一种等同现浇的装配式空心桥墩体系制造技术

一种等同现浇的装配式空心桥墩体系，该体系包括预埋有金属波纹管的预制承台，端部设有纵向连接钢筋的各预制墩身节段，预制墩身节段包括预制墩底节段、各预制墩中节段以及与墩帽整体预制的预制墩顶节段，用于相邻各预制墩身节段拼装的预制导向块；其施工方法为：首先将预制承台吊装就位，然后采用超韧性纤维混凝土(UTFC)灌浆管道连接将预制墩底节段与预制承台连接为整体，此后依次采用超韧性纤维混凝土(UTFC)湿接缝连接完成相邻各预制墩身节段间的连接，最终拼装为桥墩整体，本实用新型专利技术具有施工速度快、对施工现场交通及周围环境影响小，构件质量易于控制的优点和抗震性能好、刚度大、韧性高、耐久性好、抗疲劳性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种等同现浇的装配式空心桥墩体系
本技术涉及一种装配式桥墩，特别涉及一种等同现浇的装配式空心桥墩体系。
技术介绍
预制装配式桥梁建造技术以其施工工期短、对交通影响小、预制构件工厂批量化生产、质量易于控制等优点，在桥梁工程建设中得到了广泛的应用，预制装配式桥梁建造技术已成为桥梁工程建设的主要发展趋势。但装配式桥墩抗震性能尚不完全明确，在中高烈度地震区桥梁工程中应用受到很大的限制。主要原因在于，目前的桥梁延性抗震设计中，桥墩通常作为桥梁结构中的延性构件，通过发展塑性铰耗散地震能量进而保护桥梁其余构件，塑性铰行为也是传统的整体现浇钢筋混凝土延性桥墩在地震荷载作用下的典型特征，而大多数当前的装配式桥墩体系中预制构件的连接可能会对桥墩塑性铰的形成产生影响，进而影响到整个桥梁结构的抗震性能，这些因素导致装配式桥墩技术目前难以在中高烈度地震区广泛推广和应用。目前关于装配式桥墩体系的研究与开发，主要是将桥墩沿竖向分为若干预制墩身节段，通过预应力筋施加预应力将各预制墩身节段竖向拼装为桥墩整体，该类预应力装配式桥墩体系在非抗震设防区域和低烈度地震区的桥梁工程中应用较多，但是对于中高烈度地震区的桥梁工程，该类装配式桥墩体系在地震荷载作用下，承台与桥墩接缝处以及各预制墩身节段接缝处易产生应力集中现象，且存在耗能性能差、预应力损失、受力特性与传统整体现浇桥墩差异显著、预应力的使用增加了施工的难度及工程造价等，这些因素导致相关研究成果目前难以在中高烈度地震区桥梁工程中推广使用。此外，当前阶段桥墩类型的选择已经从原有的重力型桥墩逐渐向轻型桥墩过渡，装配式空心桥墩中各预制墩身节段间的连接处理是设计中的关键问题，该连接构造设计得当与否，直接影响到桥墩整体的受力性能以及施工周期和现场施工安全。当前适用于地震区域的一类装配式桥墩为等同现浇装配式桥墩体系，即一种具有与传统整体现浇钢筋混凝土桥墩相近受力特性和抗震性能以及可预期的塑性铰行为的装配式桥墩体系。研究证明，灌浆管道连接以及湿接缝连接是应用于装配式桥墩的一种经济有效的连接方式，但两连接类型存在可能由于连接长度较大而影响桥墩的塑性铰行为等问题。因此，开发出具有成本效益、施工快速可行的等同现浇装配式桥墩体系仍是目前装配式桥墩建造技术应用于地震区域桥梁工程所面临的技术难点。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术提供一种等同现浇的装配式空心桥墩体系，采用超韧性纤维混凝土(UTFC)灌浆管道连接和超韧性纤维混凝土(UTFC)湿接缝连接分别完成预制墩底节段与预制承台以及各相邻预制墩身节段间的连接，能够有效减小灌浆管道连接以及湿接缝连接所需的连接长度、改善接缝处的力学性能，并结合合理的构造设计使该装配式空心桥墩体系在受力特性与抗震性能方面达到等同现浇的性能水平，具有整体性好、抗震性能好、刚度大、韧性高、耐久性好、施工现实可行等优点。为实现上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种等同现浇的装配式空心桥墩体系，包括设置在地基土层的预制承台1，预制承台1上方设置有桥墩，桥墩由各预制墩身节段5拼装而成，各预制墩身节段5包括预制墩底节段16、预制墩中节段14以及与墩帽6整体预制的预制墩顶节段7；所述预制承台1与预制墩底节段16之间采用UTFC灌浆管道连接完成拼接，相邻各预制墩身节段5之间采用超韧性纤维混凝土UTFC湿接缝连接完成拼接；所述超韧性纤维混凝土UTFC湿接缝连接处的桥墩内腔设置有用于各预制墩身节段拼装的预制导向块19以及用于支承预制导向块19的横向支承钢筋20，所述预制导向块19由石膏材料预制，截面形式为空心或实心截面。所述预制承台1和各预制墩身节段5为普通钢筋混凝土材料预制而成，内部均配置有纵向钢筋12和横向箍筋13；所述预制承台1内部预埋有金属波纹管2、顶面设有凹槽3；所述各预制墩身节段5为空心矩形截面，且两端或一端设有纵向连接钢筋18和支承齿块15。所述预制墩中节段14和预制墩顶节段7底端的支承齿块15预埋有粗直径内螺纹及螺栓8，预制墩底节段16和预制墩中节段14顶端的支承齿块15设置有剪力钉11和钢板9。所述超韧性纤维混凝土UTFC湿接缝连接中相邻各预制墩身节段5之间的纵向连接钢筋18做搭接、焊接、机械连接、或记忆合金连接处理，UTFC湿接缝连接设置长度L按下式计算确定：式中：d为纵向连接钢筋18直径；fs为纵向连接钢筋18强度，取fs＝max(1.5fy,fu)，其中fy为纵向连接钢筋18屈服强度，fu为纵向连接钢筋18极限强度；fUTFC为超韧性纤维混凝土UTFC材料28d实测抗压强度；α为纵向连接钢筋18直径大小影响系数，d＝12mm时，α＝1.0，d＝32mm时，α＝1.2,d为12～32mm之间时，由线性内插确定α取值；c为纵向连接钢筋18连接处理影响系数，当纵向连接钢筋做搭接、焊接、机械连接、记忆合金连接处理时，c分别取1.0、0.5、0.65、0.87；所述超韧性纤维混凝土UTFC灌浆管道连接中的纵向连接钢筋18设置有4d长度的纵筋剥离段17。本技术利用UTFC材料强度远高于普通混凝土和常规灌浆料的特点，通过减小纵向连接钢筋所需的锚固长度有效减小了UTFC灌浆管道连接和UTFC湿接缝连接所需的连接长度；通过在UTFC灌浆管道连接中的纵向连接钢筋设置4d长度的纵筋剥离段，能够有效避免该纵筋连接钢筋在预制承台与预制墩底节段间拼接面处产生应力集中，防止其在往复荷载作用下发生疲劳破坏，并将该纵向连接钢筋的变形扩展到更大的长度范围，进而扩展墩底的塑性铰区域，减缓塑性铰集中破坏程度，提高该装配式桥墩体系的延性；通过在预制承台顶部表面设计浅凹槽以增强预制墩底节段与预制承台间拼接面处的剪力传递；各预制墩身节段一端或两端的支承齿块避免了后浇UTFC湿接缝连接与预制墩身节段的接触面完全处于同一平面，能够协同UTFC湿接缝连接处的剪力传递，且通过转动预制墩身节段底端的支承齿块中预埋的粗直径螺栓能够在预制墩身节段拼装时对其垂直度进行微调，以确保垂直度符合设计要求；石膏材料的预制导向块的设置，既充当预制墩身节段拼装时的导向块，又充当了浇筑UTFC湿接缝浇筑时的内模，且石膏材料的较低强度避免了该预制导向块对桥墩整体受力性能产生影响；墩底的UTFC灌浆管道连接是一种延性连接，该连接被设计成在高水平地震力作用下以延性方式屈服，墩底附近仍是潜在的塑性铰区；预制墩身节段间的UTFC湿接缝连接是一个很强的连接，当墩底在高水平地震力作用下屈服时，该连接受到保护而保持弹性；上述各细部构造设计将确保本技术所提出的装配式空心桥墩体系各项力学特性和抗震性能与传统整体现浇钢筋混凝土桥墩相近，即达到等同现浇的性能水平，且UTFC灌浆管道连接和UTFC湿接缝连接均采用灌浆工艺完成UTFC的浇筑，施工方便可行，UTFC优越的力学性能将确保连接性能的稳定；利用预制拼装的施工方法，极大的提高了施工效率，缩短了施工周期，经济效益好，在很大程度上节省了人力物力。该技术具有重大的实用价值和良好的经济效益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等同现浇的装配式空心桥墩体系，其特征在于：包括预制承台(1)，所述预制承台(1)上方连接有桥墩，桥墩由各预制墩身节段(5)拼装而成，各预制墩身节段(5)包括预制墩底节段(16)、预制墩中节段(14)以及与墩帽(6)整体预制的预制墩顶节段(7)；/n所述预制承台(1)与预制墩底节段(16)之间采用超韧性纤维混凝土UTFC灌浆管道连接完成拼接，所述相邻各预制墩身节段(5)之间采用超韧性纤维混凝土UTFC湿接缝连接完成拼接，所述超韧性纤维混凝土UTFC湿接缝连接处的桥墩内腔设置有用于各预制墩身节段拼装的预制导向块(19)以及用于支承预制导向块(19)的横向支承钢筋(20)，所述预制导向块(19)由石膏材料预制，截面形式为空心或实心截面。/n

【技术特征摘要】
1.一种等同现浇的装配式空心桥墩体系，其特征在于：包括预制承台(1)，所述预制承台(1)上方连接有桥墩，桥墩由各预制墩身节段(5)拼装而成，各预制墩身节段(5)包括预制墩底节段(16)、预制墩中节段(14)以及与墩帽(6)整体预制的预制墩顶节段(7)；
所述预制承台(1)与预制墩底节段(16)之间采用超韧性纤维混凝土UTFC灌浆管道连接完成拼接，所述相邻各预制墩身节段(5)之间采用超韧性纤维混凝土UTFC湿接缝连接完成拼接，所述超韧性纤维混凝土UTFC湿接缝连接处的桥墩内腔设置有用于各预制墩身节段拼装的预制导向块(19)以及用于支承预制导向块(19)的横向支承钢筋(20)，所述预制导向块(19)由石膏材料预制，截面形式为空心或实心截面。


2.根据权利要求1所述的一种等同现浇的装配式空心桥墩体系，其特征在于：所述预制承台(1)和各预制墩身节段(5)为普通钢筋混凝土材料预制而成，内部均配置有纵向钢筋(12)和横向箍筋(13)，所述预制承台(1)内部预埋有金属波纹管(2)，顶面设有凹槽(3)，所述各预制墩身节段(5)为空心矩形截面，所述各预制墩身节段(5)两端或一端设有纵向连接钢筋(18)和支承齿块(15)。


3.根据权利要求1或2所述的一种等同现浇的装配式空心桥墩体系，其特征在于：所述预制墩中节段(14)和预制墩顶节段(7)底端的支承齿块(15)预埋...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敉，曾航，张洋，宋建伟，卢伟，吴江，朱国强，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61