[发明专利]基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩

权利要求书

1.基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩，其特征在于：该桥墩包括预制矩形钢管混凝土节段(3)、预埋节点(6)、承台(5)；预埋节点(6)设在承台(5)和预制矩形钢管混凝土节段(3)之间；

相邻的预制矩形钢管混凝土节段(3)之间以及预制矩形钢管混凝土节段(3)和预埋节点(6)之间，用连接板(4)设置在相邻的钢管节段(11)的衔接处，通过高强螺栓(7)和穿芯螺栓将连接板(4)、钢管节段(11)进行连接固定；

预制矩形钢管混凝土节段(3)由钢管节段(11)、混凝土(12)、预制螺帽(13)、密封材料(14)和PVC管(15)组成，在钢管节段(11)预留穿芯螺栓孔处安放PVC管(15)，预留螺栓孔处点焊预制螺帽(13)，预制螺帽(13)未焊接的一端用密封材料(14)进行密封，混凝土(12)浇筑在钢管节段(11)内；预埋节点(6)由钢管节段(11)、混凝土(12)、预制螺帽(13)、密封材料(14)和PVC管(15)、脚板(10)、外加劲肋(9)和锚栓(2)组成，脚板(10)、外加劲肋(9)和预制螺帽(13)与钢管节段(11)进行焊接，锚栓(2)固定在脚板(10)上，在钢管节段(11)预留穿芯螺栓孔道处安放PVC管，混凝土(12)浇筑在钢管节段(11)内；连接板(4)按设计螺栓位置布置高强螺栓孔和穿芯螺栓孔；

所述预埋节点(6)处，在其外露端预留螺栓孔和穿芯孔道；埋入端焊接脚板(10)和外加劲肋(9)，脚板(10)连接锚栓(2)；预埋段埋入承台(5)的深度不小于矩形钢管混凝土短边长度的1.5倍，外露端长度为连接板(4)长度的1/2；预埋节点(6)主要用于预制拼装墩柱与承台(5)连接，锚栓(2)用来提高预埋节点(6)的抗拔和抗剪能力；所述高强螺栓(7)和穿芯螺栓(8)的设计数目由桥墩设计侧向承载力和单个螺栓容许抗滑承载力的比值决定；穿芯螺栓(8)与高强螺栓(7)采用隔行错开布置原则，相邻两面的穿芯螺栓(8)不在同一水平位置，防止穿芯螺栓(8)在预制矩形钢管混凝土节段(3)内相交；连接板(4)上的螺栓孔和穿芯螺栓孔与预制矩形钢管混凝土节段(3)上的预留螺栓孔和穿芯螺栓孔位置相对应。

2.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩，其特征在于：所述的预制螺帽(13)与预制矩形钢管混凝土节段(3)预留螺栓孔处钢管内壁点焊固定，未焊接的一端用密封材料(14)进行密封防止浇筑混凝土(12)时浆水溢出和墩柱外部水汽进入预制矩形钢管混凝土节段(3)内部。

3.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩，其特征在于：所述的连接板(4)与钢管节段(11)紧密贴实以保证在侧向力作用下高强螺栓(7)和穿芯螺栓(8)处于承压状态而受拉，避免处于受剪状态。

4.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩，其特征在于：所述PVC管(15)的内径应比穿芯螺栓(8)直径大1-2mm，方便穿芯螺栓的安装也为混凝土浇筑时PVC管(15)的变形留有空间。

5.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩，其特征在于：该桥墩的实施方法如下，步骤1：加工预制矩形钢管混凝土节段(3)、连接板(4)、预埋节点(6)，具体包括如下步骤：

1)预制矩形钢管混凝土节段(3)，在工厂制作预制矩形钢管混凝土节段(3)，板材焊接成矩形钢管，其焊缝宜采用坡口熔透焊缝；钢管上加工出预留螺栓孔、穿芯螺栓孔，将预制螺帽(13)与预留螺栓孔轴心对齐后点焊固定，螺帽不与钢管内壁点焊的一端采用密封材料(14)进行密封，预留穿芯螺栓孔位置设置PVC管(15)，将穿芯螺栓(8)穿过PVC管(15)并拧紧临时固定，浇筑混凝土(12)振捣养护，穿芯螺栓(8)可防止混凝土浇筑和养护过程中PVC管(15)的移动以及钢管节段(11)的变形；

2)制作连接板(4)，在工厂制作连接板(4)，按厚度尺寸来选择和切割板材，在板材相应位置加工预留高强螺栓孔和穿芯螺栓孔；

3)制作预埋节点(6)，在工厂制作预埋节点(6)，在预制好的钢管混凝土节段不含螺栓孔的一端焊接脚板(10)和外加劲肋(9)，脚板(10)加工螺栓孔连接锚栓(2)；

4)基础承台(5)和盖梁(1)施工，在现场浇筑基础承台(5)和盖梁(1)，并将两个预埋节点(6)分别埋入基础承台(5)和盖梁(1)进行浇筑；

步骤2：预制节段桥墩建设场地拼装，具体包括如下步骤：

1)安装预埋节点(6)的基础承台(5)到设计位置并固定；拆掉工厂预制时在预埋节点(6)和预制矩形钢管混凝土节段(3)上临时固定的穿芯螺栓(8)；

2)将连接板(4)下端预留螺栓孔与预埋节点(6)顶端的预留螺栓孔对其，安装用于固定连接连接板(4)与预埋节点(6)的高强螺栓(7)和穿芯螺栓(8)，固定相邻两个连接板(4)对安装预埋节点(6)之上相邻的预制矩形钢管混凝土节段(3)起到定位和限位的作用；

3)用起吊机将预制矩形钢管混凝土节段(3)起吊至对应设计位置，安装剩余另外两块连接板(4)，在对应预留螺孔位置拧紧高强螺栓(7)和穿芯螺栓(8)；

4)重复步骤2)和步骤3)进行下一个节点的连接板(4)安装和预制矩形钢管混凝土节段(3)的安装，直到所有预制矩形钢管混凝土节段(3)完成安装；

5)最后重复步骤2)，安装预制盖梁(1)与其相邻的预制矩形钢管混凝土节段(3)的节点连接板(4)，拧紧预留螺栓孔对应的高强螺栓(7)和穿芯螺栓(8)；

步骤1中步骤1)所述的加工预留螺栓孔，应将对应的钢管节段(11)、连接板(4)按照安装成型后的位置固定后，统一打孔，保证内外预留螺栓孔完全对齐，并且打孔之后均需要打磨预留螺栓孔内外两侧毛刺，避免安装工程中出现因毛刺导致卡壳现象。