一种模块化预制节段拼装铁路实心桥墩的制作方法

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种基于块堆叠概念的模块化预制节段拼装铁路实心桥墩。

背景技术：

目前国内桥梁施工技术应用现状是以现场浇筑方式为主，部分预制拼装方式为辅。但是现场浇筑需要搭设大量支架和模板、绑扎钢筋，危险性高且效率低，而且施工工期长，对城市周围正常交通和环境干扰大。而预制节段拼装技术施工安全性好、建造效率高、质量有保障、周期短、环境污染小，可以很好地弥补现场浇筑的缺点。

铁路建设的过程中，因受到地形地势的影响，如设计路线中包括山区，丘陵或要跨越江河、峡谷等，需要修建桥梁来实现铁路的建设。其中，桥墩作为桥梁结构系统中重要的支柱，对于桥梁质量和安全性有着至关重要的作用。但是由于受到地形地势，运输成本，施工难度和吊装高度等客观因素的限制，在铁路桥墩的修建中应用预制节段拼装技术无疑是一种很好的选择。

常规的预制拼装桥墩系统，采用单个节段作为单个层的构件，然后将这些节段堆叠起来形成桥墩，在施工上是可行的，但是大段节段难以运输，并且需要大型起重设备。为了解决这个问题，通常在施工现场附近搭建临时户外预制工厂，但这就无法发挥预制拼装技术的优势。因此，为了实现预制节段桥墩的优点，控制预制节段的尺寸大小成为预制技术的一个关键性问题，如果可以设计出一种能够保证桥墩整体性且运输、吊装、安装难度较低的节段连接构造，就能大大提高桥墩的质量和施工效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种主要用于铁路桥梁建设中的模块化预制节段拼装实心桥墩系统。该系统不仅可以垂直堆叠，也可以通过多个可互连的模块化钢筋混凝土节段水平堆叠，以解决在预制桥墩的节段过大而难以运输和吊装的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种模块化预制节段拼装铁路实心桥墩，该实心桥墩由三种类型的节段堆叠而成，其中第一种节段是完整的一块，第二种节段包括三个模块，第三种节段包括四个模块，各个模块之间利用榫卯连接的方式紧紧咬合。采用多种类型的节段堆叠，保证了节段在纵向堆叠时，模块与模块的接缝位置不重合，提高了桥墩的稳定性与完整性。模块上剪力键的凹槽和凸台以及模块的上表面，在节段接触面和模块的榫卯部位涂抹环氧粘结剂。三种预制节段沿长度方向设置有预埋波纹管，预埋孔道保持位置一致，以便于预应力筋和普通钢筋可以贯穿连通。在波纹管与预应力钢筋之间注入高强浆料，波纹管与普通钢筋之间注入超高性能混凝土uhpc，将预制桥墩节段连接为一体。具体而言，该实心桥墩包括：第一桥墩节段1、第二桥墩节段2、第三桥墩节段3、上部节段4和承台5；第二桥墩节段2由预制拼装的第一桥墩模块7和第二桥墩模块8组成，第一桥墩模块7的数量为两个，第二桥墩模块8的数量为一个；第三桥墩节段3由第三桥墩模块9和第四桥墩模块10组成，第三桥墩模块9和第四桥墩模块10各两个；第二桥墩节段2和第三桥墩节段3的尺寸相同，第一桥墩节段1的高是第二桥墩节段2的三分之一，其余尺寸与第二桥墩节段2相同，这样可以保证第一桥墩节段1的质量和体积与第二桥墩节段2、第三桥墩节段3接近，给运输和吊装带来很大的便利。

所述第二桥墩节段2中，从左至右的排列为第一块第一桥墩模块7，第二桥墩模块8和第二块第一桥墩模块7，第一桥墩模块7的横桥向方向的两边各有若干剪力键，通过榫卯连接的方式与第二桥墩模块8咬合。所述第三桥墩节段3由两个预制拼装的第三桥墩模块9和两个第四桥墩模块10拼接组成，第三桥墩模块9的顺桥向方向有若干剪力键，第四桥墩模块10的横桥向方向有若干剪力键，第三桥墩模块9和第四桥墩模块10利用榫卯连接的方式紧紧咬合。

所述预制拼装桥墩的节段纵向堆叠方式为：按第一桥墩节段1、第二桥墩节段2、第三桥墩节段3的顺序从下至上排列，根据桥墩的高度按上述顺序继续从下至上堆叠。三种节段的模块拼装方式不同，保证了节段在纵向堆叠时，三种节段的模块与模块的接缝位置不重合，提高了桥墩的稳定性与完整性。

所述预制拼装第一桥墩节段1、第二桥墩节段2、第三桥墩节段3上留有预埋管道16，预埋管道从承台5到上部节段4保证是垂直相通的。

所述预制拼装第一桥墩节段1、第二桥墩节段2、第三桥墩节段3的设置有16个预埋管道(该预埋管道的数量可根据工程的实际情况做出相应的变化)，预埋管道的直径大于普通钢筋11和预应力筋13的直径，保证在钢筋穿过的情况下可以顺利进行波纹管的压力灌浆，从而确保桥墩节段的强度。四个角落的预埋管道中放置预应力钢筋13，其余的预埋管道中放置普通钢筋11。

所述预埋管道16采用波纹管，将预应力钢筋13锚固在承台5底部，并在顶部节段的顶部后张拉预应力钢筋，然后将预应力钢筋锚固在盖梁内，然后进行预应力钢筋13所在的预埋管道16的压力灌浆。

所述节段与节段接触面之间和第一桥墩模块7、第二桥墩模块8、第三桥墩模块9、第四桥墩模块10的榫卯部位涂抹环氧粘结剂14。

所述第一桥墩节段1中预应力钢筋和普通钢筋贯穿整个预留孔道。所述第二桥墩节段2和第三桥墩节段3中预应力钢筋贯穿整个预留孔道，各个节段间的普通钢筋长度约60公分(该长度数据可根据工程的实际情况做出相应的变化)。

在波纹管与预应力钢筋的空隙间灌注高强浆料12，波纹管与普通钢筋的空隙间灌设超高性能混凝土uhpc15，将预制桥墩节段与钢筋连接为一体。

本发明与常规的预制拼装桥墩相比，具有如下的优点及效果：

1)常规的预制拼装桥墩系统，采用单个段作为单个层的构件，然后将这些节段堆叠起来形成桥墩，在施工上是可行的，但是大段节段难以运输，并且需要大型起重设备。这种模块化预制拼装节段桥墩将每个节段分成几个模块，减轻了体积和质量，给运输和吊装带来很大的便利。

2)模块化预制桥墩的模块与模块之间利用榫卯连接的方式，连接方式可靠，连接时定位准确。

3)模块化预制桥墩的模块具有规模化，标准化的特点，在工厂预制时方便快捷，可大大提高了施工效率，减少了工程成本。

4)模块化预制桥墩的主要构件均在工厂预制，易于控制，操作过程简单，可显著减少现场混凝土浇筑工作量，加快施工进度，保证施工质量。

附图说明

图1是模块化预制节段拼装桥墩整体示意图。

图2是模块化预制节段拼装桥墩节段1结构拼接示意图。

图3是模块化预制节段拼装桥墩节段2结构拼接示意图。

图4是模块化预制节段拼装桥墩节段3结构拼接示意图。

图5是模块化预制节段拼装桥墩节段1结构分离示意图。

图6是模块化预制节段拼装桥墩节段2结构分离示意图。

图7是模块化预制节段拼装桥墩节段3结构分离示意图。

图8是模块化预制节段拼装桥墩节段1俯视图。

图9是模块化预制节段拼装桥墩节段2俯视图。

图10是模块化预制节段拼装桥墩节段3俯视图。

图11是模块化预制节段1拼装桥墩正视面的局部连接示意图。

图12模块化预制节段2、节段3拼装桥墩正视面的局部连接示意图。

图13模块化预制节段拼装桥墩正视面的局部连接示意图。

图中：1—预制节段拼装桥墩节段1；2—预制节段拼装桥墩节段2；3—预制节段拼装桥墩节段3；4—预制节段拼装桥墩上部节段；5—承台；6-桩基础；7、8—节段2的模块；9、10—节段3的模块；11—普通钢筋；12—高强浆料；13—预应力钢筋；14—环氧粘结胶；15-超高性能混凝土uhpc；16-预埋管道。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

上述基于块堆叠概念的模块化预制节段拼装桥墩的制作方法，包括以下步骤：

1)在预制工厂完成节段1、模块7、模块8、模块9、模块10、节段4的预制工作，节段上要预留孔道，模块7、模块8、模块9、模块10的表面分别带有剪力键的凹槽和凸台，完成预制工作后，将所有的预制构件运输至现场。

2)清洗模块上剪力键的凹槽和凸台以及模块的上表面，在节段接触面和模块的榫卯部位涂抹环氧粘结剂14。

3)将模块按照如图3-4的拼装方式拼装成节段2和节段3。

4)如图1所示。按照预制桥墩节段1、节段2、节段3的顺序循环堆叠，并且保持节段与节段间的预留的孔道位置一一对应，以便于预应力筋和普通钢筋可以贯穿连通，也保证了桥梁的整体性和耐久性。

5)预应力钢筋13在承台底部锚固，并从承台顶面穿过节段1中的预留孔道。

6)预应力钢筋13继续穿过节段2中的预留孔道，普通钢筋11穿过节段2的预留孔道大概30(该数据可根据工程的实际情况做出相应的变化)公分，然后向孔道中灌设uphc，在距节段2顶部大约30公分处停止灌设，向孔道内插入约60(该数据可根据工程的实际情况做出相应的变化)公分的普通钢筋11。

7)预应力钢筋13继续穿过节段3中的预留孔道，普通钢筋11穿过节段9的预留孔道大概30(该数据可根据工程的实际情况做出相应的变化)公分，然后向孔道中灌设uphc，在距节段2顶部大约30(该数据可根据工程的实际情况做出相应的变化)公分处停止灌设，向孔道内插入约60(该数据可根据工程的实际情况做出相应的变化)公分的普通钢筋11。

8)按照上述步骤堆叠完所有节段后，在顶部节段的顶部后张拉预应力钢筋13，然后将预应力钢筋锚固在盖梁内。

9)向埋有预应力钢筋13的波纹管中从下至上灌设高强浆料12，高强浆料12从底部流入桥墩节段的顶部，充满波纹管道与钢筋之间的空隙，从而将预制桥墩节段连接为一体。波纹管压力灌浆结束后及时封锚。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。