一种稳定型预制钢筋混凝土墩柱节段拼装桥墩体系及其施工方法

本发明涉及混凝土施工领域，具体为一种稳定型预制钢筋混凝土墩柱节段拼装桥墩体系及其施工方法。

背景技术：

1、相较于传统现浇施工方式来说，装配式桥梁施工方式不仅能提高施工质量和施工效率，还能降低劳动强度和成本，减少环境污染。相对于预制实心桥墩，预制钢筋混凝土空心桥墩重量轻、更环保，也便于运输和安装。因此，目前基于建筑工业化和装配式施工的预制钢筋混凝土空心墩柱的拼装施工技术越来越受到工程技术人员的重视，并在部分实际工程中得到应用。现有研究和工程实践多集中于如何实现预制钢筋混凝土空心墩柱与下部基础或上部盖帽的连接。而在高铁工程和市内快速道路桥梁工程中，预制钢筋混凝土墩柱的高度可达6m及以上，这给运输和施工带来较多不便，需要较多的工程机械，施工难度也较大。因此，可将预制钢筋混凝土墩柱进行拆分，并在施工现场进行连接，这种方式需要确保预制钢筋混凝土墩柱节段间的有效连接，这也将直接限制装配式预制钢筋混凝土墩柱的推广和应用。进行预制钢筋混凝土墩柱节段连接时，预制钢筋混凝土墩柱节段连接节点是预制拼装钢筋混凝土墩柱的关键部位，其性能将直接决定整个预制拼装钢筋混凝土墩柱的性能。因此，如何实现基于性能需求的预制钢筋混凝土墩柱节段连接节点的设计和施工，是亟需解决的关键问题。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中提出的混凝土节段节点施工问题，本发明的目的在于提供一种一种施工简便、不仅能实现节点无支模施工，还能根据桥梁抗震设防等级及连接节点受力需求等实现基础型连接和加强型连接，并达到基于性能需求的预制墩柱连接节点设计与施工要求的稳定型预制钢筋混凝土墩柱节段拼装桥墩体系及其施工方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种稳定型预制钢筋混凝土墩柱节段拼装桥墩体系，该桥墩体系包括预制钢筋混凝土墩柱上节段、预制钢筋混凝土墩柱下节段、预制墩柱端部环形钢筋、预制墩柱连接区域采用的环形亚克力板、预制墩柱节段间临时支撑；所述预制钢筋混凝土墩柱下节段竖直分布，预制钢筋混凝土墩柱上节段位于预制钢筋混凝土墩柱下节段的上方，且在二者相向一侧均安装有所述预制墩柱端部环形钢筋和所述预制墩柱节段间临时支撑；所述预制墩柱节段间临时支撑包括h型钢临时支撑和钢筋混凝土凸起支撑；环形亚克力板包括内壁环形亚克力板和外壁环形亚克力板，分别安装于预制钢筋混凝土墩柱下节段的内、外壁，并分别预留内壁注浆口和外壁出浆孔，且外伸出部位用于连接预制钢筋混凝土墩柱上节段；并通过预制钢筋混凝土墩柱上、下节段连接区域的内壁注浆口灌注有高流态灌浆料，灌浆料强度不低于85 mpa，同时通过外壁出浆孔观测连接节点区域的灌浆情况。

4、作为优选的技术方案：该桥墩体系包括基础型连接节点，所述预制墩柱端部环形钢筋根据安装位置分为墩柱内外同侧环形钢筋和墩柱内外不同侧环形钢筋；且采用墩柱内外不同侧环形钢筋时，在节段连接区域形成的连接环四角可设置内外不同侧环形钢筋内锚固钢筋，并在节点区域的纵筋内外侧放置节点区域环形钢筋。

5、进一步优选的技术方案：其中，环形钢筋伸出长度不宜小于8d，d为墩柱纵筋直径。

6、进一步优选的技术方案：施工作业时，采用用h型钢临时支撑时，需设置在预制钢筋混凝土墩柱下节段上部；采用钢筋混凝土凸起支撑时，需在预制钢筋混凝土墩柱上、下节段端部设置同样高度的凸起，凸起内配置钢筋，且相邻凸起之间设置预制墩柱纵向钢筋。

7、进一步优选的技术方案：在基础型连接节点中，预制钢筋混凝土墩柱下节段端部预埋环形透明亚克力板，内、外壁亚克力板在预制钢筋混凝土墩柱下节段内的预埋深度不小于100 mm，内外壁亚克力板伸入预制钢筋混凝土墩柱上节段的长度不小于100 mm，内壁预埋环形亚克力板预留注浆口，数量为4-6个，外壁预埋环形亚克力板预留出浆孔，数量为4个。

8、进一步优选的技术方案：该桥墩体系还包括加强型连接节点；在所述预制钢筋混凝土墩柱下节段的上部内壁、外壁均预埋有环形型钢板、双向frp板的任一种；同时采用环形型钢板时，可将环形型型钢板与墩柱钢筋笼进行焊接连接，预埋时，应分别在内、外壁设置环形型钢板注浆口、环形型钢板出浆孔；同时在预制钢筋混凝土墩柱上节段预留螺栓孔，螺栓孔处匹配安装有连接螺栓，用于预制墩柱上节段与外壁预埋环形型钢板进行连接；frp双向板内部纤维纵横布置，两个方向的受力性能相同。

9、进一步优选的技术方案：在加强型连接节点中，节点连接区域预制墩柱内外壁采用环形型钢板、双向frp板的任一种，采用环形钢板时，其厚度不宜小于15mm，环形型钢板可预埋在预制钢筋混凝土墩柱下节段端部，并与预制钢筋混凝土墩柱下节段内钢筋笼进行焊接连接。

10、进一步优选的技术方案：在所述预制钢筋混凝土墩柱上节段的下部内壁、外壁也均预埋有环形型钢板、双向frp板的任一种，并设置有外伸连接螺栓，预埋连接环形型钢板的外壁与预制钢筋混凝土墩柱外壁位于同一面，另外设置环形型钢板，须在预制墩柱上节段对应外伸连接螺栓处预留螺栓孔；同时在拼装施工时，将环形型钢板与预制钢筋混凝土墩柱上下节段预埋的外伸连接螺栓进行连接。

11、进一步优选的技术方案：在所述预制钢筋混凝土墩柱上节段、下节段内部还均预埋连接增强钢板、双向frp板的任一种，且嵌入深度为节点区域增强钢板厚度，并替代预制钢筋混凝土桥墩节段端部的环形钢筋；增强钢板、双向frp板的厚度不宜小于15 mm，预埋高度不宜小于200 mm。

12、一种稳定型预制钢筋混凝土墩柱节段拼装桥墩体系的施工方法，还包括如下步骤：

13、步骤s1：首先进行预制钢筋混凝土墩柱下节段的安装，并清理下节段墩柱顶部的杂物，同时检查安装位置是否在施工误差范围内，检查预制钢筋混凝土墩柱上节段的尺寸，确保墩柱制作质量满足要求；

14、步骤s2：进行预制钢筋混凝土墩柱上节段的吊装，由上而下进行吊装安放，安装预制墩柱上节段时，需首先确保墩柱节段的型钢、混凝土临时支撑位置是否准确；在基础型连接节点中，需确保环形双向frp板、环形型钢板的任一种以及环形亚克力板安装正确，即顺利嵌入预制钢筋混凝土墩柱上节段的下部预留位置处；同时在加强型连接节点中，需确保安装预制钢筋混凝土墩柱上节段后，环形钢板、环形双向frp板的任一种对应的上下部螺栓可顺利安装；

15、步骤s3：在基础型连接节点中，将预制钢筋混凝土墩柱下节段伸出的环形型钢板、环形双向frp板的任一种以及环形亚克力板安装到预制钢筋混凝土墩柱上节段的下部；在加强型连接节点中，将环形型钢板、环形双向frp板的任一种通过连接螺栓连接到预制钢筋混凝土墩柱上下节段；

16、步骤s4：通过预制钢筋混凝土墩柱连接区域的内壁注浆口灌注高流态灌浆料，并通过外壁出浆孔观测连接节点区域的灌浆情况，确保灌浆的水平高度略高于预制钢筋混凝土墩柱下节段底部；

17、步骤s5：对预制钢筋混凝土墩柱连接节点区域的灌浆料进行养护，当强度满足要求后，即可完成预制钢筋混凝土墩柱之间连接节点的施工。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明包含一种基础型连接节点和三种加强型连接节点；在基础型连接节点中，预制钢筋混凝土墩柱下节段上部预埋环形亚克力板、环形钢板或环形双向frp板，预制钢筋混凝土桥墩上节段下部根据环形亚克力板、环形钢板或环形双向frp板厚度不浇筑混凝土，形成环状预留带，拼装施工时，环形亚克力板、环形钢板或环形双向frp板连接于预制钢筋混凝土墩柱上节段下部；在三种加强型连接节点中，环形钢板或环形双向frp板通过螺栓或焊接方式与预制钢筋混凝土墩柱下节段的钢筋笼进行连接，或在预制钢筋混凝土墩柱节段端部预埋型钢板，型钢板可替代环形箍筋，在预制钢筋混凝土墩柱上节段下部预埋型钢板，并预埋连接螺杆或螺栓孔，连接节点区域的环形钢板或环形双向frp板与预制钢筋混凝土墩柱上节段下部通过螺栓进行连接；通过上述基础型连接节点和加强型连接节点，可实现预制钢筋混凝土墩柱节段连接节点基于性能需求的设计和施工，可根据工程实际情况及工程经济成本等因素进行选择；如此，该连接节点施工简便，不仅能实现节点无支模施工，还能根据桥梁抗震设防等级及连接节点受力需求等实现基础型连接和加强型连接，并达到基于性能需求的预制墩柱连接节点设计与施工要求。