一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁建造技术领域，尤其涉及一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩。


背景技术：

2.铁路、市政、公路等工程与既有铁路、道路等小角度交叉时，常采用框架型桥墩，利用框架墩跨越障碍物，再在框架墩上方设置简支梁等小跨度梁体，具有较好的经济性。
3.以往，框架桥墩常采用现浇施工，墩柱和横梁采用支架法施工，支架搭设高度高、施工风险大、施工干扰大，而横梁若采用预制拼装法施工，能显著提高施工速度、减小施工干扰；横梁常采用钢结构，钢结构具有自重轻、便于运输吊装，特别适用于大跨度横梁等优点，但存在钢横梁与墩柱间的接头处受力复杂，钢混连接构造处理难度大，以及如何保证钢横梁与墩柱间快速拼装等问题；同时，框架墩若钢横梁与墩柱间采用一次拼装完成，两者间形成固结，则框架墩上方上部梁体的一期自重、桥面附属等二期自重均造成墩底受弯，从而增大了基础的受力，往往造成基础设计困难。因此，研发一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩是个亟待解决的问题。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩，以实现对下方铁路、道路影响小，施工安全风险小，横梁与墩柱拼装速度快、受力可靠、成本低，并可减小了基础受力。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.本实用新型提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩，包括钢横梁和墩柱，所述钢横梁与所述墩柱相接处设钢混结合段，所述钢混结合段包括顶钢板、底钢板和竖板，所述钢混结合段上设置剪力钉、加劲肋及肋板，所述墩柱上方设置墩柱过渡段，主筋和加强筋伸出墩柱顶部预设长度，拼装时，所述墩柱上的主筋和加强筋穿入所述钢横梁的所述底钢板上的预留孔，再在所述顶钢板上的灌注孔中灌注后浇混凝土，对所述后浇混凝土进行养护，待所述后浇混凝土养护完成后实现所述钢横梁与所述墩柱间的连接。
8.进一步的，所述顶钢板位于钢混结合段的顶面，所述顶钢板上设置灌注孔和排气孔。
9.进一步的，所述底钢板位于钢混结合段的底面，所述底钢板上设置多个预留孔，多个所述预留孔将所述底钢板分割成多个条形钢板区域，每个所述预留孔的尺寸大于所述主筋的外轮廓，每个所述条形钢板区域上均设有肋板进行加强。
10.进一步的，所述竖板位于所述钢混结合段与所述墩柱相接的四周，同时在所述墩
柱中心处设置竖板，该处竖板与所述墩柱内的临时支座对应，所述临时支座与临时支撑柱对应。
11.进一步的，所述墩柱过渡段设置有过渡板，所述过渡板包括四块竖向钢板围成的柱状结构，其高度与临时支撑柱和临时支座的叠加高度相同，所述过渡板的上部与所述钢横梁相连，所述过渡板的下部与所述墩柱的顶部相接，所述过渡板上设置剪力钉和加劲肋。
12.进一步的，所述剪力钉分散设置在顶钢板和所述竖板上；所述加劲肋分散设置在所述钢横梁的顶钢板和所述竖板上；在所述钢横梁与所述墩柱相接处，所述剪力钉、所述加劲肋均与后浇混凝土连接。
13.进一步的，所述肋板设置在所述钢横梁的顶钢板、竖板和底钢板上，沿所述钢横梁的内轮廓布置有多个所述肋板，所述肋板上设置有多个钢筋孔，穿孔钢筋穿过所述钢筋孔，并与两侧竖板焊接固定。
14.进一步的，所述墩柱采用预制或现浇，所述墩柱的顶部设置墩柱过渡段，所述墩柱过渡段的外轮廓形状与所述钢横梁的过渡板形状相同，所述墩柱过渡段的外轮廓尺寸较所述墩柱其他位置大；
15.所述主筋采用所述墩柱自身配置的钢筋，所述加强筋锚固在所述墩柱内部。
16.进一步的，所述钢横梁和所述墩柱之间采用一次固结的形式，不设置过渡板、临时支撑柱和临时支座，施工时在所述墩柱的顶部铺设拼接缝，拼接缝采用高强砂浆。
17.进一步的，所述后浇混凝土采用高强混凝土、超高性能混凝土或自密实补偿收缩混凝土中的一种。
18.本实用新型的有益效果为：
19.本实用新型提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩，能够获得如下效果：
20.1.通过设置钢横梁，减轻了横梁重量，便于运输和吊装，施工速度快、施工干扰小。
21.2.通过钢横梁内部设置剪力钉、穿孔钢筋剪力键等构造，显著增加了连接部位的强度，确保钢横梁与后浇混凝土间相互传力，荷载传力路径明确，质量易于保证。
22.3.钢横梁与墩柱间拼装施工容差大、拼装简单快速，墩柱主筋与钢横梁间易于穿入，两者间通过后浇筑混凝土形成刚性连接，受力安全，解决钢横梁与墩柱间协同受力的问题。
23.4.钢横梁与墩柱间采用分阶段连接，即两者间先铰接再固结，先通过临时支座进行连接，架设上部梁体，再对钢横梁与墩柱间进行固结。从而避免一次固结使得基础受力较大，解决基础设计困难的问题。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的主视结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的俯视结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的桥墩结构示意图；
28.图4为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的钢横梁结构示意图；
29.图5为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的钢混结合段结构示意图；
30.图6为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的图5的
ⅰ-ⅰ
断面结构示意图；
31.图7为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的图5的
ⅱ-ⅱ
断面结构示意图；
32.图8为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的图5的
ⅲ-ⅲ
断面结构示意图；
33.图9为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的图5的
ⅳ-ⅳ
断面结构示意图；
34.图10为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的临时支撑结构示意图；
35.图11为本实用新型实施例二提供的一种通过钢横梁与混凝土柱连接的框架桥墩的结构示意图。
36.图标：
37.1-钢横梁；
38.2-墩柱；
39.21-墩柱过渡段；
40.3-主筋；
41.31-加强筋；
42.4-钢混结合段；
43.5-后浇混凝土；
44.6-顶钢板；
45.61-灌注孔；
46.62-排气孔；
47.7-底钢板；
48.71-预留孔；
49.8-竖板；
50.9-过渡板；
51.10-剪力钉；
52.11-肋板；
53.12-钢筋孔；
54.13-穿孔钢筋；
55.14-加劲肋；
56.15-临时支撑柱；
57.16-临时支座；
58.17-拼接缝。
具体实施方式
59.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
60.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.在本实用新型的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
62.实施例一
63.如图1-10所示，为本实用新型实施例一提供的一种通过钢横梁1与混凝土柱连接的框架桥墩的结构示意图，结合附图1-10对实用新型的框架桥墩进行说明，具体结构及步骤如下。
64.本实用新型实施例提供的提供一种通过钢横梁1与混凝土柱连接的框架桥墩，如图1-9所示，一种通过钢横梁1与混凝土柱连接的框架桥墩，包括钢横梁1和墩柱2，钢横梁1与墩柱2相接处设钢混结合段4，钢混结合段4包括顶钢板6、底钢板7和竖板8，钢混结合段4上设置剪力钉10、加劲肋14及肋板 11，墩柱2上方设置墩柱过渡段21，主筋3和加强筋31伸出墩柱2顶部预设长度，拼装时，墩柱2上的主筋3和加强筋31穿入钢横梁1的底钢板7上的预留孔71，再在顶钢板6上的灌注孔61中灌注后浇混凝土5，对后浇混凝土5进行养护，待后浇混凝土5养护完成后实现钢横梁1与墩柱2间的连接。
65.具体的，顶钢板6位于钢混结合段4的顶面，顶钢板6上设置灌注孔61和排气孔62；其中，灌注孔61用于灌注后浇混凝土5，排气孔62保证后浇混凝土5施工过程中的排气，以保证浇筑密实度。
66.具体的，底钢板7位于钢混结合段4的底面，底钢板7上设置多个预留孔 71，多个预留孔71将底钢板7分割成多个条形钢板区域，每个预留孔71的尺寸大于主筋3的外轮廓，每个条形钢板区域上均设有肋板11进行加强；能够保证横梁底钢板7提供抗拉能力，以承担钢混结合段4的弯矩。
67.具体的，竖板8位于钢混结合段4与墩柱2相接的四周，同时在墩柱2中心处设置竖板8，该处竖板8与墩柱2内的临时支座16对应，保证钢横梁1在自重作用下支撑在临时支座16上，临时支座16与临时支撑柱15对应。
68.具体的，墩柱过渡段21设置有过渡板9，过渡板9包括四块竖向钢板围成的柱状结
构，其高度与临时支撑柱15和临时支座16的叠加高度相同，过渡板9 的上部与钢横梁1相连，过渡板9的下部与墩柱2的顶部相接，作为后浇混凝土5的施工模板，后浇混凝土5浇筑时无需再设置临时模板；过渡板9上设置剪力钉10和加劲肋14，保证与后浇混凝土5间传力，当框架墩受力时，起到加强受力的作用。
69.具体的，(如图10所示)临时支撑柱15设置在墩柱2顶部，临时支撑柱 15上方设置临时支座16，临时支撑柱15和临时支座16起到支撑钢横梁1的作用，当钢横梁1支撑在临时支座16上时，钢横梁1与墩柱2间为铰接，不传递弯矩，在钢横梁1上架设上部梁体时，上部梁体一期自重荷载不对基础产生弯矩作用，仅当施工完后浇混凝土5后，钢横梁1与墩柱2间形成刚结后才传递二期自重、活载等产生的弯矩，因此，大大减低了基础的受力，有利于基础的设计。
70.具体的，剪力钉10分散设置在顶钢板6和竖板8上，起到钢横梁1与后浇混凝土5的连接作用；在钢横梁1与墩柱2相接处，剪力钉10与后浇筑混凝土连接，当钢横梁1承受竖向力时，通过剪力钉10将竖向力传递给后浇混凝土5，当钢横梁1承受弯矩时，通过一侧剪力钉10的抗拉和另一侧剪力钉10的抗压，将荷载传递给后浇混凝土5；加劲肋14分散设置在钢横梁1的顶钢板6和竖板 8上，保证钢板具有足够的稳定性，在钢横梁1与墩柱2相接处，加劲肋14与后浇混凝土5连接；能够加强钢板与后浇混凝土5间的连接。
71.具体的，肋板11设置在钢横梁1顶钢板6、竖板8和底钢板7上，沿钢横梁1的内轮廓布置有多个肋板11，保证了钢板间的整体性和稳定性，肋板11上设有多个钢筋孔12，穿孔钢筋13穿过钢筋孔12，并与两侧竖板8焊接固定；肋板11、穿孔钢筋13和钢筋孔12内的后浇混凝土5形成剪力键，当钢横梁1 上的顶钢板6、竖板8和底钢板7受力时，通过穿孔钢筋13及浇筑在穿孔钢筋 13、钢筋孔12内的后浇混凝土5的抗剪作用，共同提供抗拉力，当竖板8承受弯矩或者顶钢板6和底钢板7承受弯矩时，通过剪力钉10、肋板11及穿孔钢筋 13共同受力，显著提高了钢横梁1与后浇混凝土5间的连接强度。
72.具体的，墩柱2采用预制或现浇，墩柱2的顶部设置墩柱过渡段21，墩柱过渡段21的外轮廓形状与钢横梁1的过渡板9形状相同，墩柱过渡段21的外轮廓尺寸较墩柱2其他位置大，保证与过渡板9间的衔接，同时其端面可作为后浇混凝土5的底模板，浇筑时无需搭设临时模板。
73.具体的，主筋3采用墩柱2自身配置的钢筋，加强筋31锚固在墩柱2内部，保证主筋3和加强筋31伸入钢混结合段4具有足够的锚固长度，当钢横梁1受力时，通过后浇混凝土5对穿入其中的主筋3和加强筋31的握裹进行锚固和传力，从而保证与墩柱2间的荷载传递，加强筋31起到增加抗弯和抗剪能力的作用，同时，预留孔71设置足够的开孔空间，主筋3和加强筋31穿入方便，大大降低施工难度。
74.具体的，后浇混凝土5采用高强混凝土、超高性能混凝土(uhpc)或自密实补偿收缩混凝土中的一种。
75.本实施例的一种通过钢横梁1与混凝土柱连接的框架桥墩具有如下优势：通过设置钢横梁1，减轻了横梁重量，便于运输和吊装，施工速度快、施工干扰小；通过钢横梁1内部设置剪力钉10、穿孔钢筋13剪力键等构造，显著增加了连接部位的强度，确保钢横梁1与后浇混凝土5间相互传力，荷载传力路径明确，质量易于保证；钢横梁1与墩柱2间拼装施工容差大、拼装简单快速，墩柱2主筋3与钢横梁1间易于穿入，两者间通过后浇筑混凝土形成刚
性连接，受力安全，解决钢横梁1与墩柱2间协同受力的问题；钢横梁1与墩柱2间采用分阶段连接，即两者间先铰接再固结，先通过临时支座16进行连接，架设上部梁体，再对钢横梁1与墩柱2间进行固结；从而避免一次固结使得基础受力较大，解决基础设计困难的问题。
76.实施例二
77.如图11所示，为本实用新型实施例二的一种通过钢横梁1与混凝土柱连接的框架桥墩，当基础受力不控制时，钢横梁1和墩柱2间可采用一次固结的形式，包括实施例一的除了过渡板9、临时支撑柱15和临时支座16及与过渡板9、临时支撑柱15和临时支座16相关联的连接特征，在此不做赘述；施工时，在墩柱2顶部铺设拼接缝17，拼接缝17采用高强砂浆，施工时吊装钢横梁1放置在拼接缝17上，将主筋3和加强筋31穿入钢混结合段4内部，再浇筑后浇混凝土5，完成钢横梁1与墩柱2之间的拼装。
78.本实施例的一种通过钢横梁1与混凝土柱连接的框架桥墩具有如下优势：通过设置钢横梁1，减轻了横梁重量，便于运输和吊装，施工速度快、施工干扰小；通过钢横梁1内部设置剪力钉10、穿孔钢筋13剪力键等构造，显著增加了连接部位的强度，确保钢横梁1与后浇混凝土5间相互传力，荷载传力路径明确，质量易于保证；钢横梁1与墩柱2间拼装施工容差大、拼装简单快速，墩柱2主筋3与钢横梁1间易于穿入，两者间通过后浇筑混凝土形成刚性连接，受力安全，解决钢横梁1与墩柱2间协同受力的问题；当基础受力不控制时，钢横梁1与墩柱2间采用一次固结的形式，不设置过渡板9、临时支撑柱15和临时支座16，施工时在墩柱2顶部铺设拼接缝17，拼接缝17采用高强砂浆，施工时吊装钢横梁1放置在拼接缝17上，将主筋3和加强筋31穿入钢混结合段4内部，再浇筑后浇混凝土5，完成钢横梁1与墩柱2之间的拼装，拼装速度快、受力可靠、成本低，并可减小了基础受力。
79.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。