一种带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩及施工方法与流程

本发明涉及桥梁建造领域，尤其涉及一种带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩及施工方法。

背景技术：

预制拼装桥墩作为一种新型的智能建造方式，成为研究和应用热点。节段预制拼装桥墩建造时将桥墩划分为多个预制节段，节段现场拼装而成，现场存在节段与基础之间、节段与节段之间、节段与顶帽之间多个拼接缝，拼接缝处的连接构造决定了整个结构的连接可靠性。

空心墩墩壁内外侧均布置有普通钢筋，接缝处对密集的普通钢筋进行连接难度较大、施工速度慢；若减少拼接缝则需加大预制节段的高度，给运输吊装带来不便，若采用较小的预制节段则增加了拼接缝的个数，给现场拼装带来困难；各预制节段间的拼接缝往往采用水平接缝，在桥墩受力时需要承担较大的弯矩，往往强度弱于预制节段；预制拼装空心墩常采用预应力连接，该连接存在耗能不足、延性低等缺点，不适宜与受力较大的情况。

针对目前方案存在的不足，有必要研究不同的连接方式和拼装方案，以解决上述问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩及施工方法，无需设置水平拼接缝，避免通常设置多处水平拼接缝对结构整体性带来的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩，包括基础、预制板、竖向拼接缝和顶帽，在所述基础上预留承插槽和连接柱，所述承插槽和连接柱截面形状与空心墩截面相匹配，所述预制板由多块预制分板拼装而成，所述竖向拼接缝沿桥墩高度方向填充在预制分板之间，使预制板形成闭合的空心截面，所述预制板与基础间通过承插槽进行插入式连接，再浇筑后浇混凝土；所述顶帽位于预制板上方，待预制板拼装完成后，预制板通过钢筋与顶帽连接。

进一步的，所述预制板包括预制分板一和预制分板二，所述预制分板一和预制分板二采用一面开口的板式结构，所述预制分板一和预制分板二的开口相对设置，竖向拼接缝沿桥墩高度方向填充在开口的预制分板一和预制分板二端面之间，形成闭合的空心截面；所述预制分板一和预制分板二插入承插槽部分四周进行凿毛处理，以提高连接性能，预制分板一和预制分板二的截面板厚较承插槽一侧小5-10cm。所述预制分板一和预制分板二端面上的接缝面采用梯形，增强与竖向拼接缝的连接。

进一步的，在所述预制分板一和预制分板二的两侧边端面上各设有若干条预埋箍筋，所述预埋箍筋伸出预制分板一/二端面一定长度，伸出部分为u型，保证箍筋套箍效应的发挥，并沿墩壁高度方向均匀布置，所述预制分板一和预制分板二上的预埋箍筋伸出部分相互对应，中间预留一定间隙，通过接缝箍筋相连，保证预制板拼装互不干扰，所述接缝箍筋绑扎在墩壁内外侧，在所述预制分板一和预制分板二的两侧边端面中间各设有若干条预埋加强筋，所述预埋加强筋伸出预制分板一/二端面一定长度，并与预埋箍筋伸出部分相连，保证预制分板与竖向拼接缝间的连接性能；在所述预埋箍筋的拐角处、预埋箍筋与预埋加强筋的相交处设有纵筋，所述纵筋沿墩壁高度方向通长布置。

进一步的，所述钢筋包括设置在预制板内的预埋粗钢筋，所述预埋粗钢筋伸出预制板顶部一定长度，通过连接器与上方连接粗钢筋相连，吊装顶帽，将连接粗钢筋插入至顶帽内的粗钢筋孔道中，张拉连接粗钢筋，并向粗钢筋孔道中压注灌浆料，实现预制板与顶帽的连接。

进一步的，所述预制板与基础之间通过底层拼接缝相连，所述底层拼接缝采用高强砂浆，铺设在承插槽底面，与预制板底面连接。

进一步的，所述预制板与顶帽之间通过顶层拼接缝相连，所述顶层拼接缝采用高强砂浆，铺设在预制板顶面，与顶帽连接。

进一步的，所述连接柱位于预制板内部，与基础一起施工，连接柱顶面与基础顶面齐平，或者高于基础顶面。

进一步的，所述竖向拼接缝采用超高性能混凝土，所述后浇混凝土采用微膨胀混凝土或高强混凝土，填充在承插槽内。

进一步的，当空心墩横向过宽时，可设置多个预制分板，通过两道或多道竖向拼接缝，采用同样的连接形式进行连接。

进一步的，所述承插槽深度不小于预制板墩壁厚度的2倍，所述承插槽和连接柱与预制板相接部分采用凿毛处理，以提高连接性能。

一种采用上述带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、基础、承插槽、连接柱施工，预制分板一和预制分板二、顶帽预制待拼装；

步骤二、基础相应位置铺设底层拼接缝，吊装一侧预制分板一插入承插槽中，并通过底层拼接缝与基础连接；吊装另一侧预制分板二插入承插槽中，并通过底层拼接缝与基础连接；

步骤三、向承插槽、连接柱与预制分板一和预制分板二之间浇筑后浇混凝土，两侧预制分板一和预制分板二完成插入式连接；

步骤四、绑扎接缝箍筋，搭设接缝模板，浇筑竖向拼接缝，完成预制分板一和预制分板二间的连接；

步骤五、在预制分板一和预制分板二顶面铺设顶层拼接缝，利用连接器将预埋粗钢筋与连接粗钢筋进行连接，吊装顶帽，将连接粗钢筋插入至顶帽内的粗钢筋孔道中，张拉连接粗钢筋；

步骤六、向粗钢筋孔道中压注灌浆料，完成顶帽与预制分板一和预制分板二的连接。

相对于现有技术，本发明所述的一种带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩及施工方法具有以下优势：

1.空心墩与基础间采用插入式连接，避免密集的普通钢筋连接难度大、速度慢的间题，且空心墩墩壁较薄，所需承插深度小，无需增大基础厚度，插入空心墩墩壁浇筑混凝土即可完成连接施工，显著提高施工速度。

2.空心墩墩壁采用竖向拼接缝连接，预制板采用开口截面，尺寸小、重量轻，方便运输和吊装；空心墩墩壁高度方向可采用一次预制，无需设置水平拼接缝，避免通常设置多处水平拼接缝对结构整体性带来的影响。

3.空心墩预制板上伸出钢筋，通过合理的构造进行连接，保证预制板之间通过竖向拼接缝连接可靠性，且不影响预制板的吊装和拼装。

4.竖向拼接缝采用超高性能混凝土，保证接缝性能，且自密实、免振捣，施工便捷。

5.顶帽与墩柱受力较小，通过采用粗钢筋连接，方便快捷，粗钢筋采用连接器接长，避免粗钢筋预埋过长影响节段运输。

附图说明

构成本发明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。在附图中：

图1是本发明主视图；

图2是本发明侧视图；

图3是本发明俯视图；

图4是本发明基础结构示意图，其中4-a是主视图，4-b是侧视图，4-c是俯视图；

图5是本发明预制分板俯视图；

图6是本发明预制分板侧视图；

图7是本发明预制板结构示意图，其中7-a是俯视图，7-b是主视图，7-c是侧视图；

图8是本发明顶帽结构示意图，其中8-a是俯视图，8-b是主视图，8-c是侧视图；

图9是本发明基础拼装施工示意图，其中9-a是主视图，9-b是侧视图，8-c是俯视图；

图10是本发明拼装施工示意图(一)，其中10-a是主视图，10-b是侧视图，10-c是俯视图，10-d是预制分板一与预制分板二连接处放大示意图；

图11是本发明拼装施工示意图(二)，其中11-a是主视图，11-b是侧视图，11-c是俯视图，11-d是预制分板一与预制分板二连接处放大示意图；

图12是本发明拼装施工示意图(三)，其中12-a是主视图，12-b是侧视图，12-c是俯视图，12-d是预制分板一与预制分板二连接处放大示意图；

图13是本发明预制板拼装施工示意图，其中13-a是主视图，13-b是侧视图；

图14是本发明预制板与顶帽拼装施工示意图(一)，其中14-a是主视图，14-b是侧视图；

图15是本发明预制板与顶帽拼装施工示意图(二)，其中15-a是主视图，15-b是侧视图；

图16是本发明实施例二结构示意图，其中16-a是主视图，16-b是俯视图。

附图标记说明：1.基础；2.承插槽；3.连接柱；

41.预制分板一；42.预制分板二；43.接缝面；

51.预埋箍筋一；52.预埋箍筋二；53.预埋加强筋一；54.预埋加强筋二；

61.纵筋一；62.纵筋二；

7.接缝箍筋；81.底层拼接缝；82.后浇混凝土；83.竖向拼接缝；

91.预埋粗钢筋；92.连接器；93.连接粗钢筋；

10.顶层拼接缝；11.顶帽；12.粗钢筋孔道；13.灌浆料；14.接缝模板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-5所示，一种带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩，包括基础1、预制板、竖向拼接缝83和顶帽11，在所述基础1上预留承插槽2和连接柱3，所述承插槽2和连接柱3截面形状与空心墩截面相匹配，所述预制板由多块预制分板拼装而成，所述竖向拼接缝83沿桥墩高度方向填充在预制分板之间，形成闭合的空心截面，所述预制板与基础1间通过承插槽2进行插入式连接，再浇筑后浇混凝土82；所述顶帽11位于预制板上方，待预制板拼装完成后，预制板通过钢筋与顶帽11连接。

所述预制板包括预制分板一41和预制分板二42，所述预制分板一41和预制分板二42采用一面开口的截面形式，所述预制分板一41和预制分板二42的开口相对设置，竖向拼接缝83沿桥墩高度方向，填充在开口的预制分板一41和预制分板二42端面之间，形成闭合的空心截面；所述预制分板一41和预制分板二42插入承插槽2部分四周进行凿毛处理，以提高连接性能，预制分板一41和预制分板二42的截面板厚较承插槽2一侧小510cm；预制分板采用一面开口的截面形式，截面面积小，减小了预制结构的重量，方便运输和吊装，在空心墩墩壁高度方向一次预制，无需设置水平拼接缝，增强了整体性。所述预制分板一41和预制分板二42端面上的接缝面43采用梯形，增强与竖向拼接缝的连接。

所述预制分板一41和预制分板二42设预埋箍筋、预埋加强筋和纵筋，所述预埋箍筋包括预埋箍筋一51和预埋箍筋二52，布置在预制分板一41和预制分板二42的两侧边端面，伸出预制分板一41和预制分板二42端面一定长度，伸出部分采用u型，保证箍筋套箍效应的发挥，并沿墩壁高度方向均匀布置，预制分板一41和预制分板二42上预埋箍筋一51和预埋箍筋二52伸出部分相互对应，中间预留一定间隙，通过接缝箍筋7相连，保证预制板拼装互不干扰，所述接缝箍筋7绑扎在墩壁内外侧，保证预埋箍筋的连续，与预埋箍筋共同对竖向拼接缝形成套箍作用，并用于抵抗墩壁水平方向受力。所述预埋加强筋包括预埋加强筋一53和预埋加强筋二54，预埋在预制分板一41和预制分板二42的两侧边端面中间，伸出预制分板一41和预制分板二42端面一定长度，并与预埋箍筋一51和预埋箍筋二52伸出部分相连，保证预制分板与竖向拼接缝间的连接性能。所述纵筋包括纵筋一61和纵筋二62，沿墩壁高度方向通长布置，位于预埋箍筋一51及预埋加强筋一53、预埋箍筋二52及预埋加强筋二54角点处，起到竖向拼接缝受弯时纵向受力作用，并加强了预埋箍筋及预埋加强筋的刚度，避免运输过程中损坏。所述连接柱3位于预制分板一41和预制分板二42内部，与基础1一起施工，连接柱3顶面与基础1顶面齐平，或者高于基础1顶面。所述竖向拼接缝83采用超高性能混凝土，保证竖向拼接缝足够的抗压强度，增强了与预制板之间的连接强度，且施工免振捣、自密实，施工便捷。所述后浇混凝土82采用微膨胀混凝土或高强混凝土，填充在承插槽2内，以及预制分板一41和预制分板二42与连接柱3之间。

所述钢筋包括设置在预制板内的预埋粗钢筋91，所述预埋粗钢筋91伸出预制分板一41和预制分板二42顶部一定长度，通过连接器92与上方连接粗钢筋93相连，连接器避免预制板上预埋粗钢筋伸出过长，造成运输吊装不便。吊装顶帽11，将连接粗钢筋93插入至顶帽11内的粗钢筋孔道12中，张拉连接粗钢筋93，并向粗钢筋孔道12中压注灌浆料13，实现预制板与顶帽11的连接。所述预制板与基础之间通过底层拼接缝81相连，所述底层拼接缝81采用高强砂浆，铺设在承插槽2底面，与预制分板一41和预制分板二42底面连接。所述预制板与顶帽11之间通过顶层拼接缝10相连，所述顶层拼接缝10采用高强砂浆，铺设在预制分板一41和预制分板二42顶面，与顶帽11连接。所述承插槽2深度不小于预制分板一41和预制分板二42墩壁厚度的2倍，保证预制板具有足够的插入深度，一般墩柱插入式连接时因截面尺寸较大，需要的插入深度较大，影响基础的厚度和工程量，预制板壁厚较薄，显著减小插入深度，对基础影响较小，且避免了预制板与基础间密集钢筋连接困难问题，施工速度快。所述承插槽2和连接柱3与预制分板一41和预制分板二42相接部分采用凿毛处理，以提高连接性能。

如图16所示，当空心墩横向过宽时，可设置多个预制分板，通过两道或多道竖向拼接缝83，采用同样的连接形式进行连接。

一种采用上述带混凝土竖向拼接缝的预制拼装空心墩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、基础1、承插槽2、连接柱3施工，预制分板一41和预制分板二42、顶帽11预制待拼装。

步骤二、基础1相应位置铺设底层拼接缝81，吊装一侧预制分板一41插入承插槽2中，并通过底层拼接缝81与基础1连接；吊装另一侧预制分板二42插入承插槽2中，并通过底层拼接缝81与基础1连接。

步骤三、向承插槽2、连接柱3与预制分板一41和预制分板二42之间浇筑后浇混凝土82，两侧预制分板一41和预制分板二42完成插入式连接。

步骤四、绑扎接缝箍筋7，搭设接缝模板14，浇筑竖向拼接缝83，完成预制分板一41和预制分板二42间的连接。

步骤五、在预制分板一41和预制分板二42顶面铺设顶层拼接缝10，利用连接器92将预埋粗钢筋91与连接粗钢筋93进行连接，吊装顶帽11，将连接粗钢筋93插入至顶帽11内的粗钢筋孔道12中，张拉连接粗钢筋93。

步骤六、向粗钢筋孔道12中压注灌浆料13，完成顶帽11与预制分板一41和预制分板二42的连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。