一種橋梁預制空心墩柱后澆連接結構及施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種橋梁預制空心墩柱后澆連接結構及施工工法，屬于橋梁工程領域，適用于施工工期緊、連接強度及抗震性能要求高的預制橋墩與基礎連接工程。
【背景技術】
[0002]目前，城市橋梁的橋墩結構通常采用現澆施工，施工時需要對路面進行封堵，加上現澆施工工期長，施工質量不易控制，且施工中的支架、模板耗用量大，施工費用高，并直接影響施工點的道路通行能力，與城市建設發展的要求格格不入。若橋墩采用預制廠預制，現場吊裝就位后與基礎直接連接的施工方式，則可平行施工，大大縮短施工工期，減小對周圍交通、居民生活的影響，并且構件預制可減少混凝土收縮、徐變引起的變形，施工質量有保證，存在較好的社會、環境效益。但預制橋墩與基礎的連接設計是一大技術難點。
[0003]現有技術中，例如一種預制橋墩與承臺的連接構造及其對接式施工方法(ZL:201210120445.4)，其將預制混凝土墩身與承臺的接縫設置成凹凸面形成剪力鍵再同時澆筑，雖能提高施工效率，增大一定的抗剪切能力，但未能考慮到預制墩身底部連接段的定位問題及兩者的連接強度問題；再如一種整體式預制橋墩及基礎結構(ZL:201320143661.0)，其在基礎內預埋螺紋鋼筋，螺紋鋼筋依次穿過上下兩塊連接板并固定，雖有較為理想的施工速度，但連接面抗滑移能力低，結構在動荷載在穩定性差，且在施工吊裝時，重達上百噸的橋墩準確定位難度大。
[0004]綜上所述，盡管現有的預制橋墩與基礎連接結構相比于傳統現澆施工已有較大的技術改善，施工速度快，交通影響少，但依然存在抗剪能力弱、結構連接強度不高、耐久性差、整體受力能力低等不足。鑒于此，為有效控制預制墩柱和墩柱基礎的連接強度，目前亟需發明一種可同時滿足承載能力強、連接強度高、施工簡便有效、經濟效益好等多重目的的橋梁預制空心墩柱后澆連接結構及施工工法。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種施工速度快、相互連接強度高、整體受力性能好、抗震性能好的橋梁預制空心墩柱后澆連接結構及施工工法。
[0006]為實現上述技術目的，本發明采用了以下技術方案:
一種橋梁預制空心墩柱后澆連接結構，其特征在于所述結構包括預制空心墩柱、墩柱基礎及后澆混凝土墩壁；所述墩柱基礎頂面預埋有連接鋼板，其中心位置設有限制預制空心墩柱安裝位置的安裝限位塊；所述預制空心墩柱通過連接鋼板固定于墩柱基礎上；預制空心墩柱外包鋼護筒，鋼護筒外壁設有鋼肋板；預制空心墩柱底部的外周澆筑有混凝土墩壁，內部空心位置灌有由微膨脹混凝土形成的混凝土填芯段。
[0007]所述安裝限位塊為圓柱形限位塊，以圓柱形限位塊圓心為中心環向均勻設有連接鋼板，連接鋼板中心線處的墩柱基礎內預埋高強螺栓。
[0008]所述連接鋼板呈扇環結構，扇環連接鋼板預留螺栓孔，螺栓孔位置與墩柱基礎內預埋的高強螺栓位置相對應，在扇環連接鋼板上表面設有預制空心墩柱限位板，下表面垂直焊接U型連接鋼筋。
[0009]所述預制空心墩柱的底部垂直側壁上均勻預埋連接栓釘及高強螺栓，且連接栓釘預埋于高強螺栓上方。
[0010]所述鋼護筒內徑與預制空心墩柱外徑相同；鋼護筒表面預留螺栓孔，螺栓孔位置與預制空心墩柱側壁的高強螺栓相對應。
[0011]所述鋼肋板呈梯形結構，梯形鋼肋板安裝位置與扇環連接鋼板位置相對應，且梯形鋼肋板側邊與鋼護筒外壁焊接連接，底邊與扇環鋼板上表面焊接連接。
[0012]所述的混凝土墩壁完全裹覆連接栓釘、鋼護筒、梯形鋼肋板及扇環連接鋼板。
[0013]本發明還提供了上述橋梁預制空心墩柱后澆連接結構的施工方法，其主要施工步驟如下:
1)施工前準備:根據設計圖紙，處理施工現場，繪制施工輪廓線，測定墩柱基礎位置，組織施工材料、機械、人員就位；
2)墩柱基礎施工:在樁基位置根據設計要求綁扎鋼筋、支設模板、預埋扇環連接鋼板及高強螺栓；扇環連接鋼板預埋前在設計位置垂直焊接U型連接鋼筋及限位板，且高強螺栓穿過扇環連接鋼板預留孔，再進行墩柱基礎的混凝土澆筑施工，混凝土養護完成后安裝螺帽；
3)預制空心墩柱安裝:預制空心墩柱底部安裝預制鋼護筒，預制鋼護筒外壁焊接梯形鋼肋板，并通過螺帽與預制空心墩柱側壁預埋的高強螺栓連接固定；
4)預制空心墩柱吊裝:鋼護筒及鋼肋板安裝完成后，通過專用吊裝機械設備將預制空心墩柱吊裝就位；
5)連接構件焊接:焊接時，先將鋼護筒底邊與墩柱基礎中預埋的扇環連接鋼板焊接連接，再將梯形鋼肋板底邊與扇環連接鋼板焊接連接；
6)混凝土墩壁施工:根據設計要求支設模板，一次性澆筑完成混凝土墩壁，同時確保后澆筑的混凝土墩壁能均勻且完全裹覆各連接構件；
7)混凝土填芯段施工:在預制空心墩柱其空心位置灌入微膨脹混凝土，形成混凝土填芯段。
[0014]本發明具有以下的特點和有益效果:
(I)本發明涉及的橋梁預制空心墩柱與基礎連接受力性能好、施工速度快、操作安全簡單、施工質量易于控制，可有效減小現場支模及混凝土澆筑的工作量，縮短施工工期。
[0015](2)扇環連接鋼板的設置為預制墩身底部的鋼護筒及鋼肋板提供連接面，并可保護基礎頂部連接處的混凝土面，且采用分離式的設計可在保證連接強度的同時可減少鋼材用量，降低工程造價。
[0016](3)根據扇環連接鋼板位置合理設置梯形鋼肋板，即可增強預制空心墩柱與基礎的連接強度，又可提高連接處的抗彎能力。
[0017](4)后澆混凝土墩壁完全裹覆各個連接鋼構件，可起到有效的防腐作用，還可大大提高墩柱與基礎的連接強度；同時增大了橋梁預制墩柱的底面積，增強結構整體穩定性。
[0018](5)混凝土填芯段通過預制空心墩柱上設置的內側連接體和安裝定位塊上的豎向連接鋼筋連接成型，整體性能好。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明橋梁預制空心墩柱后澆連接結構的縱斷面圖；
圖2是本發明橋梁預制空心墩柱與基礎連接面的橫斷面圖；
圖中:1-橋梁預制空心墩柱，2-連接栓釘，3-鋼護筒，4-墩柱側壁高強螺栓，5-梯形鋼肋板，6-后澆混凝土墩壁，7-基礎頂部高強螺栓，8-扇環連接鋼板，9-U型連接鋼筋，10-墩柱基礎，11-樁基，12-混凝土填芯，13-安裝限位塊，14-連接鋼板限位板。
【具體實施方式】
[0020]本實施方式中混凝土設計參數及施工技術要求，鋼護筒、梯形鋼肋板及扇環連接鋼板的制作工藝等不再贅述，重點闡述本發明涉及結構的實施方式。
[0021]圖1是本發明橋梁預制空心墩柱后澆連接結構的縱斷面圖，圖2是本發明橋梁預制空心墩柱與基礎連接面的橫斷面圖。
[0022]參照圖1所示，一種橋梁預制空心墩柱后澆連接結構包括預制空心墩柱1、墩柱基礎10及后澆混凝土墩壁6。
[0023]墩柱基礎10頂面預埋連接鋼板8及基礎頂部高強螺栓7，并在中心位置設有安裝限位塊13。其中，安裝限位塊13采用直徑為315mm、高為180mm的鋼筋混凝土柱