【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种节能生态型桥梁建设领域，具体是指一种现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构及实施方法。
技术介绍
1、现浇高桥墩混凝土施工条件差、操作不便、质量难以保证，是高桥墩施工的重点、难点和关键之一。目前常见的现浇高桥墩混凝土养护方法是在桥墩顶端固定喷淋或墩身安装喷淋管、在墩身外侧粘贴养护膜或安装具有保水功能的组合养护膜、在墩身表面涂喷养护剂等，这些措施对于保障现浇高桥墩混凝土质量起到了一定作用。但由于现浇高桥墩混凝土所处环境条件复杂，现浇混凝土水分在高空条件下蒸发过快，不仅会导致墩身混凝土表面出现片状或粉状脱落而形成蜂窝、麻面等表观质量缺陷，还会使墩身混凝土产生较大的收缩变形，出现干缩裂缝，存在安全质量隐患；同时，为了保持现浇混凝土表面湿润，需要耗用的水量相当大，也不利于节约水资源和节能环保。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、安全经济、生态环保、节能减排的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构及实施方法。
2、本专利技术的技术问题通过以下技术方案实现：
3、一种现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，包括在多个桩基的承台上通过桥墩钢筋并结合桥墩模板而分段现浇钢筋混凝土桥墩，每段桥墩内均设有沿轴心线的储水腔，各个分段的桥墩内的储水腔依次首尾相接连通，首段桥墩内的储水腔下端与承台内埋置的排水管连通，形成多段现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构；所述的每段桥墩顶部表面均铺设储水土工布，以及由水泵供水并注满储水腔的水管，该
4、所述的每段桥墩竖向的桥墩钢筋内均沿轴心线设有定位安装的充气的橡胶气囊，并在该桥墩钢筋结合桥墩模板而分段现浇混凝土的桥墩后，将每段桥墩的橡胶气囊放气并取出，进而逐段在桥墩内竖向形成沿轴心线设置的各段储水腔；
5、公式一、橡胶气囊受力计算
6、所述的橡胶气囊的壁厚为、计算直径为，充气压强为，现浇每段施工高度的桥墩混凝土水平向压强为，现浇混凝土的水平向侧压力系数为，取单位高度计算薄壁橡胶气囊，受力计算公式如下：
7、
8、公式二、储水腔注水时现浇混凝土受力计算
9、所述的每段桥墩施工高度，橡胶气囊的外壁直径为，储水腔内水高度为，储水腔内水压强为，注水养护时，取单位高度新浇混凝土，龄期为天的新浇混凝土受力计算公式如下：
10、
11、公式三、混凝土养护用水量计算
12、混凝土养护用水的估算方法较多，根据现行比较公认的混凝土养护理论，将水泥浆体中的水分分为化学结合水、凝胶水(物理结合水)和毛细孔水(游离水)。化学结合水是在水泥水化过程中，配合比中的一部分拌和水参与水化反应而形成的；凝胶水是另一部分拌和水按照固定比例吸附在水化产物表面而形成的，能够有条件参与水化，不足以补充水化用水时，混凝土产生自收缩现象；毛细孔水则是以自由水的形式储存在水泥石内部毛细孔和空气泡中。因此，混凝土养护用水量主要由混凝土中胶凝材料充分水化和克服自收缩耗用、混凝土孔隙内空气和水分迁移、外部蒸发消耗三部分组成，即；
13、1.混凝土中胶凝材料充分水化耗用水量
14、混凝土中胶凝材料充分水化和克服自收缩耗用水量由水泥用量、水泥的化学收缩率和单位水泥用量最大水化程度的用水量组成，即
15、
16、2.混凝土孔隙内空气和水分迁移水量
17、混凝土在水化反应过程中产生热量，混凝土内部高温产生向表面低温的压力梯度，将混凝土内部的毛细孔水从中排挤出来，当墩身包裹养护膜时，混凝土孔隙内水分迁移消耗量较小；当墩身不包裹养护膜时，单位体积混凝土孔隙内空气和水分迁移消耗量由下式计算：
18、
19、式中为桥墩空腔调整系数；桥墩最高段混凝土养护时，假设任意截面空腔外周边处的渗透水流速为、桥墩外表面的渗透水流速为0，为养护期内混凝土的平均渗透系数（），根据达西定律，得
20、
21、3.外部蒸发消耗主要在桥墩顶部储水土工布处蒸发的水分，蒸发面积较小，忽略不计；
22、公式四、储水腔最大半径计算
23、桥墩截面控制计算荷载为，偏心距，桥墩钢筋面积为，钢筋重心半径为，钢筋惯性矩为，根据弹性力学原理，得
24、
25、其中
26、
27、得到桥墩的现浇混凝土和桥墩钢筋最大应力为
28、
29、由此可得
30、
31、公式一、公式二、公式三和公式四中的各符号定义为：
32、——分别为桥墩钢筋中心至现浇混凝土外边缘的距离、橡胶气囊的壁厚，单位为；
33、——分别为橡胶气囊的计算半径、橡胶气囊的外壁半径、容许最大储水腔半径、桥墩的半径，单位为；
34、——分别为每段桥墩的施工高度、储水腔内的储水高度、最高段桥墩加强养护储水高度、桥墩施工段数，单位为；
35、——分别为现浇混凝土的重度、水的容重，单位为；
36、——分别为橡胶气囊的充气压强、储水腔内水压强，单位为；
37、——现浇混凝土的压强，单位为；
38、——现浇混凝土的侧压力系数，无量纲；
39、——分别为橡胶气囊上作用的最大拉力、现浇混凝土龄期天所受的最大拉力、现浇混凝土龄期天所受的最大剪力，单位为；
40、——分别为橡胶气囊上所受的最大拉应力、现浇混凝土龄期天开始注水时的抗拉强度、现浇混凝土龄期天开始注水时的剪切强度，单位均为；
41、——分别为橡胶气囊上的容许拉应力、现浇混凝土龄期天开始注水时的容许抗拉强度、现浇混凝土龄期天开始注水时的容许剪切强度，单位为；
42、——分别为现浇混凝土的最大压应力、桥墩钢筋的最大拉应力、现浇混凝土的容许拉应力、桥墩钢筋的容许拉应力或压应力，单位为；
43、——分别为由混凝土中胶凝材料充分水化和克服自收缩耗用水量、混凝土孔隙内水分迁移水量、外部蒸发消耗水量三部分组成的混凝土养护期总用水量，单位为；
44、——混凝土中胶凝材料充分水化和克服自收缩耗用水量，单位为；
45、——分别为单位体积混凝土孔隙内水分迁移水量、桥墩混凝土孔隙内水分迁移水量，单位为；
46、——混凝土养护期内外部蒸发消耗水量，单位为；
47、——水泥用量，单位为；
48、——水泥的化学收缩率，无量纲；
49、——单位水泥用量最大水化程度的用水量，单位为；
50、——桥墩外表面积，单位为；
51、——任意截面空腔外周边处的渗透水流速，单位为；
52、——混凝土养护时间，单位为；
53、——养护期内混凝土的平均渗透系数，通过试验或类比法确定，单位为；
【技术保护点】
1.一种现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，包括在多个桩基（1）的承台（2）上通过桥墩钢筋（31）并结合桥墩模板（32）而分段现浇钢筋混凝土桥墩（3），其特征在于每段所述的桥墩（3）内均设有沿轴心线设置的储水腔（42），各个分段的桥墩（3）内的储水腔（42）依次首尾相接连通，首段桥墩（3）内的储水腔（42）下端与承台（2）内埋置的排水管（7）连通；所述的每段桥墩（3）顶部表面均铺设储水土工布（82），以及由水泵（61）供水并注满储水腔（42）的水管（62），该水管上设有滴灌组件（63），并由该滴灌组件定时定量滴灌至储水土工布（82）；所述的每段桥墩（3）拆除桥墩模板（32）后外表面均包裹养护膜（81）。
2. 根据权利要求1所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的每段桥墩（3）竖向的桥墩钢筋（31）内均沿轴心线设有定位安装的充气的橡胶气囊（4），并在该桥墩钢筋（31）结合桥墩模板（32）而分段现浇混凝土的桥墩（3）后，将每段桥墩（3）的橡胶气囊（4）放气并取出，进而逐段在桥墩（3）内竖向形成沿轴心线设置的各段储水腔（42）；
3.根据权利要求
4.根据权利要求2所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的每段桥墩（3）的现浇混凝土与该段储水腔（42）由橡胶气囊（4）同步预留形成，与承台（2）直接相接的首段桥墩的现浇混凝土与该段储水腔（42）顶部设有下固定盘（57），该下固定盘内设有底兜（59），并固定一段桥墩（3）现浇混凝土内预留该段储水腔（42）的橡胶气囊（4）底部，依此循环完成逐段桥墩的现浇混凝土与该段储水腔（42）。
5.根据权利要求4所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的下固定盘（57）为钢质或塑料质、圆形中空厚板，中心圆孔的直径比橡胶气囊的外径大1cm～2cm，采用连接钢筋（571）与桥墩钢筋（31）顶部焊接固定，下固定盘（57）圆形中空处套入底兜（59），再在底兜内套入橡胶气囊（4）下端的圆台形部分，橡胶气囊（4）的中心钢杆（41）从底兜（59）的底部小钢筋环Ⅱ（594）内穿出；所述的底兜（59）为上大下小圆台形网状结构，底兜（59）的顶部为钢筋环（592），该钢筋环的内径与下固定盘（57）的中心圆孔外径相同，底兜（59）的底部外缘设小钢筋环Ⅰ（593），该小钢筋环Ⅰ内直径与之相接触的橡胶气囊（4）圆台形部分外径相同，底部中心附近设小钢筋环Ⅱ（594），该小钢筋环Ⅱ的内直径比中心钢杆（41）的外径大1cm～2cm，并由多股钢丝将钢筋环（592）、小钢筋环Ⅰ（593）、小钢筋环Ⅱ（594）从上而下交叉缠绕编织成上大下小圆台形钢丝网（591）结构。
6.根据权利要求4所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于分段施工所述的桥墩（3）的现浇混凝土和该段储水腔（42），首段桥墩的现浇混凝土和该段储水腔（42）施工制作时，桥墩钢筋（31）上端焊接一对竖向型钢（52）和安装在一对竖向型钢上的水平型钢（53），承台（2）内设有预埋的下置钢板（51），所述的中心钢杆（41）的上端可拆式定位连接在水平型钢（53）上，该中心钢杆（41）的下端制成半球形的下端支点（412），并由该下端支点嵌入下置钢板（51）上的预留凹槽内而形成定位安装。
7.根据权利要求6所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的每段桥墩（3）的一对竖向型钢（52）以桥墩截面中心形成对称并焊接在桥墩钢筋（31）上端，每根竖向型钢（52）的顶部均焊接螺杆，所述的水平型钢（53）的两端经预留的螺栓孔分别套入一对竖向型钢（52）顶部的螺杆后，由固定螺帽（54）作可拆式安装；所述的水平型钢（53）的中部设有定位孔，中心钢杆（41）的上端设有分别位于水平型钢上侧的上螺帽（55）和下侧的下螺帽（56），且中心钢杆（41）的上端穿过水平型钢（53）中部的定位孔后，由所述上螺帽（55）和下螺帽（56）作可拆式定位安装。
8.根据权利要求4所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的每段桥墩（3）的橡胶气囊（4）的中心钢杆（41）上端经连接螺栓（91）与吊钩（9）形成可拆式连接，并由该吊钩（9）起吊取出橡胶气囊（4）；所述的橡胶气囊（4）被起吊取出前，该下螺帽（56...
【技术特征摘要】
1.一种现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，包括在多个桩基（1）的承台（2）上通过桥墩钢筋（31）并结合桥墩模板（32）而分段现浇钢筋混凝土桥墩（3），其特征在于每段所述的桥墩（3）内均设有沿轴心线设置的储水腔（42），各个分段的桥墩（3）内的储水腔（42）依次首尾相接连通，首段桥墩（3）内的储水腔（42）下端与承台（2）内埋置的排水管（7）连通；所述的每段桥墩（3）顶部表面均铺设储水土工布（82），以及由水泵（61）供水并注满储水腔（42）的水管（62），该水管上设有滴灌组件（63），并由该滴灌组件定时定量滴灌至储水土工布（82）；所述的每段桥墩（3）拆除桥墩模板（32）后外表面均包裹养护膜（81）。
2. 根据权利要求1所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的每段桥墩（3）竖向的桥墩钢筋（31）内均沿轴心线设有定位安装的充气的橡胶气囊（4），并在该桥墩钢筋（31）结合桥墩模板（32）而分段现浇混凝土的桥墩（3）后，将每段桥墩（3）的橡胶气囊（4）放气并取出，进而逐段在桥墩（3）内竖向形成沿轴心线设置的各段储水腔（42）；
3.根据权利要求2所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的橡胶气囊（4）是由气囊壁（411）、气囊壁内的中心钢杆（41）和设置在气囊壁上的气门（43）组成；所述的气囊壁（411）由中间的圆形空心壁和上下端部的圆台形空心壁构成；所述的中心钢杆（41）的上下端分别穿过上下端部的圆台形空心壁形成紧固，进而构成橡胶气囊（4）在桥墩钢筋（31）内竖向沿轴心线的定位安装。
4.根据权利要求2所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的每段桥墩（3）的现浇混凝土与该段储水腔（42）由橡胶气囊（4）同步预留形成，与承台（2）直接相接的首段桥墩的现浇混凝土与该段储水腔（42）顶部设有下固定盘（57），该下固定盘内设有底兜（59），并固定一段桥墩（3）现浇混凝土内预留该段储水腔（42）的橡胶气囊（4）底部，依此循环完成逐段桥墩的现浇混凝土与该段储水腔（42）。
5.根据权利要求4所述的现浇高桥墩混凝土内部蓄水养护结构，其特征在于所述的下固定盘（57）为钢质或塑料质、圆形中空厚板，中心圆孔的直径比橡胶气囊的外径大1cm～2cm，采用连接钢筋（571）与桥墩钢筋（31）顶部焊接固定，下固定盘（57）圆形中空处套入底兜（59），再在底兜内套入橡胶气囊（4）下端的圆台形部分，橡胶气囊（4）的中心钢杆（41）从底兜（59）的底部小钢筋环ⅱ（594）内穿出；所述的底兜（59）为上大下小圆台形网状结构，底兜（59）的顶部为钢筋环（592），该钢筋环的内径与下固定盘（57）的中心圆孔外径相同，底兜（59）的底部外缘设小钢筋环ⅰ（593），该小钢筋环ⅰ内直径与之相接触的橡胶气囊（4）圆台形部分外径相同，底部中心附近设小钢筋环ⅱ（594），该小钢筋环ⅱ的内直径比中心钢杆（41）的外径大1cm～2cm，并由多股钢丝将...
【专利技术属性】
技术研发人员：张坚，钱志浩，
申请(专利权)人：金华市婺城区交智工程技术服务部，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。