本發(fā)明涉及橋梁快速建造技術(shù)領(lǐng)域，主要用于橋梁快速建造過程中預(yù)制拼裝橋墩與承臺(tái)節(jié)點(diǎn)的可靠連接和性能提升。

背景技術(shù)：

隨著建筑工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，預(yù)制拼裝技術(shù)在橋梁建設(shè)中的作用日益凸顯。橋梁快速建造技術(shù)是將橋梁結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件在預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制加工，由大型運(yùn)輸機(jī)械將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸至橋梁建設(shè)場(chǎng)地，采用吊裝設(shè)備將預(yù)制構(gòu)件吊裝入位，僅在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行少量工序就可快速完成橋梁結(jié)構(gòu)的建造。預(yù)制拼裝橋梁建設(shè)將極大程度縮短在橋梁建設(shè)場(chǎng)地的工程量，減少材料損耗和建筑垃圾，降低環(huán)境污染和噪聲污染，減少城市橋梁建設(shè)場(chǎng)地周邊交通擁堵，極大提高建造效率和工程質(zhì)量。從我國橋梁工程預(yù)制裝配技術(shù)工程應(yīng)用情況看，橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝技術(shù)工程實(shí)踐較多，預(yù)制T梁、預(yù)制箱梁及鐵路橋梁中整垮箱梁預(yù)制等工程應(yīng)用已較為普遍。而橋梁下部結(jié)構(gòu)的預(yù)制拼裝技術(shù)則處于初期研發(fā)和少量工程示范階段。另外，橋墩是橋梁結(jié)構(gòu)抗震的關(guān)鍵構(gòu)件，決定了橋梁結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。預(yù)制裝配橋墩的節(jié)點(diǎn)連接方式及其抗震性能是決定預(yù)制裝配橋梁下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。預(yù)制拼裝橋墩的節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造及抗震能力提升是完善預(yù)制拼裝橋梁結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容。

目前，基于延性抗震設(shè)計(jì)理念的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)允許在強(qiáng)震發(fā)生時(shí)橋墩塑性鉸區(qū)混凝土通常被壓碎嚴(yán)重發(fā)生塑性破壞，往往震后難以修復(fù)。為改善預(yù)制拼裝體系的抗震性能，國內(nèi)外學(xué)者提出多種新型結(jié)構(gòu)體系，如將橋墩底部與承臺(tái)分離，橋墩內(nèi)采用預(yù)應(yīng)力筋提供抗側(cè)能力及自恢復(fù)能力，或者在橋墩上特定部位附加耗能裝置以耗散地震能量，從而避免橋墩構(gòu)件發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷。因此，有必要提出合理構(gòu)造或措施降低橋墩塑性鉸區(qū)混凝土損傷破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開一種墩底設(shè)置柔性層的預(yù)制拼裝橋墩—承臺(tái)節(jié)點(diǎn)連接方式及其作法，在滿足預(yù)制拼裝快速建造橋墩的同時(shí)，可有效減小地震荷載作用下預(yù)制拼裝橋墩底部塑性鉸區(qū)的損傷破壞，并提供劍豪的延性性能，提高預(yù)制橋梁結(jié)構(gòu)體系的整體抗震性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種墩底設(shè)置柔性層的預(yù)制拼裝橋墩—承臺(tái)節(jié)點(diǎn)連接方式，其特征在于：包括預(yù)制墩身(1)、柔性層(2)、墩底預(yù)留縱向鋼筋(3)、預(yù)埋金屬波紋管(5)、承臺(tái)(6)、承臺(tái)頂部預(yù)留凹槽(4)和自密實(shí)高強(qiáng)微膨脹灌漿料；柔性層(2)與預(yù)制墩身(1)一起預(yù)制并連接成型，成型過程中使墩底預(yù)留縱向鋼筋(3)穿過柔性層(2)中預(yù)留的穿筋孔，并伸出一段長度，伸出一段長度用于錨固；墩底預(yù)留縱向鋼筋(3)底部的伸出一段長度插入承臺(tái)(6)中預(yù)埋金屬波紋管(5)中，承臺(tái)頂部預(yù)留凹槽(4)設(shè)置在承臺(tái)(6)的表面，通過在金屬波紋管(5)中灌注高強(qiáng)微膨脹灌漿料將預(yù)制墩身(1)與承臺(tái)(6)連接；金屬波紋管(5)內(nèi)灌滿自密實(shí)高強(qiáng)微膨脹灌漿料，并溢出布滿承臺(tái)頂面預(yù)留凹槽(4)內(nèi)。

柔性層(2)包括預(yù)埋矩形鋼管(8)、帶肋鋼筋螺桿(9)和疊層鋼板橡膠層(10)，預(yù)埋矩形鋼管(8)設(shè)置在疊層鋼板橡膠層(10)中間，帶肋鋼筋螺桿(9)設(shè)置在疊層鋼板橡膠層(10)的周向；所述疊層鋼板橡膠層(10)由上連接鋼板(13)、薄層鋼板(15)、薄層橡膠(16)、橡膠保護(hù)層(12)、下連接鋼板(14)組成，疊層鋼板橡膠層(10)在支座加工廠經(jīng)硫化工藝制成。

薄層鋼板(15)和薄層橡膠(16)相互交替布置組成疊層鋼板橡膠層(10)的主體結(jié)構(gòu)，上連接鋼板(13)和下連接鋼板(14)分別設(shè)置在疊層鋼板橡膠層(10)的主體結(jié)構(gòu)的上部和下部；

上連接鋼板(13)和下連接鋼板(14)之間以及疊層鋼板橡膠層(10)的主體結(jié)構(gòu)外側(cè)之間的部分設(shè)有橡膠保護(hù)層(12)；橡膠保護(hù)層(12)用于保護(hù)薄層鋼板(15)與薄層橡膠(16)之間的連接。

預(yù)留穿筋孔(11)和螺紋孔(17)均沿疊層鋼板橡膠層(10)的圓周方向布置，預(yù)留穿筋孔(11)設(shè)置在螺紋孔(17)的外側(cè)；疊層鋼板橡膠層(10)的中心設(shè)有預(yù)留鋼管孔(18)，預(yù)留鋼管孔(18)為矩形孔；螺紋孔(17)用來錨固帶肋鋼筋螺桿(9)；

帶肋鋼筋螺桿(9)一端帶有螺紋，擰緊于螺紋孔(17)內(nèi)；所述螺紋孔(17)內(nèi)壁預(yù)留和帶肋鋼筋螺桿(9)相匹配的螺紋；所述預(yù)埋矩形鋼管(8)外徑小于中心預(yù)留矩形孔(18)的邊長；薄層鋼板(15)和薄層橡膠(16)厚度根據(jù)所需抗壓剛度確定，并確定預(yù)留穿筋孔(11)和中心預(yù)留矩形孔(18)的孔徑大小。

將預(yù)埋矩形鋼管(8)插入疊層鋼板橡膠層(10)的中心預(yù)留矩形孔(18)中，使得預(yù)埋矩形鋼管(8)處在中間位置，其間隙上下兩端用植筋膠封?。凰鰩Ю咪摻盥輻U(9)與預(yù)制墩身(1)一起澆筑時(shí)用于錨固橋墩底部以增加疊層鋼板橡膠層(10)與墩底部混凝土之間的錨固強(qiáng)度。

預(yù)制橋墩底部的柔性層(2)，在預(yù)制墩身(1)澆筑時(shí)，將預(yù)埋矩形鋼管(8)底部端口堵住，上部端口敞開，使得其中填充混凝土形成鋼管混凝土，提高其抗剪強(qiáng)度。

承臺(tái)頂面預(yù)留凹槽(4)的半徑大于預(yù)制墩身(1)的半徑，承臺(tái)頂面預(yù)留凹槽(4)的深度為5mm，用于校正墩身豎向垂直度和水平位置。

預(yù)制拼裝時(shí)，首先在預(yù)埋的金屬波紋管(5)內(nèi)灌滿自密實(shí)高強(qiáng)微膨脹灌漿料，并溢出布滿承臺(tái)頂面預(yù)留凹槽(4)內(nèi)，將墩底預(yù)留縱向鋼筋(3)對(duì)中并插入金屬波紋管(5)內(nèi)，待墩底預(yù)留縱向鋼筋(3)完全插入承臺(tái)中預(yù)埋金屬波紋管(5)內(nèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明墩底設(shè)置柔性層的預(yù)制拼裝橋墩—承臺(tái)節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造正視圖

圖2為本發(fā)明墩底設(shè)置柔性層的預(yù)制拼裝橋墩—承臺(tái)節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造俯視圖

圖3為本發(fā)明構(gòu)造中墩頂柔性層構(gòu)造正視圖

圖4為本發(fā)明構(gòu)造中疊層鋼板橡膠構(gòu)造俯視圖

圖5為A-A剖面圖

圖6為B-B剖面圖

圖中：1—預(yù)制橋墩墩身；2—柔性層；3—墩底預(yù)留縱向鋼筋；4—承臺(tái)頂部預(yù)留凹槽；5—預(yù)埋金屬波紋管；6—承臺(tái)；7—樁基礎(chǔ)；8—矩形鋼管；9—帶肋鋼筋螺桿；10—疊層鋼板橡膠；11—預(yù)留穿筋孔；12—橡膠保護(hù)層；13—上連接鋼板；14—下連接鋼板；15—薄層鋼板；16—薄層橡膠；17—預(yù)留螺孔；18—預(yù)留鋼管孔。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖6，本發(fā)明提出一種墩底設(shè)置柔性層的預(yù)制拼裝橋墩—承臺(tái)節(jié)點(diǎn)連接方式及其作法，包括預(yù)制橋墩底部的柔性層2、橋墩底部預(yù)留伸出的縱向鋼筋3、承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋金屬波紋管5、金屬波紋管里需要灌注的自密實(shí)高強(qiáng)微膨脹灌漿料等主要構(gòu)造及其預(yù)制拼裝施工作法。

具體為，首先制作柔性層2，將帶肋鋼筋螺桿9擰緊于預(yù)留螺孔17內(nèi)，同時(shí)將矩形鋼管8插入疊層鋼板橡膠10中的預(yù)留鋼管孔18內(nèi)，使矩形鋼管8位于疊層鋼板橡膠10中間，并在矩形鋼管8和預(yù)留鋼管孔18之間兩端間隙處涂抹植筋膠，防止疊層鋼板橡膠2與橋墩1澆筑在一起時(shí)泥漿等流入矩形鋼管8和預(yù)留鋼管孔之間的間隙。

接下來，綁扎預(yù)制橋墩墩身1的縱筋和箍筋，同時(shí)將墩底預(yù)留縱向鋼筋3穿過疊層鋼板橡膠10中的預(yù)留穿筋孔11中并伸出一定長度。同時(shí)，在墩底預(yù)留縱向鋼筋3與預(yù)留穿筋孔11之間的兩端間隙處涂抹植筋膠，防止預(yù)制橋墩墩身1澆筑混凝土?xí)r候水泥漿流入墩底預(yù)留縱向鋼筋3和預(yù)留穿筋孔11之間的間隙。另外，墩底預(yù)留縱向鋼筋3處于疊層鋼板橡膠10之間的無粘結(jié)段可以減小塑性鉸區(qū)鋼筋的集中塑性變形，同時(shí)疊層鋼板橡膠10內(nèi)的預(yù)留穿筋孔11可以約束縱向鋼筋屈曲。最后，以墩底柔性層2作為底模，與固定于疊層鋼板橡膠10的上連接板13的帶肋鋼筋螺桿9以及橋墩1的縱筋和箍筋一起澆筑預(yù)制成型，帶肋鋼筋螺桿9可以加強(qiáng)橋墩1和疊層鋼板橡膠10的連接。

接下來，綁扎承臺(tái)6的鋼筋，在承臺(tái)內(nèi)與預(yù)制橋墩2和疊層鋼板橡膠10中心位置的矩形鋼管8對(duì)應(yīng)位置和深度，固定預(yù)埋比矩形鋼管8外徑大5mm的預(yù)留孔洞，并在預(yù)留孔底部用不透水膠帶封住。在與墩底預(yù)留縱向鋼筋3相對(duì)應(yīng)位置設(shè)置預(yù)埋金屬波紋管5并進(jìn)行位置固定，預(yù)埋金屬波紋管5下端口用不透水膠帶封住，在預(yù)埋金屬波紋管5上端放置一個(gè)直徑稍大于預(yù)制橋墩墩身1直徑的圓形木板，厚度5mm，模板上端與承臺(tái)6上表面齊平。澆筑承臺(tái)6混凝土，待混凝土初凝后，將圓形木板去掉，形成承臺(tái)頂部預(yù)留凹槽4。

接下來，在預(yù)埋金屬波紋管5內(nèi)灌滿事先拌制好的自密實(shí)高強(qiáng)微膨脹灌漿料，并溢出承臺(tái)頂部預(yù)留凹槽4，隨后將預(yù)制橋墩底部伸出的縱向鋼筋3插入承臺(tái)中的預(yù)埋金屬波紋管5內(nèi)，待預(yù)制橋墩底部疊層鋼板橡膠3的下連接鋼板14底部完全插入預(yù)留凹槽4并將灌漿料擠壓出預(yù)留凹槽4，臨時(shí)支撐橋墩2保持設(shè)計(jì)垂度，待灌漿料初凝后即完成預(yù)制拼裝橋墩-承臺(tái)節(jié)點(diǎn)的施工。

本發(fā)明采用灌漿波紋管連接預(yù)制橋墩縱向鋼筋，橋墩底部設(shè)置柔性層，承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋金屬波紋管內(nèi)采用高強(qiáng)微膨脹灌漿料，保證與預(yù)制橋墩上插入的縱向鋼筋具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度。墩底柔性層可以在橋墩受到水平力作用如地震作用時(shí)，發(fā)生一定的轉(zhuǎn)動(dòng)變形，避免墩底混凝土出現(xiàn)塑性鉸發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷破壞。縱向鋼筋穿過柔性層的無粘結(jié)段具有良好的耗能能力，同時(shí)疊層鋼板橡膠內(nèi)的預(yù)留穿筋孔可以約束縱向鋼筋的屈曲變形。另外試驗(yàn)研究表明，由于墩底柔性層具有較小的抗扭剛度，在墩頂水平力作用下橋墩易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，本發(fā)明提出在橋墩墩底軸心位置設(shè)置矩形鋼管，可以約束墩底柔性層的扭轉(zhuǎn)。本發(fā)明既采用新型構(gòu)造，提出的施工作法可以加快施工速度，橋墩在預(yù)制場(chǎng)加工有助于提高工程質(zhì)量，同時(shí)提出的預(yù)制橋墩-承臺(tái)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造可以顯著提高橋墩的延性，減小了橋墩底部混凝土塑性損傷，具有顯著的創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。