预制装配式桥墩的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁技术领域，特别涉及一种预制装配式桥墩。


背景技术：

2.预制装配式桥墩是一种能自由拆装、能快速架设的预制拼装结构，可用于桥梁的修建，也可用于被毁桥梁的抢修，还可以用于军事。预制装配式桥墩把桥墩各构件分节段预制后再组装连接成整体结构，其设计主要可以分为墩身节段标准化、节段连接规格化、墩身与承台连接规格化、充分利用目前的bim信息管理技术加快建设效率同时利于后期运营全寿命管理等几个方面，其中节段连接规格化、墩身与承台连接规格化、高地震烈度地区抗震设计是设计的重中之重。
3.值得注意的是，像上海长江大桥、金塘大桥、珠江大桥等采用装配式技术的大桥均位于地震裂度为6度的地区，这些地方抗震设防要求较低，对预制拼装技术要求相对也较低。而对于位于地震裂度为8度及以上的地区，装配式桥墩在高烈度地震区尚未规模应用，目前这一结构形式在欧美国家同样也只是大量应用于非抗震设防区或低抗震设防区，因此装配式桥墩在高抗震设防区的结构设计、结构研究等还需要进一步加深。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种预制装配式桥墩，其能够提升自身的受力性能以在高地震烈度区(8度区及以上)应用，从而弥补在此方面的不足。
5.本实用新型实施例的具体技术方案是：
6.一种预制装配式桥墩，所述预制装配式桥墩包括：
7.承台基础，所述承台基础内设置有沿水平方向延伸的第一主筋和沿竖直方向延伸的第二主筋；
8.筒体，所述筒体的下端具有对称的贯穿孔，所述贯穿孔伸入所述承台基础的上端面以下，所述第一主筋穿设过对称的所述贯穿孔；
9.设置在所述筒体中的预制桥墩，所述预制桥墩具有沿竖直方向延伸的第三主筋，所述第三主筋与所述第二主筋通过灌浆套筒相连接，所述预制桥墩与所述筒体之间浇筑有混凝土。
10.优选地，所述筒体由钢制成，所述筒体侧壁的厚度大于等于12mm。
11.优选地，所述筒体的横截面形状与所述预制桥墩的横截面形状相对应。
12.优选地，对称的所述贯穿孔为多个；所述第一主筋为多根，部分穿过对称的所述贯穿孔的所述第一主筋与部分穿过对称的所述贯穿孔的所述第一主筋呈垂直状态。
13.优选地，所述筒体下端伸入所述承台基础的上端面的深度至少达30cm。
14.优选地，所述灌浆套筒预埋在所述承台基础内；所述预制桥墩的所述第三主筋伸出所述预制桥墩的下端面以插入至所述承台基础内的灌浆套筒中。
15.优选地，所述预制桥墩的所述第三主筋伸出所述预制桥墩的下端面的长度至少达到32cm。
16.优选地，所述承台基础中具有与所述灌浆套筒相连通的注入通道和流出通道。
17.优选地，所述筒体的下端面具有向远离所述筒体轴线方向延伸的延伸部。
18.本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：
19.本技术中预制装配式桥墩通过在可装配的预制桥墩上包覆筒体，且筒体本身直接与承台基础中的第一主筋相固定连接且筒体部分浇筑在承台基础中，通过筒体的方式代替了预制桥墩中需要增设的补充强度的钢筋，通过第一主筋穿设过筒体的贯穿孔和筒体部分浇筑在承台基础中的共同作用，从而实现了加固作用，进而改变了预制装配式桥墩的刚度和抗震性能。
20.参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
21.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
22.图1为本实用新型实施例中预制装配式桥墩的剖面结构示意图。
23.以上附图的附图标记：
24.1、承台基础；11、第一主筋；12、第二主筋；13、注入通道；14、流出通道；15、灌浆套筒；2、筒体；21、延伸部；22、剪力键；3、预制桥墩；31、第三主筋；4、混凝土。
具体实施方式
25.结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.在目前中国国内现有的装配式桥墩中，申请人发现节段之间连接多采用灌浆套筒形式，但墩身与承台连接可分为承插式连接和灌浆套筒连接两种形式。承插式连接基本思路是将预制墩柱插入承台预留孔内，并在底部铺设砂浆及四周细石混凝土填实，浇筑完成连接。由于连接长度较小，这种连接方式的抗震和抗剪能力较差。
28.而灌浆套筒连接一般分为两种形式：承台外连接和承台内连接。现浇承台时将桥墩钢筋预埋，承台顶面以上预留承插尺寸，将灌浆套筒预埋在桥墩底部，吊装预制桥墩，使承台预埋钢筋插入预制桥墩底部套筒中，灌浆完成连接。承台内连接是将灌浆套筒预埋在承台中，桥墩底部钢筋预留插入长度，吊装插入后进行灌浆连接。虽然承台外连接比承台内连接施工方便，但承台内连接比承台外连接的受力性能优越，尤其是抗震性能。
29.中国国内部分省市根据自身特点也进行了装配式桥墩的设计及施工，如上海、成都、长沙等城市；部分城市也开始试验性设计与施工，其中上海、四川等省相继出台或正在编制预制装配式桥墩地方标准。但是上述大部分地区均处于华中地区、华东地区等地震烈度较低的地区，造成应用地域的局限，以至于还没有形成成熟的成套标准体系，尤其针对高地震烈度地区。
30.针对上述情况，为了能够提升自身的受力性能以在高地震烈度区(8度区及以上)应用，从而弥补在此方面的不足，申请人在本技术中提出了一种预制装配式桥墩，图1为本实用新型实施例中预制装配式桥墩的剖面结构示意图，如图1所示，该预制装配式桥墩可以包括：承台基础1，承台基础1内设置有沿水平方向延伸的第一主筋11和沿竖直方向延伸的第二主筋12；筒体2，筒体2的下端具有对称的贯穿孔，贯穿孔伸入承台基础1的上端面以下，第一主筋11穿设过对称的贯穿孔；设置在筒体2中的预制桥墩3，预制桥墩3具有沿竖直方向延伸的第三主筋31，第三主筋31与第二主筋12通过灌浆套筒15相连接，预制桥墩3与筒体2之间浇筑有混凝土4。
31.本技术中预制装配式桥墩通过在可装配的预制桥墩3上包覆筒体2，且筒体2本身直接与承台基础1中的第一主筋11相固定连接且筒体2部分浇筑在承台基础1中，通过筒体2的方式代替了预制桥墩3中需要增设的补充强度的钢筋，通过第一主筋11穿设过筒体2的贯穿孔和筒体2部分浇筑在承台基础1中的共同作用，从而实现了加固作用，进而改变了预制装配式桥墩的刚度和抗震性能，使其能在高地震烈度区(8度区及以上)得到应用。
32.为了能够更好的了解本技术中的预制装配式桥墩，下面将对其做进一步解释和说明。如图1所示，预制装配式桥墩可以包括：承台基础1、筒体2和预制桥墩3。其中，承台基础1可以采用混凝土浇筑而成，在承台基础1中根据承台所需要承受的负荷绑扎有各种钢筋。在承台基础1上需要设置预制桥墩3的位置处，在承台基础1内需要设置有沿水平方向延伸的第一主筋11和沿竖直方向延伸的第二主筋12，第一主筋11和第二主筋12可以根据具体的需要与其它主筋或钢筋相连接或绑扎在一起。
33.如图1所示，在承台基础1浇筑完成以后，承台基础1具有上端面。第一主筋11可以穿设过筒体2上的对称的贯穿孔。第一主筋11为多根，其位于承台基内部的上端位置处，即距离承台基础1的上端面有一定的距离。多根第一主筋11可以同一个方向延伸设置，也可以在水平方向上沿不同的方向延伸设置，如此，可以进一步提高第一主筋11在不同方向上对
筒体2和预制桥墩3的固定效果。在重力方向的投影上，部分穿过对称的贯穿孔的第一主筋11可以与部分穿过对称的贯穿孔的第一主筋11呈相交状态。进一步的，部分穿过对称的贯穿孔的第一主筋11可以与部分穿过对称的贯穿孔的第一主筋11呈垂直状态，如此，可以进一步提高筒体2和预制桥墩3的固定效果。作为可行的，在竖直方向上，第一主筋11可以为多排，多排第一主筋11可以依次排列，每一排第一主筋11在承台基础1的不同深度位置，其依次均穿设过筒体2上的对称的贯穿孔，如此，也可以进一步提高筒体2和预制桥墩3的固定效果。
34.如图1所示，第二主筋12为多根，第二主筋12可以在承台基础1设置预制桥墩3的范围内均匀布置。第二主筋12位于承台基内部的上端位置处，第二主筋12的上端连接有灌浆套筒15，灌浆套筒15的上端大体与承台基础1的上端面相齐平。灌浆套筒15的上端用于与预制桥墩3的第三主筋31相连接。作为可行的，灌浆套筒15可以预埋在承台基础1内，以便后期与预制桥墩3的第三主筋31相连接。
35.如图1所示，筒体2沿竖直方向延伸，其需要采用高强度的材料制成。作为可行的，筒体2可以由钢制成，筒体2侧壁的厚度需要大于等于12mm，从而满足对强度的要求。进一步的，该钢可以采用q345钢，该类钢综合力学性能良好，低温性能亦可，具有良好的塑性和焊接性。
36.如图1所示，筒体2的下端具有对称的贯穿孔，对称的贯穿孔位于同一水平面内。作为可行的，对称的贯穿孔可以为多个，其可以沿筒体2的周向方向分布。在其它可行的实施方式中，对称的贯穿孔还可以沿筒体2的竖直方向排列分布。所有的贯穿孔均伸入承台基础1的上端面以下，在承台基础1浇筑前，第一主筋11穿设过对称的贯穿孔，在承台基础1浇筑完成以后，贯穿孔和第一主筋11等均位于承台基础1内部，如此可以提升筒体2和承台基础1之间固定的牢固程度，以提高抗震性能。为了保证筒体2和承台基础1之间足够的固定牢固程度，进一步的，筒体2下端伸入承台基础1的上端面的深度至少达30cm。
37.如图1所示，筒体2的下端面具有向远离筒体2轴线方向延伸的延伸部21。该延伸部21可以位于筒体2的最下端，其位于贯穿孔的下方。延伸部21的存在可以提高预制桥墩3承受水平方向作用力的程度，使得筒体2和预制桥墩3更为稳定，以进一步提升抗震性能。
38.如图1所示，预制桥墩3设置在筒体2中。预制桥墩3具有沿竖直方向延伸的第三主筋31，第三主筋31的下端与第二主筋12通过灌浆套筒15相连接。灌浆套筒15内注入有水泥浆，以使第三主筋31、第二主筋12与灌浆套筒15之间固定连接在一起形成整体。作为可行的，为了预制桥墩3的安装方便，预制桥墩3的第三主筋31伸出预制桥墩3的下端面以插入至承台基础1内的灌浆套筒15中，进一步的，预制桥墩3的第三主筋31伸出预制桥墩3的下端面的长度至少达到32cm。这样当预制桥墩3吊装进入至筒体2时，只需将预制桥墩3的下端面伸出的第三主筋31向下对准插入相对应的承台基础1内的灌浆套筒15即可，方便观察和第三主筋31与灌浆套筒15的对准。为了保证第三主筋31与第二主筋12的连接强度，第三主筋31与第二主筋12可以采用hrb400直径为28mm以上的钢筋。当然的，预制桥墩3采用混凝土浇筑而成，在预制桥墩3中可以预埋有抗剪钢筋，筒体2内也可以设置有剪力键22，通过抗剪钢筋、剪力键22的组合，使得预制桥墩3与筒体2之间形成整体共同受力。根据预制桥墩3所需要承受的负荷也绑扎有各种其它类型的钢筋，在此不在进行赘述。
39.为了实现对灌浆套筒15内注入水泥浆，以使第三主筋31、第二主筋12与灌浆套筒
15之间固定连接在一起形成整体，承台基础1中具有与灌浆套筒15相连通的注入通道13和流出通道14。注入通道13和流出通道14均可以采用软管形成，通过多个软管分别连接多个灌浆套筒15，从而形成与各个灌浆套筒15相连通的注入通道13和流出通道14。在需要对灌浆套筒15进行灌浆时，通过高压灌将水泥浆注入至注入通道13中，待水泥浆从流出通道14流出后封闭流出通道14，并停止水泥浆注入。一般而言，注入通道13与灌浆套筒15的下端相连，流出通道14与灌浆套筒15的上端相连，从而在注浆时实现灌浆套筒15中空气的排出，避免灌浆套筒15中存在气体空隙，影响灌浆套筒15的连接牢固程度。
40.如图1所示，预制桥墩3与筒体2之间浇筑有混凝土4，从而使得筒体2与预制桥墩3之间进一步形成一体的整体，进而形成整体共同受力。进一步的，预制桥墩3与筒体2之间的缝隙中可以浇筑c50自流平无收缩混凝土，这样可以抵消混凝土后期凝结硬化收缩变形，从而避免筒体2与混凝土4之间出现缝隙，尽可能的保证筒体2与预制桥墩3之间形成一体。
41.作为可行的，预制桥墩3的下端面可以进行凿毛处理，同样的，承台基础1与预制桥墩3的下端面相对应的上端面也可以进行凿毛处理。在预制桥墩3安装前，预制桥墩3的下端面与承台基础1的上端面之间可以进行坐浆处理，从而使得后期两者之间通过水泥浆进一步提高连接的牢固性，以提高抗震性能。
42.本技术中还提出了一种预制装配式桥墩的施工方法，该预制装配式桥墩的施工方法可以包括以下步骤：
43.在绑扎承台基础1的钢筋过程中，将筒体2设置在承台基础1处，将承台基础1中沿水平方向延伸的第一主筋11穿过筒体2下端的对称的贯穿孔，将承台基础1中沿竖直方向延伸的第二主筋12的上端安装上灌浆套筒15。
44.在上述步骤中，筒体2沿竖直方向延伸，筒体2可以在工厂预制加工而成，筒体2上的贯穿孔提前根据需要在工厂开设加工完成，加工完成的筒体2再运输至需要建造的承台基础1处。将筒体2的下端设置在预制桥墩3需要安装相对应位置的承台基础1处。在绑扎钢筋时，将承台基础1中沿水平方向延伸的第一主筋11穿过筒体2下端的对称的贯穿孔。将承台基础1中沿竖直方向延伸的第二主筋12的上端插入至灌浆套筒15中，灌浆套筒15的上端位置基本与承台基础1浇筑完成以后的上端面相齐平。每一个灌浆套筒15的位置需要与预制桥墩3的第三主筋31的位置一一相对应，绑扎承台基础1上的其它钢筋，并将筒体2安装定位。同时，可以布置好多个软管，多个软管分别连接多个灌浆套筒15，从而以便后期形成与各个灌浆套筒15相连通的注入通道13和流出通道14。
45.在承台基础1的钢筋绑扎完成以后，对承台基础1进行浇筑，以使得浇筑后的承台基础1的上端面高于贯穿孔，承台基础1中形成有与灌浆套筒15相连通的注入通道13和流出通道14。
46.在上述步骤中，软管的一端需要露出承台基础1的上端面，以便后期通过软管进行水泥浆注入和排出。所有的灌浆套筒15均浇筑在承台基础1中，灌浆套筒15最上端处的开孔露出，以便后期预制桥墩3的第三主筋31的顺利插入。
47.将预制桥墩3吊入至筒体2中，并将预制桥墩3下端伸出的第三主筋31插入至承台基础1内的灌浆套筒15中。
48.在上述步骤中，待承台基础1浇筑的混凝土强度达到100％后进行预制墩柱的安装。预制墩柱在工厂预制提前完成，再将其运输至施工现场，需要安装预制墩柱时，将预制
墩柱采用吊装的方式安装至筒体2中。在安装至筒体2的过程中，将预制桥墩3下端伸出的第三主筋31与承台基础1内的灌浆套筒15相对准，从而一一插入至承台基础1内的灌浆套筒15中。作为可行的，在预制墩柱安装至筒体2前，可以提前将预制墩柱的下端面和承台基础1相对应的上端面进行凿毛处理，在安装至筒体2的过程中，将两个端面之间进行坐浆，以提高后期连接的牢固程度。
49.通过注入通道13向灌浆套筒15中注入水泥浆，直至水泥浆从流出通道14流出。
50.在上述步骤中，在预制墩柱安装就位以后，通过软管形成的注入通道13向灌浆套筒15中注入水泥浆，直至水泥浆从其它软管形成的流出通道14流出。待水泥浆从流出通道14流出以后，可以封闭流出通道14与注入通道13。停止水泥浆注入。
51.待灌浆套筒15注入水泥浆完成以后，向筒体2与预制桥墩3之间的缝隙浇筑混凝土4以使筒体2与预制桥墩3形成整体。
52.本技术实施例中的预制装配式桥墩及其施工方法具有以下有益效果：第一、通过筒体2的方式代替了预制桥墩3中需要增设的补充强度的钢筋，通过第一主筋11穿设过筒体2的贯穿孔和筒体2部分浇筑在承台基础1中的共同作用，从而实现了加固作用，进而改变了预制装配式桥墩的刚度和抗震性能。第二、筒体2和预制桥墩3均在工厂或预制厂提前预制，在工厂或预制厂预制时施工精度高，构件质量能够得到进一步提高。第三、预制装配式桥墩的施工过程对交通的影响较小，围挡范围可以大幅减小，挤占既有道路空间较少，筒体2和预制桥墩3两个构件可以安排在夜间运输、吊装，白天开放交通，最大程度的缓解建桥对交通带来的巨大压力。第四、本技术可以最大程度地减少工人现场施工的比例，从而提高施工现场的安全性。第五、本技术可以大幅缩短预制装配式桥墩的施工工期，在围挡内直接吊装预制桥墩3，省去了为了建造桥墩进行的支架、立模浇筑过程，从而有效缩短了工期。第六、本技术具有绿色环保及可持续性的特点，由于大幅减少了在现场浇筑的工作量，有效减少了混凝土浇筑、养护带来的噪音、灰尘和污水的排放，降低了对城市环境的影响，体现了绿色文明施工的理念，社会效益显著。
53.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
54.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。