CN108442239A - 一种全装配式轻型桥台及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种全装配式轻型桥台，包括桩基、承台、台帽、双挡块、背墙牛腿和耳墙，双挡块与背墙牛腿连接且安装在承台上方，承台、台帽、双挡块、背墙牛腿和耳墙均为内设钢筋笼的UHPC预制构件，桩基为内设钢筋笼的NC预制构件或UHPC预制构件，承台通过带封端盖板H型钢板与桩基连接，台帽、耳墙、背墙牛腿分别通过带封端盖板H型钢板与承台连接，双挡块与台帽之间、背墙牛腿与耳墙之间均通过预应力钢筋张拉连接；还包括了上述结构的施工方法。本发明采用全装配式结构，具有施工速度块、工艺简单、工程质量易控制、施工场地占用少等优点，可以有效解决传统桥台存在的施工进度慢、大体积混凝土施工时水化热带来的质量问题、施工占地面积大和环境污染等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁构件及其施工方法，具体涉及一种全装配式轻型桥台及其施工方法。
背景技术
目前,我国的桥梁下部结构主要采用现场浇筑施工方法。现场浇筑施工周期长，人工用量大，现场浇筑受到天气的影响，施工质量不易保证，且施工占地面积大，现场浇筑因混凝土远距离运输，施工人员的职业素质等因素可能会造成混凝土大量浪费，造成直接的大量的经济损失，施工过程中对周围产生严重的污染。为了克服这些不利因素，寻找一种施工速度块，工业化程度高的桥梁下部结构施工方法成为桥梁建设中急需解决的问题。
欧美、日本等发达国家的装配式建筑比例已达到50％-70％，成本得到有效降低，而我国这一比例不到10％，导致国内住宅产业化的建造成本仍略高于传统建造方式。这还是房屋建筑，桥梁的装配式所占的比例很低，特别是桥梁的下部采用结构装配式更是屈指可数。我国的国家政策目标是：到2018年，实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20％以上，到2020年，实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30％以上。为了跟上国家的政策，桥梁下部装配式施工方式相应而生了。
桥梁的建设中由于桥台受力和作用的特殊性使得桥墩采用装配式施工的范围要远大于桥台，造成了桥墩施工完后要等桥台完工之后才能架梁，这严重的拖慢了施工进度。传统的桥台或者是已有装配式桥台施工工艺如下几种形式，①现场浇筑；②整个桥台分左右两块在工厂进行预制，再进行预制块运至现场吊装；③部分结构工厂预制，部分结构现浇(如承台跟台帽为现场现浇，背墙、翼墙工厂预制等)。其中都避免不了大体积混凝土浇筑，大体积混凝在浇筑过程中很容易受到水化热带来构件内外温差过大造成构件开裂的质量问题。并且传统的桥台多采用现浇进行施工，现浇施工工艺产生噪音、粉尘、污水；报废混凝土随便处理、施工材料堆放杂乱对环境造成严重的影响；天气原因造成人力、物力资源消耗大、施工效率低、工程质量难以保证等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全装配式轻型桥台及其施工方法，它利用UHPC超高抗压强度和超高韧性的特点，在保证构件强度和稳定的前提下大大减小构件尺寸，减小拼装施工中对机械运输和吊装能力的要求；将桥台大构件分块预制可以避免大体积混凝土施工时水化热带来的质量问题，又可以有效解决传统桥台现浇施工方法中进度慢、施工占地面积大和环境污染严重的问题，并且结构受力明确、质量易控、施工工艺简单。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种全装配式轻型桥台，包括桩基、安装在桩基上方的承台、安装在承台上方的台帽、安装在台帽左右两端部且位于承台上方的双挡块、位于台帽的一侧且安装在承台上方的背墙牛腿和耳墙，所述背墙牛腿为背墙和牛腿整体浇筑预制而成的结构，所述双挡块与背墙牛腿连接，所述双挡块为两个对称设置的挡土板抗震挡块，所述台帽、双挡块、背墙牛腿和耳墙均为内设钢筋笼的UHPC预制构件，所述桩基和承台均为内设钢筋笼的NC预制构件或UHPC预制构件，所述承台通过带封端盖板H型钢板与桩基连接，所述台帽、耳墙、背墙牛腿分别通过带封端盖板H型钢板与承台连接，所述双挡块与台帽之间、背墙牛腿与耳墙之间均通过预应力钢筋张拉连接，预应力钢筋采用钢绞线。
作为上述技术方案的进一步改进：所述承台、台帽、背墙牛腿和耳墙下方均设有方槽，承台与桩基、台帽与承台、背墙牛腿与承台、耳墙与承台连接时带封端盖板H型钢板位于方槽中，方槽内灌注有UHPC。
进一步的，所述承台沿横向由不少于两块分承台组合而成，所述分承台内设有张拉预应力孔道，所述分承台之间通过预应力钢筋张拉连接；承台的分块预制减轻了运输吊装的难度，分块间用钢绞线连接可以很好解决分块预制后的连接问题，又提高了整体性。
进一步的，所述台帽和双挡块均采用若干个预制块组合而成，利于减轻运输吊装的难度，各预制块之间通过预应力钢筋进行连接，可以很好解决分块预制后的连接问题，又提高了整体性。
进一步的，所述背墙牛腿沿横向由不少于三块分背墙牛腿组合而成，所述背墙牛腿内设有张拉预应力孔道，所述分背墙牛腿之间通过预应力钢筋张拉连接，背墙牛腿的分块预制减轻了运输吊装的难度，分块间用钢绞线连接可以很好解决分块预制后的连接问题，又提高了整体性。
进一步的，所述分背墙牛腿之间在长度方向上通过“7”字口连接。
进一步的，所有节段接缝处用UHPC进行灌浆密实之后表面均匀涂敷有环氧树脂层，增加连接处的密封性。
一种全装配式轻型桥台的施工方法，包括如下步骤：
a：运输与吊装：当达到标准强度值的桩基、承台、台帽、双挡块、背墙牛腿和耳墙预制件运输至作业场地后进行吊装；
b：现场拼接：将桥台的桩基、承台、台帽、背墙牛腿从下至上进行拼接完成，然后将双挡块与台帽的左右两端部进行拼接，再将耳墙与背墙牛腿的左右两端部进行拼接。
进一步的，步骤b中的具体拼接过程为：
a1：现场测量放出桩基的位置，用打桩机沉桩到设计深度之后人工破桩基顶部进行预埋带盖板的带封端盖板H型钢板及桩帽现浇；
b1：吊装承台并按桩位安装，破桩基顶部预留的带封端盖板H型钢板伸入承台底预留方槽中，承台就位之后穿预应力钢筋进行预应力张拉，之后对方槽进行灌浆及预应力孔道进行压浆；
c1：吊装台帽及双挡块、背墙牛腿、耳墙其下部的预留的方槽与承台的预埋的不同型号的带封端盖板H型钢板一一对应，各部分就位后穿预应力钢筋进行预应力张拉，之后预应力孔道进行压浆及各接缝进行灌浆。
进一步的，步骤a中各预制件的制作过程中绑扎钢筋笼的具体做法为：向带肋钢筋通过与水平带肋筋及箍筋绑扎在一起，钢筋搭接采用螺纹套筒进行机械连接形成牢固的钢筋笼，在钢筋绑扎时预埋承台、台帽、背墙牛腿、耳墙的预应力孔道，桩基、承台顶预留带封端盖板H型钢板定位在钢筋笼相应的位置并固定好，以及在各块底部连接位置加强钢筋网片，承台、台帽、背墙牛腿、耳墙钢筋笼的底部在预留连接方槽的四周设置钢筋网片进行补强之后使用吊车将其吊入设计好的预制钢模中。
进一步的，步骤b中采用载重量不少于1000吨的大型平板车运输，并采用不少于300吨履带吊车进行吊装。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的全装配式轻型桥台中的各部件(桩基、承台、台帽、双挡块、背墙牛腿和耳墙)均可采用预制构件，可以在工厂进行大量预制，然后在现场进行拼接，可以有效解决传统桥台现浇施工方法中进度慢、施工占地面积大和环境污染严重的问题；
2、本发明的全装配式轻型桥台中的台帽、双挡块、背墙牛腿和耳墙均采用了内设钢筋笼的UHPC材料，可利用UHPC(超高性能混凝土材料)的超高强度、高韧性和超强的抗拉性能的特点，一方面，可以克服普通混凝土桥台在桥梁工程应用中承载能力不足、容易开裂等问题；在同样的受力条件下可以减小桥台的自重为桥台的预制，运输，拼装创造了有利的条件；桩基和承台可采用内设钢筋笼的UHPC或NC材料，当采用NC材料时，具有降低建造成本、节约经济的优点，当采用UHPC材料时，具有进一步增强桥台强度的特点；
3、本发明的全装配式轻型桥台整体结构使用了UHPC(超高性能混凝土材料)，由于UHPC具有高致密、高强度、高韧性和超强的抗拉性能、优良的耐磨性的特点，其抗腐蚀、耐久性、抗爆性能等指标均较普通混凝土有较大提升，能够很好地适应各种恶劣环境，大大扩展了拼装式桥台在桥梁工程中的应用范围；
4、本发明的全装配式轻型桥台把承台，背墙牛腿进行分块预制，将台帽和其两端部的双挡块分块预制，给钢筋笼的制作提供很有利的条件，避免了钢筋搭接的许多问题；分段预制的尺寸小，简化了模板的制作，很好的解决大体模板的吊装、运输问题，可以有效的缩短模板的使用周期；
5、本发明的全装配式轻型桥台在超高性能混凝土(UHPC)的基础上配置了普通钢筋笼，利用预应力钢筋使分块预制的承台、背墙牛腿和台帽与双挡块连接成整体，可进一步增强UHPC材料的抗拉性能以及桥台的抗剪承载能力，使用预应力钢筋对各分块进行连接很好的起到了柔性连接，比传统的整体式浇筑的刚性桥台在抗震方面有很大优势；
6、本发明的全装配式轻型桥台的桩基与承台通过带封端盖板H型钢板连接，台帽、耳墙、背墙牛腿分别通过带封端盖板H型钢板与承台连接，双挡块与台帽之间、背墙牛腿与耳墙之间均通过预应力钢筋张拉连接，有效的解决了各分块连接成整体，及抗剪切力差的问题；并且带封端盖板H型钢板是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，带封端盖板H型钢板在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻；结构科学合理、塑性和柔韧性好、结构稳定性高、适用于承受振动和冲击载荷大的建筑结构，抗自然灾害能力强，相对传统的灌浆套筒等其他的连接方式，带封端盖板H型钢板的受力性能好、拼装工艺简单、可控，特别适用于预制构件之间的连接方式；
7、本发明的全装配式轻型桥台把各个大体积构件(如承台、背墙牛腿等)进行分块预制，可以很好的解决大体积混凝土浇筑过程中产生大量的水化热对构件产生一系列的质量问题；
8、本发明的全装配式轻型桥台的施工方法采用全装配式，具有施工速度块、工艺简单、工程质量易控制、施工场地占用少等优点；
9、本发明的全装配式轻型桥台的施工方法对拼装施工中对机械运输和吊装能力的要求不高，节省人力、利于实现机械化。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2本发明的侧视图；
图3是本发明的正视图；
图4是本发明的桩基与承台连接细部图；
图5是本发明的桩基结构示意图；
图6是本发明的承台与背墙牛腿、耳墙、台帽、双挡块连接的细部图；
图7是本发明的背墙牛腿各分块连接的细部图；
图8是本发明的背墙牛腿与耳墙连接的细部图
图9是本发明的台帽与双挡块连接的细部图。
图例说明：
1、桩基；2、承台；21、分承台；3、台帽；4、双挡块；5、背墙牛腿；51、分背墙牛腿；52、“7”字口；6、耳墙；7、带封端盖板H型钢板；8、预应力钢筋；81、预应力孔道；9、方槽。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
如图1至图9所示，一种全装配式轻型桥台，包括桩基1、安装在桩基1上方的承台2、安装在承台2上方的台帽3、安装在台帽3左右两端部且位于承台2上方的双挡块4、位于台帽3的一侧且安装在承台2上方的背墙牛腿5和耳墙6，双挡块4与背墙牛腿5连接，承台2、台帽3、双挡块4、背墙牛腿5和耳墙6均为内设钢筋笼的UHPC预制构件，桩基1为内设钢筋笼的NC(普通混凝土)预制构件，普通钢筋笼的绑扎、NC(普通混凝土)桩的预制和养护以及首节管桩最下端的桩尖焊接都在预制工厂内完成，然后在施工现场逐段沉桩，并利用套筒接桩装置进行连接，最后破除桩顶预留带盖板带封端盖板H型钢板再桩顶现浇桩头；承台2通过带封端盖板H型钢板7与桩基1连接，台帽3、耳墙6、背墙牛腿5分别通过带封端盖板H型钢板7与承台2连接，双挡块4与台帽3之间、背墙牛腿5与耳墙6之间均通过预应力钢筋8张拉连接。
本实施例中，桩基1顶部预埋的带封端盖板H型钢板7于桩基1钢筋笼搭接的部分及预留的带封端盖板H型钢板7于承台2钢筋笼搭接的部分要增加钢筋网片，以加强带封端盖板H型钢板7与桩基的连接成为一个整体。
本实施例中所使用的钢筋笼都是普通带肋钢筋，其各预制分块内部的钢筋搭接采用连接套筒进行机械式连接，普通带肋钢筋为HRB400，钢筋直径为28mm或25mm。
本实施例中，承台2、台帽3、背墙牛腿5和耳墙6下方均设有方槽9，承台2与桩基1、台帽3与承台2、背墙牛腿5与承台2、耳墙6与承台2连接时带封端盖板H型钢板7位于方槽9中，方槽9内通过预留的注浆孔灌注有UHPC。
本实施例中，承台2为12.25m×2.5m×1.8m的实心超高性能混凝土，沿横向由两块分承台21组合而成，每块分承台为6.12m×2.5m×1.8m，分承台21内设有张拉预应力孔道81，分承台21之间通过预应力钢筋8张拉连接；承台2底部预留4个65cm×80cm×80cm的方槽9，其内的加强钢筋网不剪断，便于与桩基1进行连接，保证连接处的可靠性较高。
本实施例中，台帽3和双挡块4均采用若干个预制块组合而成，各预制块之间通过预应力钢筋8进行连接，预制UHPC台帽3为10.4m×1.6m×1.2m，预制UHPC挡土板级抗震挡块4长为90cm，然后通过在张拉预应力孔道81内进行预应力张拉来连接，之后对张拉预应力孔道81进行压浆处理(灌注浆采用UHPC)。
本实施例中，背墙牛腿5沿横向由三块分背墙牛腿51组合而成，每块为3.83m×0.6m×2.8m(不包含牛腿的尺寸)，背墙牛腿5内设有张拉预应力孔道81，分背墙牛腿51之间通过预应力钢筋8张拉连接，分背墙牛腿51之间在长度方向上通过“7”字口52连接，之后对“7”字口52连接处灌入UHPC以及张拉预应力孔道81进行压浆密实(灌注浆采用UHPC)。
本实施例中，所有节段接缝处用UHPC进行灌浆密实之后表面均匀涂敷有环氧树脂层。
一种全装配式轻型桥台的施工方法，包括如下步骤：
a：运输与吊装：当达到标准强度值的桩基1、承台2、台帽3、双挡块4、背墙牛腿5和耳墙6预制件运输至作业场地后进行吊装；
b：现场拼接：将桥台的桩基1、承台2、台帽3、背墙牛腿5从下至上进行拼接完成，然后将双挡块4与台帽3的左右两端部进行拼接，再将耳墙6与背墙牛腿5的左右两端部进行拼接。
本实施例中，上述步骤a中的各预制件的预制过程为：
(1)：钢模制作和确定UHPC材料配合比：根据桥梁结构设计图纸中桥台的设计参数，分别制作桩基1、承台2、台帽3、双挡块4、背墙牛腿5和耳墙6浇注钢模、桩基预制钢模，同时设计所需混凝土材料的配合比；
(2)：绑扎钢筋笼：在浇注钢模、桩基预制钢模中分别绑扎钢筋笼；
(3)：进行混凝土浇筑：根据步骤a中准备混凝土材料的配合比配制出符合要求的UHPC材料和NC材料或只有UHPC材料，灌注到前面准备好的钢模板中，充分振捣以保证混凝土的密实性；
(4)：浇筑成型的构件进行养护：浇筑完成后在养护间里进行恒温恒湿的蒸汽养护，达到设计强度以后进行脱模，此时桥台的各构件分别预制完成。
本实施例中，步骤b中的具体拼接过程为：
a1：现场测量放出桩基1的位置，用打桩机沉桩到设计深度之后人工破桩基1顶部进行预埋带盖板的带封端盖板H型钢板7及桩帽现浇；
b1：吊装承台2并按桩位安装，破桩基1顶部预留的带封端盖板H型钢板7伸入承台2底预留方槽9中，承台2就位之后穿预应力钢筋8进行预应力张拉，之后对方槽9进行灌浆及预应力孔道81进行压浆；
c1：吊装台帽3及双挡块4、背墙牛腿5、耳墙6其下部的预留的方槽9与承台2的预埋的不同型号的带封端盖板H型钢板7一一对应，各部分就位后穿预应力钢筋8进行预应力张拉，之后预应力孔道81进行压浆及各接缝进行灌浆。
本实施例中，步骤b中绑扎钢筋笼的具体做法为：向带肋钢筋通过与水平带肋筋及箍筋绑扎在一起，钢筋搭接采用螺纹套筒进行机械连接形成牢固的钢筋笼，在钢筋绑扎时预埋承台2、台帽3、背墙牛腿5、耳墙6的预应力孔道81，桩基1、承台2顶预留带封端盖板H型钢板7定位在钢筋笼相应的位置并固定好，以及在各块底部连接位置加强钢筋网片，承台2、台帽3、背墙牛腿5、耳墙6钢筋笼的底部在预留连接方槽9的四周设置钢筋网片进行补强之后使用吊车将其吊入设计好的预制钢模中。
本实施例中，步骤e中采用载重量不少于1000吨的大型平板车运输，并采用不少于300吨履带吊车进行吊装。
Claims (10)
1.一种全装配式轻型桥台，包括桩基(1)、安装在桩基(1)上方的承台(2)、安装在承台(2)上方的台帽(3)、安装在台帽(3)左右两端部且位于承台(2)上方的双挡块(4)、位于台帽(3)的一侧且安装在承台(2)上方的背墙牛腿(5)和耳墙(6)，所述双挡块(4)与背墙牛腿(5)连接，其特征在于：所述台帽(3)、双挡块(4)、背墙牛腿(5)和耳墙(6)均为内设钢筋笼的UHPC预制构件，所述桩基(1)和承台(2)均为内设钢筋笼的NC预制构件或UHPC预制构件，所述承台(2)通过带封端盖板H型钢板(7)与桩基(1)连接，所述台帽(3)、耳墙(6)、背墙牛腿(5)分别通过带封端盖板H型钢板(7)与承台(2)连接，所述双挡块(4)与台帽(3)之间、背墙牛腿(5)与耳墙(6)之间均通过预应力钢筋(8)张拉连接。
2.根据权利要求1所述的全装配式轻型桥台，其特征在于：所述承台(2)、台帽(3)、背墙牛腿(5)和耳墙(6)下方均设有方槽(9)，承台(2)与桩基(1)、台帽(3)与承台(2)、背墙牛腿(5)与承台(2)、耳墙(6)与承台(2)连接时带封端盖板H型钢板(7)位于方槽(9)中，方槽(9)内灌注有UHPC。
3.根据权利要求1所述的全装配式轻型桥台，其特征在于：所述承台(2)沿横向由不少于两块分承台(21)组合而成，所述分承台(21)内设有张拉预应力孔道(81)，所述分承台(21)之间通过预应力钢筋(8)张拉连接。
4.根据权利要求1所述的全装配式轻型桥台，其特征在于：所述台帽(3)和双挡块(4)均采用若干个预制块组合而成，各预制块之间通过预应力钢筋(8)进行连接。
5.根据权利要求1所述的全装配式轻型桥台，其特征在于：所述背墙牛腿(5)沿横向由不少于三块分背墙牛腿(51)组合而成，所述背墙牛腿(5)内设有张拉预应力孔道(81)，所述分背墙牛腿(51)之间通过预应力钢筋(8)张拉连接。
6.根据权利要求5所述的全装配式轻型桥台，其特征在于：所述分背墙牛腿(51)之间在长度方向上通过“7”字口(52)连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的全装配式轻型桥台，其特征在于：所有节段接缝处用UHPC进行灌浆密实之后表面均匀涂敷有环氧树脂层。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的全装配式轻型桥台的施工方法，包括如下步骤：
a：运输与吊装：当达到标准强度值的桩基(1)、承台(2)、台帽(3)、双挡块(4)、背墙牛腿(5)和耳墙(6)预制件运输至作业场地后进行吊装；
b：现场拼接：将桥台的桩基(1)、承台(2)、台帽(3)、背墙牛腿(5)从下至上进行拼接完成，然后将双挡块(4)与台帽(3)的左右两端部进行拼接，再将耳墙(6)与背墙牛腿(5)的左右两端部进行拼接。
9.根据权利要求8所述的全装配式轻型桥台的施工方法，其特征在于：步骤b中的具体拼接过程为：
a1：现场测量放出桩基(1)的位置，用打桩机沉桩到设计深度之后人工破桩基(1)顶部进行预埋带盖板的带封端盖板H型钢板(7)及桩帽现浇；
b1：吊装承台(2)并按桩位安装，破桩基(1)顶部预留的带封端盖板H型钢板(7)伸入承台(2)底预留方槽(9)中，承台(2)就位之后穿预应力钢筋(8)进行预应力张拉，之后对方槽(9)进行灌浆及预应力孔道(81)进行压浆；
c1：吊装台帽(3)及双挡块(4)、背墙牛腿(5)、耳墙(6)其下部的预留的方槽(9)与承台(2)的预埋的不同型号的带封端盖板H型钢板(7)一一对应，各部分就位后穿预应力钢筋(8)进行预应力张拉，之后预应力孔道(81)进行压浆及各接缝进行灌浆。
10.根据权利要求8所述的全装配式轻型桥台的施工方法，其特征在于：步骤a中各预制件的制作过程中绑扎钢筋笼的具体做法为：带肋钢筋通过与水平带肋筋及箍筋绑扎在一起，钢筋搭接采用螺纹套筒进行机械连接形成牢固的钢筋笼，在钢筋绑扎时预埋承台(2)、台帽(3)、背墙牛腿(5)、耳墙(6)的预应力孔道(81)，桩基(1)、承台(2)顶预留带封端盖板H型钢板(7)定位在钢筋笼相应的位置并固定好，以及在各块底部连接位置加强钢筋网片，承台(2)、台帽(3)、背墙牛腿(5)、耳墙(6)钢筋笼的底部在预留连接方槽(9)的四周设置钢筋网片进行补强之后使用吊车将其吊入设计好的预制钢模中。
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