[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

说明书

技术领域

本发明属于桥梁工程领域，具体涉及预制节段拼装钢管混凝土桥墩。

背景技术

当前城市桥梁工程建设正面临的主要挑战之一就是业主和居民除了要求桥梁结构安全和耐久以外，还希望桥梁结构建造过程中尽量减少对周围交通的干扰、缩短由于桥梁建设造成的交通阻塞时间、降低工程运输车辆和施工中产生的各种噪声等。这些要求促进了桥梁工程工业化技术的发展，其中预制装配技术正是在这种背景下所产生的，节段预制拼装技术为建设快速、高效、安全、耐久的城市桥梁工程提供了有利的解决方案。此外，在跨海峡长大桥梁工程中，有限的海上施工平台空间、复杂的海洋气候条件、严格的环境保护条件等因素的制约，也促进了节段拼装施工技术在跨海长大桥梁工程中的应用。

预制节段拼装技术有关研究和应用在我国相对较少，既有工程中的预制节段拼装技术主要应用于桥梁上部结构，将主梁分成若干节段预制或整孔预制，通过吊装机械整孔架设或悬臂节段拼装。桥梁下部结构的预制节段拼装技术还正处于初步研究阶段，只有部分跨海工程采用了整墩预制现浇湿接头连接的预制拼装技术，城市桥梁下部结构还基本未采用预制节段拼装技术。我国正处于大规模交通基础设施建设时期，在城市桥梁、跨海桥梁的建造过程中，桥梁快速建造技术以其构件加工质量高、建造效率高、环境友好等优势越来越受到建设业主和重视。桥梁结构预制装配技术将是未来桥梁工程建设的一个重要发展方向。

近年来，钢管混凝土柱在建筑结构中得到了较多应用，特别是对于承载需求较大的高层及超高层建筑结构，钢管混凝土的应用更加广泛。钢管混凝土构件充分利用钢材抗拉和混凝土抗压的优点，不仅具有良好的承压能力，在水平往复作用下具有非常好的抗震性能，因此受到工程设计和建设者的青睐。但目前大部分应用的钢管混凝土构件也都是基于现场浇筑钢管混凝土构件。国内外学者对钢管混凝土柱与梁连接节点构构造提出了多种连接形式。但目前钢管混凝土在桥墩中的研发和应用还非常少。

发明内容

本发明充分利用钢管混凝土良好的竖向承载能力和抗震性能，将其与预制拼装技术相结合，同时避免或延缓钢管混凝土端部钢板的面外屈曲，提供一种基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩，满足桥梁工业化建造技术中桥梁关键构件的节段预制拼装构造，易于开展预制装配桥墩的机械化施工，减少现场焊接和预应力张拉工作量。

本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种基于螺栓连接的快速拼装预制矩形钢管混凝土桥墩，属于桥梁工程领域。其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。