本发明属于桥梁工程领域，涉及桥梁的预制装配式拼接设计与施工建造技术，具体涉及一种基于螺栓连接的模块化装配式空心高墩拼接构造及其作法。
背景领域
桥梁工程是重要的交通基础设施，高效节能、绿色低碳、环境友好、高性能耐久将是未来新一代桥梁建设的重要发展方向。全预制装配桥梁快速建造技术具有桥梁构件生产工场化、构件工场加工质量高耐久性好、施工机械化程度高、高空作业人员少、施工安全风险较小、建筑垃圾少、施工扬尘及噪声污染小、施工建造速度快大幅缩短现场建造工期等诸多优势。
预制装配技术在桥梁上部结构建设中已经得到了广泛的应用，预制装配式桥墩目前在技术研发和工程实践方面都刚刚开始，还没有大规模推广。而且目前现有的节段预制拼装桥墩都是沿桥墩纵向进行分段预制拼装施工。然而在复杂地形条件下，如山区地形时，山区桥梁高墩较为常见，高墩建造成为整个桥梁中的重点和难点。预制拼装高墩/超高墩目前在世界范围内还处于技术研发和基础理论研究阶段，基本上还没有工程实践。国内外现有预制装配式桥墩由于预制节段截面过大、吊装和运输能力有限等问题，不能适应山区高墩桥梁的预制装配式建造施工。
为此，现提出一种基于螺栓连接的模块化装配式空心高墩拼接构造及其作法，将预制墩身横向划分为四个模块，减小了吊装的难度，连接可靠、受力明确、施工方便，减少现场工作量避免或减少现场钢筋焊接。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于螺栓连接的模块化装配式空心高墩拼接构造及其作法，用以解决预制空心墩柱之间、预制空心墩柱与承台之间以及空心墩柱拼装的可靠连接。
本发明采用的技术方案为：该构造的竖向上由承台1与构件一3、构件二2两种类型预制节段拼接而成，其中构件二2设置在承台1上，多个构件二2顺次拼接组成该构造的主体结构，构件一3设置在该构造的主体结构顶部；横向拼接由构件一3、构件二2中的预埋带锚固头钢筋8与预留螺栓孔洞12，以及预埋钢筋混凝土棒7与预留槽洞13通过承插式连接；竖向拼接由各个构件二2之间，以及构件二2与构件一3之间预制节段上部的预制钢管混凝土棒10与预留圆柱形空槽洞11连接，以及在上下预制节段的圆弧形螺栓孔洞9中插入弧形钢筋连接。预制节段之间通过榫卯与螺栓连接。
预制节段包括预留圆柱形空槽洞11、预留槽洞13、预留螺栓孔洞12、圆弧形螺栓孔洞9、进浆口5和出浆口6。
预埋带锚固头钢筋8设置在构件一3的长边和构件二2的短边，预留槽洞13与预留螺栓孔洞12预设在构件一3的短边和构件二2的长边，带有剪力钉14的预埋钢筋混凝土棒7预设在构件一3的短边和构件二2的短边。构件一3、构件二2的下表面中心位置设有预留圆柱体空槽洞11，在构件一3、构件二2的上下表面及端部留有圆弧形螺栓孔洞9，构件一3、构件二2的上表面中心位置预制钢管混凝土棒10。预留螺栓孔洞12的下部预留有进浆口5，上部预留有出浆口6。
所述预留圆柱形空槽洞11内填充有高强水泥基浆料，预留螺栓孔洞12通过管路向外连通有进浆口5和出浆口6，所述承台1与节段间的竖向连接的接缝面设置有高强砂浆垫层4。
上述预制装配式薄壁空心墩柱接头施工方法，包括以下步骤：
1)工厂制作预制混凝土构件一3、构件二2，按设计位置在混凝土构件端部预留螺栓孔洞12、预留圆柱形空槽洞11、预留槽洞13，预留圆弧形螺栓孔洞9；预埋带锚固头钢筋8、带剪力钉14的预埋钢筋混凝土棒7由混凝土节段向外穿出；在设计位置预留带剪力钉14的钢管混凝土棒10；浇筑混凝土振捣，然后直立放置养护。
2)在预制墩柱节段运至现场后，进行墩柱的水平方向上构件的连接，通过螺栓连接，将预留螺栓孔洞12和预留槽洞13对预埋带锚固头钢筋8和预埋钢筋混凝土棒7，使之插入预留螺栓孔洞12、预留槽洞13中，安装和拧紧螺栓。随后逐节段安装，将墩柱的下表面预留的圆柱形空槽洞11对准下方构件预制钢管混凝土棒10，同时将构件一3、构件二2的上下表面两侧及端部所预留圆弧形螺栓孔洞9对合在一起，同时将圆弧形钢筋插入预留螺栓孔洞9中，使之成为整体，在上下圆弧形孔洞两端安装螺栓垫片，螺栓锚固，调整好墩柱垂直度且采取临时稳固支撑。
在预制墩的上表面，预制凸出的圆柱体构造，同时，在另一匹配的预制墩的下表面留有圆柱形孔槽洞，在构件上下表面外侧及端部采用圆弧形钢筋螺栓连接。节段平面通过预埋钢筋和与之匹配的孔洞采用螺栓连接，通过在施工现场的承插式匹配拼装及少量灌浆，完成界面连接，使上下左右预制桥墩形成整体。
有益效果：本发明榫卯与螺栓连接构造设计，连接可靠、结构受力明确、极大减少了吊机的负重，操作过程简单，施工方便，不需要在现场搭设模板和支架，可有效减少现场混凝土浇筑的工作量，避免钢筋焊接，加快施工进度，保证施工质量，是一种先进可靠的预制装配式薄壁空心墩柱接头构造设计。
附图说明
图1为预制墩柱水平节段拼装构造示意图。
图2.1为预制墩柱水平节段拼装前构造示意图一。
图2.2为预制墩柱水平节段拼装前构造示意图二
图3.1为预制墩柱水平节段拼装后构造示意图一。
图3.2为预制墩柱水平节段拼装后构造示意图二。
图4.1为预制墩柱垂直节段拼装前构造主视图。
图4.2为预制墩柱垂直节段拼装前构造俯视图。
图5为预制墩柱垂直节段拼装后构造示意图。
图6为预制墩柱垂直节段拼装后构造左视示意图。
图中：1—承台；2—构件二；3—构件一；4—砂浆垫层；5—进浆口；6—出浆口；7—预埋钢筋混凝土棒；8—预埋带锚固头钢筋；9—圆弧形螺栓孔洞；10—预制钢管混凝土棒；11—预留圆柱形空槽洞；12—预留螺栓孔洞；13—预留槽洞；14—剪力钉；15—螺栓垫板；16—螺帽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明
如图1-6所示，一种预制装配式薄壁空心墩柱接头构造，包括预留圆柱形空槽洞11，进浆口5，出浆口6，螺栓及螺栓垫板15，预留圆弧形螺栓孔洞9、预留螺栓孔洞12、预留槽洞13。
所述接头为榫卯与螺栓连接构造，设置在多个预制墩柱节段2之间，或者承台1与预制墩柱节段2之间，在上下构件接缝处面层设高强砂浆垫层4
锚固头钢筋8设置在构件一3的长边和构件二2的短边,预留槽洞13与螺栓孔洞12预设在构件一3的短边和构件二2的长边，带有剪力钉14的预埋钢筋混凝土棒7预设在构件一3的短边和构件二2的短边。构件下表面中心位置预留有圆柱体空槽洞11，在构件一3、构件二2的上下表面及端部留有圆弧形螺栓孔洞9，构件上表面中心位置预制钢管混凝土棒10。所述预制件在与留螺栓孔洞12下部预留有进浆口5，上部预留有出浆口6。
所述预留圆柱形空槽洞11内填充有高强水泥基浆料，预留螺栓孔洞12通过管路向外连通有进浆口5和出浆口6，所述承台1与节段间的竖向连接的接缝面设置有高强砂浆垫层4。
上述预制装配式薄壁空心墩柱接头施工方法，包括以下步骤：
1)工厂制作预制混凝土构件一3、构件二2，按设计位置在混凝土构件端部预留螺栓孔洞12、预留圆柱形空槽洞11、预留槽洞13，预留圆弧形螺栓孔洞9；预埋带锚固头钢筋8、带剪力钉14的钢筋混凝土棒7由混凝土节段向外穿出；在设计位置预留带剪力钉14的钢管混凝土棒10；浇筑混凝土振捣，然后直立放置养护。
2)在预制墩柱节段运至现场后，进行墩柱的水平方向上构件的连接，通过螺栓连接，将预留螺栓孔洞12和预留槽洞13对准锚固头钢筋8和钢筋混凝土棒7，使之插入预留螺栓槽洞12、预留槽洞13中，安装和拧紧螺栓。随后逐节段安装，将墩柱的下表面预留的圆柱形空槽洞11对准下方构件预制钢管混凝土棒10，同时将构件一、二上下表面两侧及端部所预留的圆弧形螺栓孔洞9对合在一起，同时将圆弧形钢筋插入预留螺栓孔洞9中，使之成为整体，在上下圆弧形孔洞两端安装螺栓垫片，螺栓锚固，调整好墩柱垂直度且采取临时稳固支撑。
3)从所述进浆口压入高强水泥基浆料，直至所述出浆口有浓浆喷出为止，关闭出浆口，持压一段时间后关闭进浆口。
4)在自然养护一段时间后，拆除临时稳固支撑，预制装配式薄壁空心高墩桥可投入使用。
应当指出，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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。