝操作面4设置于干接缝操作面3之间。干接缝操作面3上垂直桥墩预制标准节段2设置预应力筋孔道7和锚固区，预应力筋5的两端分别插入相邻的桥墩预制标准节段2中并张拉锚固。相邻的干接缝操作面3之间固定连接。湿接缝操作面4上设置预埋钢筋和/或剪力钉，相邻的桥墩预制标准节段2之间的预埋钢筋和剪力钉浇筑混凝土连接。
干接缝操作面3包括垂直桥墩预制标准节段2向桥墩预制标准节段2内延伸的预应力筋孔道7和锚固区，预应力筋5的两端分别插入相邻的桥墩预制标准节段2的预应力筋孔道7中并张拉锚固。
将桥墩分割为若干个标准节段；标准节段之间采用干接缝和湿接缝组合连接；干接缝由预应力筋5连接，湿接缝需预埋钢筋和剪力钉；各个标准节段在工厂预制加工，预埋干接缝的预应力筋5和锚具，并预留张拉锚固空间，同时预埋湿接缝的钢筋及剪力钉，并预留湿接头空间。参见图3，拼装过程中首先施工干接缝，利用干接缝固定新增标准节段并传递新增标准节段的荷载；再施工湿接缝，湿接缝混凝土凝固后进一步提高桥墩的整体性，并与干接缝一起承受新增荷载；拼装过程可每条接缝都先后施工干接缝和湿接缝，也可采用干接缝完成全部拼装之后再统一施工湿接缝。该节段预制拼装桥墩尤其适用于桥梁建设，例如城市高架桥、高速公路桥梁和高铁桥梁。也可以根据预制标准节段的截面形状进行选择。
优选的，还包括现场浇筑形成的承台6，桥墩预制标准节段2依序叠置于承台6的施工面上。优选的，还包括盖梁预制标准节段1，盖梁预制标准节段1的底面上设置安装面，各安装面上均设置多个干接缝操作面3和多个湿接缝操作面4。
现场施工首先浇筑承台6，再由下至上依次拼装标准节段，最后拼装标准盖梁预制标准节段1。
优选的，两相对的固接区可设为平面、粗糙面通过键齿或涂胶中的一种或组合相连接。优选的，预应力筋5为普通钢筋、预应力钢筋、预应力钢绞线、形状记忆合金或碳纤维中任一种或任意多种的组合。
优选的，湿接缝操作面4的形状为长方形、菱形或多边形中的一种或任意种的组合。
优选的，预应力筋5长度大于1米。所用预应力筋5无需贯通节段预制拼装桥墩即可完成组装，组装效率较高，减少加工难度，同时也能保证安装强度要求。
优选中，所述干接缝和湿接缝截面构造尺寸根据实际情况设计，可局部加强。
在一具体实施例中，参见图1～3，节段预制拼装桥墩、承台6、桥墩预制标准节段2的截面为矩形。节段预制拼装桥墩、承台6、桥墩预制标准节段2的两相对面上分别设置安装面。此处的安装面是指较宽的承重面。安装面上设置干接缝操作面3和湿接缝操作面4。参见图1，干接缝操作面3设置于矩形的4个顶角上，同时设置于矩形安装面的两两相对边的中部。干接缝操作面3包括锚固区和设置于锚固区上的预应力筋孔道7。预应力筋孔道7垂直安装面在节段预制拼装桥墩、承台6或桥墩预制标准节段2内延伸。预应力筋5的两端分别插入两相对安装面的预应力筋孔道7内并张拉锚固、浇筑封锚。湿接缝操作面4设置于两两相邻的干接缝操作面3的安装面上。湿接缝操作面4上预埋钢筋。两两相对的湿接缝操作面4浇筑混凝土连接。
本发明的又一方面还提供了一种上述节段预制拼装桥墩的施工方法，包括以下步骤：
步骤s100：在施工现场现浇筑承台6，待承台6的混凝土达到加载龄期后，在承台6的顶面上设置干接缝操作面3和湿接缝操作面4，将第1节段预制拼装桥墩定位于承台6的顶面上；
步骤s200：张拉干接缝操作面3的预应力筋5并锚固，向干接缝操作面3上的预应力筋孔道7内注浆并封锚，再支模浇筑湿接缝操作面4的混凝土，待湿接缝操作面4的混凝土凝固；
步骤s300：将第i+1节段预制拼装桥墩定位于第i节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，直至节段预制拼装桥墩组装完成，i＝1～n，n为小于10的整数；
步骤s400：将盖梁预制标准节段1定位于n节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，完成组装。
采用该施工方法，能提高组装效率，降低每次吊装桥墩的吊装量。且吊装高度也降低为节段预制拼装桥墩的高度。组装过程中，能有效减少等待干燥时间，提高施工效率。
本发明的又一方面还提供了一种上述节段预制拼装桥墩的施工方法，包括以下步骤：
步骤s100：在施工现场现浇筑承台6，待承台6的混凝土达到加载龄期后，在承台6的顶面上设置干接缝操作面3和湿接缝操作面4，将第1节段预制拼装桥墩定位于承台6的顶面上；
步骤s200：张拉干接缝操作面3的预应力筋5并锚固，向干接缝操作面3上的预应力筋孔道7内注浆并封锚；
步骤s300：将第i+1节段预制拼装桥墩定位于第i节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，直至节段预制拼装桥墩组装完成，i＝1～n，n为小于10的整数；
步骤s400：将盖梁预制标准节段1定位于n节段预制拼装桥墩的顶面上，并重复步骤s200，再支模浇筑各节段预制拼装桥墩之间、承台6与第i节段预制拼装桥墩之间和n节段预制拼装桥墩与盖梁预制标准节段1之间的湿接缝操作面4的混凝土，待湿接缝操作面4的混凝土凝固，完成组装。
以下结合具体实施例对本发明提供的节段预制拼装桥墩进行详细说明：
干接缝操作面3、湿接缝操作面4结合使用的节段预制拼装桥墩快速建设技术是将盖梁1和桥墩2分割为若干个标准节段；标准节段之间的接缝连接包含干接缝操作面3和湿接缝操作面4两部分，其特征在于标准节段1/2在工厂预制加工再现场拼装；现场拼装首先施工干接缝操作面3，利用干接缝操作面3固定新增标准节段2，传递新增标准节段2的荷载；再施工湿接缝操作面4，湿接缝操作面4的混凝土凝固之后即可开始拼装新的标准节段2，无需等待湿接缝操作面4的养护时间；湿接缝操作面4的混凝土凝固进一步提高桥墩的整体性，并与干接缝操作面3一起承受荷载；现场拼装也可以先采用干接缝操作面3拼装所有的标准节段2，再统一施工湿接缝操作面4进行整体性加强。桥墩是等截面或变截面的一种或组合；形状是矩形、正方形、多边形、圆形、椭圆形中的一种或组合；桥墩形式是空心墩、实心墩的一种或组合。干接缝操作面3的位置在每条边的两头或每条边的中间；干接缝操作面3的接触面为平面、粗糙面、键齿、涂胶中的一种或组合。干接缝操作面3的预应力筋5数量是一根或多根。干接缝操作面3的预应力筋5是普通钢筋、预应力钢筋、预应力钢绞线、形状记忆合金和碳纤维中的一种或组合。湿接缝操作面4的截面形状是长方形、菱形、多边形中的一种或组合。湿接缝操作面4的侧面形状是长方形、菱形、梯形、多边形中的一种或组合。湿接缝操作面4设置剪力钉或预埋钢筋。标准节段预制过程中预埋干接缝操作面3的预应力筋5和锚具5，预留张拉空间，预埋湿接缝4的钢筋或剪力钉，预留湿接缝空间。
以墩高20m、纵桥向等宽、横桥向变宽的空心矩形桥墩为例，将桥墩分为标准盖梁1和6个标准节段2，有6条接缝；每条接缝中的干接缝操作面3位于长边的两端和中间，干接缝操作面3面积3与节段自重有关，干接缝操作面3的构造根据实际情况进行局部加强，干接缝操作面3采用预应力钢筋连接，预应力钢筋长度大于1米，干接缝操作面3接触面涂抹胶粘剂；湿接缝操作面4是去除干接缝操作面3的其他所有接缝区域，湿接头4设置预埋钢筋。
本实施例的施工方法为：在工厂预制标准节段1和2，预留干接缝操作面3预应力钢筋管道7，预埋湿接缝操作面4钢筋；现场浇筑承台6及底部桥墩6，待混凝土达到加载龄期以后进行节段拼装；节段拼装施工首先对标准节段2进行定位并张拉锚固干接缝操作面3的预应力钢筋5，向预应力钢筋管道注浆并封锚；再支模浇筑湿接缝操作面4混凝土，在湿接缝操作面4混凝土凝固之后开始拼装下一标准节段1或2。
本发明具有以下技术特点：桥墩结构以工厂预制为主，施工质量容易控制而且低碳环保；现场拼装结合了干接缝操作面3和湿接缝操作面4两种施工技术，兼具干接缝操作面3施工速度快和湿接缝操作面4整体性好的双重优点，具有显著的经济效益和社会效益。
本领域技术人员将清楚本发明的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本发明，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。
通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本发明时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本发明的范围的限制。