一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩的制作方法

1.本实用新型涉及建筑工程装配式建筑技术领域，具体为一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩。


背景技术：

2.预制桥墩体系具有快速施工优势，根据抗震性能的不同，将预制桥墩体系分为“等同现浇”和“非等同现浇”两类，其中“等同现浇”预制桥墩又按照连接形式的不同分为套筒灌浆连接、波纹管灌浆连接、预留槽孔的灌浆连接、承插式连接、现浇湿接缝连接；“非等同现浇”预制桥墩按照有无专门耗能装置可分为两类。
3.等同现浇结构需要灌浆作业或现浇混凝土，施工不够方便、效率低，施工质量不易检测和保证，且在地震作用下，墩柱损伤严重、残余变形大；非等同现浇的桥墩一般采用预应筋连接，附加钢筋或耗能装置。
[0004]“非等同现浇”预制桥墩是指通过采用预应力筋施加后张预应力的连接形式，使得预制桥墩在地震作用下的非线性转动主要集中在摇摆节点，从而保证预制构件部分基本保持弹性。与“等同现浇”预制桥墩相比，“非等同现浇”预制桥墩具有两大优势：一是在地震作用下的非线性转动主要表现为节点接缝的张开与闭合，保证即使在大震下预制构件混凝土的拉应变仍处于很低的水平，从而减小了预制构件本身的受拉损伤；二是后张预应力提供了预制桥墩震后恢复初始位置的自复位能力。但此类节点无耗能普通钢筋或耗能装置，结构耗能较弱。另外一类附加耗能装置的“非等同现浇”预制桥墩，耗能装置的构造复杂，安装效率低，且造价高。
[0005]
在地震荷载下，墩柱端部发生破损出现塑性铰。塑性铰的延性和耗能能力对结构的抗震性能起着关键作用。对于现浇混凝土桥墩，梁端塑性铰长度约为一倍墩柱高度。公知的各种湿式连接和上文中的干式连接装配式桥墩，塑性铰均出现在墩柱端部连接的接缝处，塑性铰长度相对现浇结构更小。非线性变形主要集中在接缝处，应力集中严重，对此处连接构造的要求就很高，导致造价高居不下，不利于工程的推广应用。
[0006]
基于以上，本技术提供一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩，用以简化接缝处的连接构造，提高装配式混凝土桥墩的安装效率。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的在于提供一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0008]
为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩，包括桥墩结构，桥墩结构包括有：承台，承台用于传递和分配压力载荷；以及墩柱，墩柱置于承台上端，与承台之间形成接缝，于接缝处填充有砂浆坐浆层；以及预应力筋，预应力筋贯穿承台与墩柱，将承台与墩柱连接；以及耗能钢筋，耗能钢筋沿着墩柱的延伸方向置于墩柱中；以及加腋，加腋置于接缝处，用于增强接缝处的抗弯承载能力；以
及豁口，豁口开设于墩柱中部，用于减弱墩柱在豁口处的抗弯承载能力。
[0009]
优选的，桥墩结构还包括有预应力管道，预应力管道自墩柱延伸至承台，将墩柱与承台贯穿，预应力筋置入预应力管道内，于预应力筋的两端连接有第一锚具aaa与第二锚具bbb，对承台与墩柱形成张拉作用。
[0010]
优选的，耗能钢筋有若干个，均浇筑于墩柱的边缘处，且耗能钢筋的一端弯折锚固在墩柱的底部。
[0011]
优选的，豁口有若干个，若干个豁口沿着墩柱的延伸方向开设，豁口距承台顶面的距离为墩柱截面长度的0.8～1.2倍。
[0012]
优选的，墩柱包括有实心段与空心段，空心段位于墩柱中部，空心段与实心段之间通过倒角过渡。
[0013]
优选的，预应力筋有若干个，沿着墩柱的中轴线分布于墩柱的边缘处。
[0014]
优选的，还包括有盖梁，盖梁下端设置有两个桥墩结构，预应力筋还贯穿盖梁，将承台墩柱盖梁三者连接。
[0015]
优选的，墩柱与盖梁之间也形成接缝，并于接缝处填充有砂浆坐浆层，且墩柱与盖梁之间的接缝处也设置有加腋，耗能钢筋的一端弯折锚固在墩柱的顶部。
[0016]
优选的，豁口有多个，豁口距承台顶面的距离或距盖梁底面的距离为墩柱截面长度的0.8～1.2倍。
[0017]
优选的，预应力筋有若干个，沿着墩柱的中轴线分布于墩柱的边缘处。
[0018]
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型公开的预应力全干式连接装配式混凝土桥墩，1)将耗能普通钢筋直接锚固在墩柱顶部和底部，不穿过顶底面接缝进入承台和盖梁，取消了传统结构中的灌浆套筒，简化了接缝处连接构造，降低了工程造价，提高了装配式混凝土桥墩的安装效率；2)在墩柱上开设豁口或设置空心段，地震时使塑性铰发生位移，精确发生在豁口位置，非弹性变形集中于豁口处，墩柱上基本无损伤，实现了地震作用下的低损伤结构，同时塑性铰区含有预应力筋和耗能普通钢筋，具有自复位、耗能能力强、延性大的优点；3)在地震作用下可以通过控制端部豁口的数量和间距，精确控制塑性铰的长度，结构计算分析更加准确，还可通过控制塑性铰长度，改善塑性铰区局部应力；4)实施例2中的空心段不仅有助于实现塑性铰的外移，控制结构损伤位置，还减轻了预制墩柱的重量，方便安装施工。
附图说明
[0019]
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0020]
图1是本实用新型实施例1中全干式连接装配式混凝土桥墩的结构示意图；
[0021]
图2是本实用新型实施例1中全干式连接装配式混凝土桥墩在a-a与b-b处的剖视图；
[0022]
图3是本实用新型实施例2中全干式连接装配式混凝土桥墩的结构示意图；
[0023]
图4是本实用新型实施例2中全干式连接装配式混凝土桥墩在c-c处的剖视图；
[0024]
图5是本实用新型实施例3中全干式连接装配式混凝土桥墩的结构示意图；
[0025]
图6是本实用新型实施例3中全干式连接装配式混凝土桥墩在d-d处的剖视图；
[0026]
图中：
[0027]
桥墩结构100、2-100、3-100；
[0028]
承台10、2-10、3-10；
[0029]
墩柱20、2-20、3-20；实心段2-22；与空心段2-23；倒角2-24；
[0030]
砂浆坐浆层30、2-30、3-30；
[0031]
预应力筋40、2-40、3-40；
[0032]
耗能钢筋50、2-50、3-50；
[0033]
加腋60、2-60、3-60；
[0034]
豁口21、2-21、3-21；
[0035]
预应力管道70、2-70、3-70；
[0036]
第一锚具80a、2-80a、3-80a；
[0037]
第二锚具80b、2-80b、3-80b；
[0038]
盖梁3-200。
具体实施方式
[0039]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0040]
在地震荷载下，混凝土桥墩的端部会发生破损出现塑性铰，塑性铰的延性和耗能能力对结构的抗震性能起着关键作用。对于现浇混凝土桥墩，梁端塑性铰长度约为一倍墩柱高度，公知的各种湿式连接和干式连接装配式桥墩，塑性铰均出现在墩柱端部连接的接缝处，塑性铰长度相对现浇结构更小，非线性变形主要集中在接缝处，应力集中非常严重，对接缝处连接构造的要求很高。现有技术的做法需要设置一组灌浆套筒，通过灌浆套筒将耗能钢筋连接，每个灌浆套筒较为昂贵，在庞大的工程中会显著提高工程造价。
[0041]
基于此，本技术提供实施例1，如图1～2所示，具体为一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩的最佳方案之一，本方案通过特殊构造实现了塑性铰的转移，简化了接缝处的连接构造，在提高抗震性能的基础上，还降低了混凝土桥墩的造价，且进一步提高了装配式混凝土桥墩的安装效率。
[0042]
具体的，如图1～2所示，本装配式混凝土桥墩包括有桥墩结构100，桥墩结构100包括有承台10和墩柱20，承台20为方形结构，由混凝土制备，用于传递和分配来自墩柱20的压力载荷，墩柱20置于承台10上端，由混凝土制备，与承台10之间形成接缝，并于接缝处填充有砂浆坐浆层30，其中砂浆坐浆层30用于将墩柱20调平，且砂浆坐浆层30的厚度优选为2～3cm，抗压强度优选为60mpa以上，还包括有预应力筋40，预应力筋40贯穿承台10与墩柱20，使承台10与墩柱20形成全干式连接装配式混凝土桥墩，用于承载地震时墩柱20受到的部分载荷，同时在墩柱20产生塑性铰时，会在预应力筋40的弹性性能作用下恢复水平方向的形变，具有自复位的功能。
[0043]
进一步的，预应力筋40的具体设置方式为：桥墩结构100还包括有预应力管道70，预应力管道70自墩柱20延伸至承台10，将墩柱20与承台10贯穿，预应力筋40置入预应力管
道70内，于预应力筋40的两端连接有第一锚具80a与第二锚具80b，对承台10与墩柱20形成张拉作用，其中预应力管道70开设于墩柱20与承台10的轴线上，使预应力筋40位于墩柱20与承台10的中心轴线上。
[0044]
进一步的，如图1～2所示，本装配式混凝土桥墩还包括有耗能钢筋50，耗能钢筋50沿着墩柱20的延伸方向置于墩柱20中，也用于承载地震时墩柱20受到的部分载荷，区别于传统结构中的耗能钢筋50贯穿承台10和墩柱20，本实施例中的耗能钢筋50仅置于墩柱20中，无需设置灌浆套筒结构，如此可降低工程造价；
[0045]
进一步的，耗能钢筋50的具体设置方式为：耗能钢筋50有若干个，以墩柱20的中轴线为中心环形分布，均浇筑于墩柱20的边缘处，且耗能钢筋50的一端弯折锚固在墩柱20的底部，不与承台10产生连接关系。
[0046]
进一步的，如图1～2所示，本装配式混凝土桥墩还包括有加腋60，加腋60为置于接缝处的环形梯形件，与墩柱20下部外围一体成型，用于增强接缝处的抗弯承载能力，防止塑性铰出现在接缝处，且在本实施例中，加腋60的高度为墩柱20截面长度的0.8～1.2倍，以实现良好的抗弯承载能力，进而实现塑性铰的转移。
[0047]
进一步的，如图1～2所示，本装配式混凝土桥墩还包括有豁口21，豁口21开设于墩柱20中部，为环形豁口21，沿着墩柱20的周向开设，用于减弱墩柱20在豁口21处的抗弯承载能力，即使墩柱20在豁口21处的抗弯承载能力小于在接缝处的抗弯承载能力，在地震时，于豁口21处产生塑性铰，将塑性铰的位置发生了转移，同时抗震性能又不会下降，实现了连接装配式混凝土桥墩的造价降低；
[0048]
进一步的，如图1～2所示，更具体的，在本实施例中，豁口21有三个，三个豁口21沿着墩柱20的延伸方向开设，豁口21距承台10顶面的距离为墩柱20截面长度的0.8～1.2倍，该距离可以实现良好的塑性铰转移的效果。
[0049]
本技术还提供实施例2，如图3～4所示，也为一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩的最佳方案之一，作为实施例1的变形结构。
[0050]
具体的，如图3～4所示，实施例2与实施例1的部分结构相同，其中：
[0051]
桥墩结构2-100对应实施例1中的桥墩结构100；
[0052]
承台2-10对应实施例1中的承台10；
[0053]
墩柱2-20对应实施例1中的墩柱20；
[0054]
砂浆坐浆层2-30对应实施例1中的砂浆坐浆层30；
[0055]
预应力筋2-40对应实施例1中的预应力筋40；
[0056]
耗能钢筋2-50对应实施例1中的耗能钢筋50；
[0057]
加腋2-60对应实施例1中的加腋60；
[0058]
豁口2-21对应实施例1中的豁口21；
[0059]
预应力管道2-70对应实施例1中的预应力管道70；
[0060]
第一锚具2-80a对应实施例1中的第一锚具80a；
[0061]
第二锚具2-80b对应实施例1中的第二锚具80b。
[0062]
进一步的，如图3～4所示，实施例2与实施例1的区别在于：在本实施例2中，作为减弱墩柱2-20抗弯承载能力的豁口2-21有一个，同时墩柱2-20包括有实心段2-22与空心段2-23，空心段2-23位于墩柱2-20中部，空心段2-23与实心段2-22之间通过倒角2-24过渡，其中
空心段2-23使墩柱2-20的抗弯承载能力在空心段2-23处减弱，同样用于实现塑性铰的转移。
[0063]
进一步的，如图3～4所示，实施例2与实施例1的区别还在于：在本实施例2中，预应力管道2-70有四个，对应于墩柱2-20的边缘处四个角上，对应的预应力筋2-40也有四个。
[0064]
本技术还提供实施例3，如图5～6所示，也为一种预应力全干式连接装配式混凝土桥墩的最佳方案之一，作为实施例1的变形结构。
[0065]
具体的，如图5～6所示，实施例3与实施例1的部分结构相同，其中：
[0066]
桥墩结构3-100对应实施例1中的桥墩结构100；
[0067]
承台3-10对应实施例1中的承台10；
[0068]
墩柱3-20对应实施例1中的墩柱20；
[0069]
砂浆坐浆层3-30对应实施例1中的砂浆坐浆层30；
[0070]
预应力筋3-40对应实施例1中的预应力筋40；
[0071]
耗能钢筋3-50对应实施例1中的耗能钢筋50；
[0072]
加腋3-60对应实施例1中的加腋60；
[0073]
豁口3-21对应实施例1中的豁口21；
[0074]
预应力管道3-70对应实施例1中的预应力管道70；
[0075]
第一锚具3-80a对应实施例1中的第一锚具80a；
[0076]
第二锚具3-80b对应实施例1中的第二锚具80b。
[0077]
进一步的，如图5～6所示，实施例3与实施例1的区别在于：本实施例3中的装配式混凝土桥墩还包括有盖梁3-200，盖梁3-200下端设置有两个桥墩结构3-100，预应力筋3-40还贯穿盖梁3-200，将承台3-10、墩柱3-20、盖梁3-200三者连接，形成全干式连接装配式混凝土桥墩。
[0078]
进一步的，如图5～6所示，实施例3与实施例1的区别在于：墩柱3-20与盖梁3-200之间也形成接缝，并于接缝处填充有砂浆坐浆层3-30，且墩柱3-20与盖梁3-200之间的接缝处也设置有加腋3-60，耗能钢筋3-50的一端弯折锚固在墩柱3-20的顶部；其中该接缝处的砂浆坐浆层3-30也用于使墩柱3-20调平，砂浆坐浆层3-30的厚度优选为2～3cm，抗压强度优选为60mpa以上，加腋3-60为置于该接缝处的环形梯形件，与墩柱3-20上部外围一体成型，用于增强该接缝处的抗弯承载能力，即用于承载墩柱3-20在该接缝处受到的载荷，以防止塑性铰出现在该接缝处。
[0079]
进一步的，如图5～6所示，实施例3与实施例1的区别在于：豁口3-21有两个，分别接近墩柱3-20两端接缝处，其中豁口3-21距承台3-10顶面的距离或距盖梁3-200底面的距离为墩柱3-20截面长度的0.8～1.2倍。
[0080]
进一步的，如图5～6所示，实施例3与实施例1的区别在于：在本实施例3中，预应力管道3-70有四个，对应于墩柱3-20的边缘处四个角上，对应的预应力筋3-40也有四个。
[0081]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
[0082]
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。