一种具有抗震性能的承插式预制桥墩及其制造方法

本发明属于预制桥墩领域，更具体地，涉及一种具有抗震性能的的承插式预制桥墩及其制造方法。

背景技术：

1、桥梁快速建造技术采用装配式施工方法，在工厂内集中管理进行工业化预制生产，以机械施工为主，安全风险相对较小，劳动生产率高，施工质量易于保证，且现场施工速度快，对环境和交通影响较小，符合生态文明建设的需求，是未来桥梁建造的发展方向。桥梁快速建造技术的关键是预制构件之间的连接，目前预制桥墩的主要连接方式有承插式连接、灌浆套筒连接、波纹管灌浆连接、无黏结预应力连接等。其中承插式桥墩施工周期短、环境污染小、建设成本低、施工质量高，较其他预制桥墩连接方式施工更便捷、连接速度更快，十分契合目前桥梁施工的快速建造发展方向，有很大的发展潜力，今后会更多地应用到桥梁结构建造中。

2、与现浇桥墩比较，承插式预制桥墩建造速度更快、施工简单易行、施工质量控制更好。但是，承插式预制桥墩的墩柱与承台的连接界面偏弱，成为桥梁结构抗震的薄弱部位。传统承插式桥墩的墩柱和承台之间仅通过灌浆料进行连接，其灌浆料通常采用强度不低于桥墩和承台的普通混凝土，由于灌浆料是后浇的，和墩柱、承台之间存在混凝土龄差，混凝土的收缩徐变不一致，从而导致墩柱、灌浆料、承台三者之间的连接较弱，使得传统承插式桥墩的连接性能和抗震性能明显弱于现浇桥墩，无法满足“等同现浇”的目标。目前承插式预制桥墩仅限于在低烈度区域使用，这主要归结于承插式连接技术不够完善。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有抗震性能的承插式预制桥墩及其制造方法，旨在解决现有的承插式预制桥墩连接性能和抗震性能差的问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种具有抗震性能的承插式预制桥墩，其包括承台单元和墩柱单元，其中：

3、所述承台单元包括承台基座、精轧螺纹钢以及灌浆料，所述承台基座的中心预留墩柱单元的承插槽，并且该承插槽的内壁上设置有剪力键齿，用于提高承台基座的抗剪性能；所述精轧螺纹钢固定在成插槽的内部，用于与墩柱单元连接；所述灌浆料浇筑在承台基座与墩柱单元的缝隙中，以进一步将承台单元与墩柱单元连接；

4、所述墩柱单元包括墩台连接器和墩柱主体，所述墩台连接器包括底板、固定在底板上的侧板、支撑所述侧板的三角板以及固定在侧板内外的剪力栓钉，同时所述底板上设置有预留孔洞，用于穿过精轧螺纹钢；所述墩柱主体固定在墩台连接器的内部。

5、作为进一步优选地，所述灌浆料选用超高性能混凝土。

6、作为进一步优选地，所述承台基座包括承台钢筋、承台箍筋、焊接钢筋和承台混凝土，其中所述承台钢筋沿竖直方向设置，并与接触的精轧螺纹钢焊接；所述承台箍筋沿水平方向箍在承台钢筋的外侧；所述焊接钢筋将没有与承台钢筋接触的精轧螺纹钢与承台钢筋连接；所述承台混凝土浇筑在承台钢筋、承台箍筋和焊接钢筋上以形成承台基座。

7、作为进一步优选地，所述墩柱主体包括墩柱纵筋、墩柱箍筋和墩柱混凝土，其中所述墩柱纵筋沿竖直方向固定在底板上；所述墩柱箍筋沿水平方向箍在墩柱纵筋的外侧；所述墩柱混凝土浇筑在墩柱纵筋和墩柱箍筋上以形成墩柱主体。

8、作为进一步优选地，所述侧板包括四个长边和四个短边，同时所述三角板包括角点三角板和中点三角板，其中相邻两个长边通过倾斜45°的短边连接；所述角点三角板的长直角边与短边连接，其短直角边与底板连接；所述中点三角板的长直角边与长边连接，其短直角边与底板连接。

9、作为进一步优选地，所述角点三角板与中点三角板的长直角边长度相同，短直角边的长度比为1:1～1:1.3。

10、作为进一步优选地，所述剪力栓钉固定在长边的内外侧，并且外侧剪力栓钉与内侧剪力栓钉的数量比为1:1～2:1。

11、按照本发明的另一方面，提供了上述具有抗震性能的承插式预制桥墩的施工方法，该施工方法包括如下步骤：

12、s1分别制备所述承台单元和墩柱单元，其中所述承台单元的承台基座与精轧螺纹钢一同预制，所述墩柱单元的墩台连接器和墩柱主体一同预制；

13、s2进行拼装连接，将所述墩台连接器的预留孔洞与承台单元的精轧螺纹钢对齐，待精轧螺纹钢穿过预留孔洞后拧紧螺母并进行焊接；

14、s3拼接完成后向承台基座与墩柱单元的缝隙中浇筑灌浆料，进而制得所述具有抗震性能的承插式预制桥墩。

15、作为进一步优选地，步骤s3中，浇筑灌浆料时使用超高性能混凝土。

16、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

17、1.本发明通过在承台单元的内部设置剪力键齿，能够增加承插接触面的粗糙程度，提高连接界面的抗剪性能，同时配合具有较高抗剪刚度和抗剪强度，并具有良好的耐久性和抗疲劳性能的墩台连接器，能够有效提高承插式预制桥墩的粘结力和抗剪承载力，并且利用精轧螺纹钢将承台单元与墩柱单元连接，能够进一步加强承台单元与墩柱单元的连接，从而在实现拼装方便快速的基础上，有效改善承插式预制桥墩的连接性能和抗震性能，能够满足“等同现浇”的效果；

18、2.尤其是，本发明选用超高性能混凝土作为灌浆料，能够有效加强灌浆料与承台基座的连接，从而改善承插式预制桥墩的连接性能和抗震性能，并且；

19、3.此外，本发明通过对墩台连接器的结构进行优化，能够进一步加强墩台连接器的连接效果和连接速度，其中通过借鉴传统开孔钢板连接件的结构形式，设计了本发明墩台连接器的底板，并用精轧螺纹钢代替传统螺栓，精轧螺纹钢可以和承台钢筋一起预制，更适用于预制桥墩和承台之间的连接，且连接性能更好，连接强度更大，施工更方便快捷，并且设计了侧板、三角板和底板组合使用，侧板可以增大墩台连接器的连接区域，三角板连接侧板和底板，并起到临时支撑的作用，优化后的墩台连接器可以和预制桥墩共同预制，拼装方便快速，且拼装后埋入承台内，不会影响桥下空间，还可以延缓墩台连接器的钢板腐蚀；

20、4.本发明还提供了具有抗震性能的承插式预制桥墩的施工方法，拼装连接时需要对连接处侧壁进行凿毛处理，仅需要将精轧螺纹钢穿过预留孔洞后使用螺母焊接，然后通过焊接的方式进一步加强精轧螺纹钢与墩台连接器之间的连接，不仅简化了施工过程，而且提高了连接性能和抗震性能。

技术特征：

1.一种具有抗震性能的承插式预制桥墩，其特征在于，该承插式预制桥墩包括承台单元和墩柱单元，其中：

2.如权利要求1所述的具有抗震性能的承插式预制桥墩，其特征在于，所述灌浆料(12)选用超高性能混凝土。

3.如权利要求1所述的具有抗震性能的承插式预制桥墩，其特征在于，所述承台基座包括承台钢筋(16)、承台箍筋(17)、焊接钢筋(15)和承台混凝土(14)，其中所述承台钢筋(16)沿竖直方向设置，并与接触的精轧螺纹钢(9)焊接；所述承台箍筋(17)沿水平方向箍在承台钢筋(16)的外侧；所述焊接钢筋(15)将没有与承台钢筋(16)接触的精轧螺纹钢(9)与承台钢筋(16)连接；所述承台混凝土(14)浇筑在承台钢筋(16)、承台箍筋(17)和焊接钢筋(15)上以形成承台基座。

4.如权利要求1所述的具有抗震性能的承插式预制桥墩，其特征在于，所述墩柱主体包括墩柱纵筋(7)、墩柱箍筋(8)和墩柱混凝土(13)，其中所述墩柱纵筋(7)沿竖直方向固定在底板(1)上；所述墩柱箍筋(8)沿水平方向箍在墩柱纵筋(7)的外侧；所述墩柱混凝土(13)浇筑在墩柱纵筋(7)和墩柱箍筋(8)上以形成墩柱主体。

5.如权利要求1所述的具有抗震性能的承插式预制桥墩，其特征在于，所述侧板(2)包括四个长边和四个短边，同时所述三角板包括角点三角板(4)和中点三角板(3)，其中相邻两个长边通过倾斜45°的短边连接；所述角点三角板(4)的长直角边与短边连接，其短直角边与底板(1)连接；所述中点三角板(3)的长直角边与长边连接，其短直角边与底板(1)连接。

6.如权利要求5所述的具有抗震性能的承插式预制桥墩，其特征在于，所述角点三角板(4)与中点三角板(3)的长直角边长度相同，短直角边的长度比为1:1～1:1.3。

7.如权利要求5所述的具有抗震性能的承插式预制桥墩，其特征在于，所述剪力栓钉(6)固定在长边的内外侧，并且外侧剪力栓钉(6)与内侧剪力栓钉(6)的数量比为1:1～2:1。

8.如权利要求1～7任一项所述具有抗震性能的承插式预制桥墩的施工方法，其特征在于，该施工方法包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的具有抗震性能的承插式预制桥墩的施工方法，其特征在于，步骤s3中，浇筑灌浆料(12)时使用超高性能混凝土。

技术总结
本发明提供了一种具有抗震性能的的承插式预制桥墩及其制造方法，属于预制桥墩领域，其包括承台单元和墩柱单元，承台单元的承台基座中心预留墩柱单元的承插槽，该承插槽的内壁上设置有剪力键齿，精轧螺纹钢固定在成插槽的内部，灌浆料浇筑在承台基座与墩柱单元的缝隙中；墩柱单元的墩台连接器包括底板、固定在底板上的侧板、支撑侧板的三角板以及固定在侧板内外的剪力栓钉，同时底板上设置有预留孔洞，墩柱主体固定在墩台连接器的内部。本发明通过剪力键齿增加承插接触面的粗糙程度，同时配合墩台连接器能够提高承插式预制桥墩的粘结力和抗剪承载力，并且利用精轧螺纹钢进行连接，能够改善承插式预制桥墩的连接性能和抗震性能。

技术研发人员：王杰柯,廖碧海,刘晓凯
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15