沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构及施工方法技术

本发明专利技术沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，包括桥梁下部结构主体，桥梁下部结构主体由拼接层逐层拼接而成，拼接层由预制混凝土管片首尾相接而成，同一层拼接层内的预制混凝土管片之间通过水平预应力高强螺栓连接，相邻拼接层的预制混凝土管片之间通过竖向预应力高强螺栓连接；同一层拼接层内的预制混凝土管片之间形成有混凝土管片接缝，混凝土管片接缝内设置有弹性密封垫。方法：施工位置基础预处理；在预制厂浇筑、养护预制混凝土管片；在岸上将预制混凝土管片用水平预应力高强螺栓连接形成拼接层，拼接处填充遇水膨胀材料；沉井出水后，抽水进行井内安装工作。

Precast concrete segment pre assembly structure and construction method for sunk well bridge substructure

The prefabricated concrete pipe preprestressing structure of the substructure of the substructure of the caisson bridge consists of the main body of the bridge substructure, and the main body of the bridge is made up of the stitching layer by layer by layer, and the splice layer is formed by the prefabricated concrete pipe first and the end, and the pre prefabricated concrete pipe in the same layer is through the horizontal prestress. High strength bolt connection, the precast concrete pipe between adjacent splice layer is connected by the vertical prestressed high strength bolt, and the concrete pipe joint is formed between the precast concrete pipe in the same layer, and the elastic seal mat is set in the joint of the concrete pipe sheet. Method: preprocessing of construction position foundation; pouring and curing prefabricated concrete pipe in prefabricated plant; connecting prefabricated concrete pipe with horizontal prestressed high strength bolt on shore to form splice layer, and filling up with water expansion material in the stitching place; after the caisson effluent water, pumping water for well installation work.

【技术实现步骤摘要】
沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构及施工方法
本专利技术涉及沉井式桥梁下部结构建造
，尤其指沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构及施工方法。
技术介绍
当前，我国正处于大型跨海大桥建设的快速发展期。但是由于海上潮差大，水流急，海上气象条件复杂多变，台风、龙卷风、雷暴及突发性小范围灾害性天气时有发生，在上述风、雨、雾、浪、流和潮的综合影响下，全年施工可作业时间不足。所以，跨海大桥的下部结构施工难题往往会影响整体工程进度。现有的桥梁下部结构大多采用整体现浇和整体预制，整体现浇灌注桩、承台和桥墩受气象条件和地质环境的影响较大，结构质量较难得到保证。另外，现浇混凝土施工受天气制约，工期比较长，下部结构上层的混凝土需要等底部的混凝土达到设计强度且需要时间养护。整体预制桥梁下部结构施工对施工设备要求比较严格，需要特制的大型运输车辆、船舶和吊机，运输安装都比较困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种施工周期短，操作方便，经济安全的沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构及施工方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，包括桥梁下部结构主体，桥梁下部结构主体由拼接层逐层拼接而成，拼接层由预制混凝土管片首尾相接而成，同一层拼接层内的预制混凝土管片之间通过水平预应力高强螺栓连接，相邻拼接层的预制混凝土管片之间通过竖向预应力高强螺栓连接；同一层拼接层内的预制混凝土管片之间形成有混凝土管片接缝，混凝土管片接缝内设置有弹性密封垫。优化的技术措施还包括：上述的相邻拼接层之间的混凝土管片接缝错开设置。上述的预制混凝土管片上设置有水平连接孔，水平预应力高强螺栓置于对应的水平连接孔内。上述的预制混凝土管片上设置有竖向连接孔，竖向预应力高强螺栓置于对应的竖向连接孔内。上述的水平预应力高强螺栓设置于预制混凝土管片的内侧。上述的竖向预应力高强螺栓设置于预制混凝土管片的内侧。上述的弹性密封垫由三元乙丙橡胶制成。沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构的施工方法，包括以下步骤：步骤一、施工位置基础预处理；步骤二、在预制厂浇筑、养护预制混凝土管片；步骤三、在岸上将预制混凝土管片用水平预应力高强螺栓连接形成拼接层，拼接时，混凝土管片接缝处放入弹性密封垫；步骤四、用运输船将拼接层运至指定位置，用吊机吊装就位，下沉落至水下用竖向预应力高强螺栓逐层预应力拼装成沉井，拼接处填充遇水膨胀材料；步骤五、沉井出水后，抽水进行井内安装工作。上述的遇水膨胀材料采用添加吸水树脂的原胶或者聚醚型聚氨酯弹性体。上述的沉井排土下沉到持力层后清理整平地基，然后灌注水下混凝土封底层后，再进行抽水。本专利技术沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构及施工方法，其采用预制混凝土管片拼接而成，受气象条件影响小，能适应极端天气或特殊时期的严苛要求；缩短了工期，提高了工程质量。相比整体预制混凝土结构施工，对施工所需设备要求较低，不需要特定大型运输车、船舶及吊机，其对地质没有严格要求，工程适应能力强。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的剖面示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1至图2所示为本专利技术的结构示意图，其中的附图标记为：桥梁下部结构主体1、拼接层2、预制混凝土管片3、水平预应力高强螺栓4、水平连接孔4a、竖向预应力高强螺栓5、竖向连接孔5a、混凝土管片接缝6、弹性密封垫7。如图1至图2所示，沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，包括桥梁下部结构主体1，桥梁下部结构主体1由拼接层2逐层拼接而成，拼接层2由预制混凝土管片3首尾相接而成，同一层拼接层2内的预制混凝土管片3之间通过水平预应力高强螺栓4连接，相邻拼接层2的预制混凝土管片3之间通过竖向预应力高强螺栓5连接；同一层拼接层2内的预制混凝土管片3之间形成有混凝土管片接缝6，混凝土管片接缝6内设置有弹性密封垫7。上述的水平预应力高强螺栓4和竖向预应力高强螺栓5均采用体内后张拉法，它们的弯曲程度预制混凝土管片3的曲率来决定。通过水平预应力高强螺栓4和竖向预应力高强螺栓5连接预制混凝土管片3，能够提高了结构的整体刚度和耐久性，使得承载力也相应提高。实施例中，相邻拼接层2之间的混凝土管片接缝6错开设置。实施例中，预制混凝土管片3上设置有水平连接孔4a，水平预应力高强螺栓4置于对应的水平连接孔4a内。实施例中，预制混凝土管片3上设置有竖向连接孔5a，竖向预应力高强螺栓5置于对应的竖向连接孔5a内。实施例中，水平预应力高强螺栓4设置于预制混凝土管片3的内侧。实施例中，竖向预应力高强螺栓5设置于预制混凝土管片3的内侧。实施例中，弹性密封垫7由三元乙丙橡胶制成。本实施例中，桥梁下部结构主体1的截面为椭圆(短长轴比例1:1至1:2)，对于常见圆形截面、圆端形截面以及扁椭圆(短长轴比例1:2至1:6)截面的桥梁下部结构主体1，本预制混凝土管片预应力拼装结构同样适用。设计方法：对桥梁下部结构而言，一般作用其上的荷载有永久作用和可变作用：主要永久作用：上下部结构重力、混凝土收缩徐变作用、水浮力；主要可变作用：车辆荷载、车辆冲击力、车辆制动力、流水力、波浪力、风力、撞击力；根据JTGD60-2015公路桥梁设计规范，当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不参与组合。不可能同时出现或同时参与组合概率很小的作用如下表所示：作用名称不与该作用同时参与组合的作用车辆制动力流水力、波浪力流水力车辆制动力、波浪力波浪力车辆制动力、流水力所以设计验算桥墩时，作用组合为：上下部结构重力+混凝土收缩徐变作用+水浮力+车辆荷载+车辆冲击力+max(车辆制动力；流水力；波浪力)根据JTGD60-2015公路桥梁设计规范，作用在桥墩上的水浮力标准值可按式1计算；式1：，式中：—水的浮力标准值(kN)；—水的重度(kN/m3)；—结构排开水的体积(m3)。根据JTGD60-2015公路桥梁设计规范，作用在桥墩上的流水力标准值可按式2计算；式2：，式中：—流水力标准值(kN)；—水的重度(kN/m3)；—设计流速(m/s)；A—桥墩阻水面积(m2)，计算至一般冲刷线处；g—重力加速度，9.81m/s2；K—桥墩形状系数：桥墩形状桥墩形状方形桥墩1.5尖端形桥墩0.7矩形桥墩（长边与水流平行）1.3圆端形桥墩0.6圆形桥墩0.8波浪力可以根据桥墩所在位置的实际情况，将波峰波谷及波长等数据输入ANSYS软件中进行计算。环形截面钢筋混凝土偏心受压构件，其正截面抗压承载力计算的基本方程，如式3：，式中：、—混凝土的合力及合力矩；、—钢筋的合力及合力矩。以圆环形截面钢筋混凝土为例，其正截面抗压承载力计算的基本方程，如式4：，式中：、—混凝土承载力的系数；、—钢筋承载力的系数；—圆环形截面的外半径；—圆环形截面的内半径；—纵向钢筋所在圆周的半径与圆截面半径之比，；—纵向钢筋配筋率。环形截面构件斜截面抗剪承载力的表达式如式5：，式中：—环形截面的壁厚；—当量有效高度；—配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积，计算同矩形截面；—沿构件长度方向的箍筋间距；—箍筋的抗拉强度设计值；—环形截面的外径，用于的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，包括桥梁下部结构主体(1)，其特征是：所述的桥梁下部结构主体(1)由拼接层(2)逐层拼接而成，所述的拼接层(2)由预制混凝土管片(3)首尾相接而成，同一层拼接层(2)内的预制混凝土管片(3)之间通过水平预应力高强螺栓(4)连接，相邻拼接层(2)的预制混凝土管片(3)之间通过竖向预应力高强螺栓(5)连接；同一层拼接层(2)内的预制混凝土管片(3)之间形成有混凝土管片接缝(6)，所述的混凝土管片接缝(6)内设置有弹性密封垫(7)。

【技术特征摘要】
1.沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，包括桥梁下部结构主体(1)，其特征是：所述的桥梁下部结构主体(1)由拼接层(2)逐层拼接而成，所述的拼接层(2)由预制混凝土管片(3)首尾相接而成，同一层拼接层(2)内的预制混凝土管片(3)之间通过水平预应力高强螺栓(4)连接，相邻拼接层(2)的预制混凝土管片(3)之间通过竖向预应力高强螺栓(5)连接；同一层拼接层(2)内的预制混凝土管片(3)之间形成有混凝土管片接缝(6)，所述的混凝土管片接缝(6)内设置有弹性密封垫(7)。2.根据权利要求1所述的沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，其特征是：所述的相邻拼接层(2)之间的混凝土管片接缝(6)错开设置。3.根据权利要求2所述的沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，其特征是：所述的预制混凝土管片(3)上设置有水平连接孔(4a)，所述的水平预应力高强螺栓(4)置于对应的水平连接孔(4a)内。4.根据权利要求3所述的沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，其特征是：所述的预制混凝土管片(3)上设置有竖向连接孔(5a)，所述的竖向预应力高强螺栓(5)置于对应的竖向连接孔(5a)内。5.根据权利要求4所述的沉井式桥梁下部结构预制混凝土管片预应力拼装结构，其特征是：所述的水平预应力高强螺栓(4)设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：干伟忠，方明山，董伟，陈琦，方小爱，苟雪彤，
申请(专利权)人：宁波工程学院，浙江舟山北向大通道有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33