适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩及施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁建造技术领域，尤其涉及一种带横隔板的预制拼装空心桥墩及施工方法。
背景技术
目前，当桥墩跨越大型河流或海洋时，建设条件恶劣，风浪大、现场有效作业时间短、混凝土浇筑养护困难，不适宜于现浇法施工，采用工厂化、拼装化建造具有较大优势，大大缩短了现场工作时间，提高了工程质量；且水上运输、吊装能力强，可将桥墩划分为大型节段，采用大型机械设备进行拼装，适用于高度较高的空心桥墩；在国内外一些水域或海域桥梁工程中得到应用。
空心桥墩往往高度较高、截面尺寸大，墩壁内外侧均布置有普通钢筋，当采用预制拼装施工时，对密集的钢筋之间进行连接难度大，因此常采用预应力进行连接，即各节段间涂抹环氧树脂胶，再通过预应力束实现节段间的连接。该连接方式节段间仅通过预应力束连接，存在耗能能力不足、延性低等缺点，不适宜与高震区；海上多存在侵蚀性，耐久性要求高，预应力束存在腐蚀风险，若腐蚀严重时会导致连接失效，影响结构安全性，且预应力束位于孔道内，往往不易检查、修复和更换；同时，空心墩高度较高、节段长度较长时，存在墩柱整体稳定和墩壁局部稳定弱等问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩及施工方法，以缓解现有技术中仅通过预应力束连接，存在耗能能力不足、延性低等缺点的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩，由下及上依次包括基础、一般节段和顶帽节段，所述基础的顶部设置基础连接钢筋和基础连接柱；所述一般节段的顶部和底部设置一般节段横隔板，位于底部的一般节段横隔板上设置一般节段预留槽，位于顶部的一般节段横隔板上设置一般节段连接钢筋；所述顶帽节段的底部设置顶帽节段横隔板，位于底部的顶帽节段横隔板上设置顶帽节段预留槽；拼装时将位于下方的连接钢筋和连接柱伸入位于上方的对应的各预留槽中，并在各预留槽中灌注高强浆料；所述基础、一般节段、顶帽节段均预埋预应力管道，通过穿入通长预应力束进行连接，保证节段间的连接性能；预应力束锚固端设置在基础内，通过自锁定式锚具连接，自顶端穿入通长预应力束后在基础内进行锁定，自顶帽节段顶端的预应力束张拉端进行张拉，施工预应力束封锚；所述基础与一般节段相接处周围设置外防护，增强了墩底接缝的耐久性。
在上述任一技术方案中，进一步地，各横隔板均位于空心墩内部，在墩壁内侧周圈采用连续布置或者间断布置，各横隔板外侧与墩壁内侧相连，相接处设倒角过渡，减小应力集中；与相应节段一起预制，扩大节段下方的受力面积，增强了存放和拼装时的稳定性。
在上述任一技术方案中，进一步地所述基础连接钢筋、一般节段连接钢筋预埋在横隔板上，并伸出相应节段的表面，在伸出部分处分别设置基础箍筋和一般节段箍筋，加强连接钢筋间整体性，缩短连接钢筋长度，基础连接钢筋与基础箍筋之间、一般节段连接钢筋与一般节段箍筋之间各形成多个钢筋笼，分散布置，所述钢筋笼采用圆形或矩形。
在上述任一技术方案中，进一步地，各预留槽与对应各连接钢筋外轮廓之间留有缝隙，方便穿入其中，对各预留槽的四周进行凿毛处理或预埋波纹管，各预留槽的截面采用圆形或矩形。
在上述任一技术方案中，进一步地，基础连接柱和一般节段连接柱均设置在各横隔板上，与相应节段及横隔板一起预制，内部布设加强钢筋，增强抗剪能力，各连接柱的外轮廓直径较对应预留槽一侧尺寸小，两者之间留有缝隙，方便穿入，对基础连接柱和一般节段连接柱的周圈进行凿毛处理，基础连接柱和一般节段连接柱的截面均采用圆形或矩形；连接柱作为各节段间的抗剪构造，同时起到节段拼装时的定位作用；各连接柱分散布置在各横隔板上方，与各连接钢筋交错布置。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述高强浆料采用超高性能混凝土或者高强灌浆料，使预留槽与连接钢筋、连接柱之间形成整体，高强浆料可采用超高性能混凝土或者高强灌浆料，缩短连接钢筋的所需长度，并提高连接安全度。
在上述任一技术方案中，进一步地，在基础与一般节段相接处周围设置外防护，采用耐蚀、耐磨的UHPC，分别设基础预留钢筋接头和一般节段预留钢筋接头，拼装完成后绑扎护面钢筋，浇筑UHPC,使外防护与基础和一般节段连为整体。
本发明提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩的施工方法，包括如下步骤：
步骤一、基础施工，基础连接柱施工，绑扎基础连接钢筋的基础箍筋，一般节段、顶帽节段预制待拼装；
步骤二、在基础顶面铺设底接缝高强砂浆，吊装一般节段进行坐浆法安装，将基础上的基础连接钢筋和基础连接柱穿入一般节段横隔板上的一般节段预留槽中，浇筑高强浆料；
步骤三、在下方一般节段顶面铺设中间接缝环氧树脂胶，吊装上方一般节段，将下方一般节段连接钢筋和一般节段连接柱穿入顶帽节段横隔板上的顶帽节段预留槽中，浇筑高强浆料；
步骤四、在一般节段顶面铺设中间接缝环氧树脂胶，吊装顶帽节段，将一般节段连接钢筋和一般节段连接柱穿入顶帽节段横隔板上的顶帽节段预留槽中，浇筑高强浆料；
步骤五、自顶帽节段顶端，依次向顶帽节段、一般节段、基础预埋预应力管道内穿入通长预应力束，自顶帽节段顶端的预应力束张拉端进行张拉，预应力束锚固端位于基础内，施工预应力束封锚；
步骤六、对通长预应力束的管道进行管道压浆；
步骤七、将护面钢筋与基础预留钢筋接头、一般节段预留钢筋接头进行绑扎，浇筑外防护。
本发明的有益效果为：
本发明提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩及施工方法，具有如下效果：
1.通过增设连接钢筋，解决预应力拼装墩耗能不足、延性低的缺点，可适宜于高震区；连接钢筋不占用墩壁空间，墩壁上预应力布置灵活、制造简便；连接钢筋施工不受外部环境恶劣条件影响，有利于施工，不影响结构外观；连接钢筋位于结构内部，耐久性好，适应于侵蚀环境；
2.通过预应力钢束和连接钢筋组合，明显提高了接缝处的连接性能，弥补纯预应力连接存在的预应力束腐蚀、失效等风险，同时减少了所需预应力个数，简化了预应力穿束、张拉等工序；
3.通过设置横隔板提高了节段的稳定性，增大墩柱节段的分节长度，减小接缝个数，提高桥墩整体和墩壁局部稳定性，特别适宜于水域或海域上的高墩；桥墩现浇施工时，受内模板爬模等影响，设置横隔板大大增大施工难度，本方案节段采用预制施工，制作简单，有效解决施工不便问题。
4.通过节段间连接柱兼做结构剪力键，墩壁上不设剪力键，简化了节段制造时特殊模板设置，节省成本和加快节段制造进度；拼装时无需墩壁剪力键的精确对位，加快拼装速度。
5.连接钢筋穿入预留槽中，施工容差大，利用预留槽作为高强浆料浇筑模板，施工方便。
6.利用连接柱作为墩柱拼装的定位键，方便节段拼装时的定位；连接柱尺寸大、施工质量高，抗剪能力强。
7.墩壁横隔板增加了节段底部面积，提高了节段存放和拼装过程的稳定性，便于临时锁定。
8.墩底接缝往往位于水下，且易受到水位变动、冲刷等影响，从而影响接缝的耐久性，通过在墩底接缝四周设置外防护，采用耐蚀、耐磨的UHPC，增强了墩底接缝的耐久性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩立面结构示意图(一)；
图2是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩立面结构示意图(二)；
图3是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩基础结构示意图；
图4是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩一般节段结构示意图；
图5是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩顶帽节段结构示意图；
图6是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩接缝拼装示意图(一)；
图7是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩接缝拼装示意图(二)；
图8是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩接缝拼装示意图(三)；
图9是本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩外防护结构示意图。
图标：
1-基础；
101-基础连接钢筋；
102-基础箍筋；
103-基础连接柱；
2-一般节段；
201-一般节段连接钢筋；
202-一般节段箍筋；
203-一般节段连接柱；
204-一般节段横隔板；
205-一般节段预留槽；
3-顶帽节段；
301-顶帽节段横隔板；
302-顶帽节段预留槽；
4-外防护；
401-基础预留钢筋接头；
402-一般节段预留钢筋接头；
403-护面钢筋；
5-底接缝；
6-中间接缝；
7-预应力管道；
8-通长预应力束；
801-预应力束锚固端；
802-预应力束张拉端；
803-预应力束封锚；
9-管道压浆；
10-高强浆料。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
如图1—图9所示，为本实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩的相应结构示意图，下面结合图1-图9对本方案进行如下阐述：
本实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩，由下及上依次包括基础1、一般节段2和顶帽节段3，基础1的顶部设置连接钢筋101和连接柱103；一般节段2的顶部和底部设置一般节段横隔板204，位于底部的一般节段横隔板204上设置一般节段预留槽205，位于顶部的一般节段横隔板204上设置连接钢筋201；顶帽节段3的底部设置顶帽节段横隔板301，位于底部的顶帽节段横隔板301上设置顶帽节段预留槽302；拼装时将位于下方的连接钢筋和连接柱伸入位于上方的对应的预留槽中，并在预留槽中灌注高强浆料10；基础1、一般节段2、顶帽节段3均预埋预应力管道7，通过穿入通长预应力束8进行连接，保证节段间的连接性能；预应力束锚固端801设置在基础1内，通过自锁定式锚具连接，自顶端穿入通长预应力束8后在基础1内进行锁定，自顶帽节段3顶端的预应力束张拉端802进行张拉，进行预应力束封锚803；基础1与一般节段2相接处为底接缝，在底接缝周围设置外防护4，增强了墩底接缝的耐久性。
进一步地，各横隔板均位于空心墩内部，在墩壁内侧周圈采用连续布置或者间断布置，各横隔板外侧与墩壁内侧相连，相接处设倒角过渡，减小应力集中；与相应节段一起预制，扩大节段下方的受力面积，增强了存放和拼装时的稳定性。
具体的，一般节段横隔板204和顶帽节段横隔板301位于空心墩内部，在墩壁内侧周圈采用连续布置或者间断布置，各横隔板外侧与墩壁内侧相连，相接处设倒角过渡；与相应节段一起预制。
进一步地，基础连接钢筋101、一般节段连接钢筋201均预埋在各横隔板上，并伸出一定长度，基础连接钢筋101上设置基础箍筋102、一般节段连接钢筋201上设置一般节段箍筋202，加强连接钢筋间的整体性，缩短连接钢筋长度，基础连接钢筋101与基础箍筋102、一般节段连接钢筋201与一般节段箍筋202各形成多个钢筋笼，分散布置，钢筋笼采用圆形或矩形。
进一步地，一般节段预留槽205、顶帽节段预留槽302分别设置在各横隔板上，各预留槽的直径尺寸较对应连接钢筋外轮廓一侧大5cm，形成缝隙，方便穿入其中，对各预留槽的四周进行凿毛处理或预埋波纹管，各预留槽的截面采用圆形或矩形。
进一步地，基础连接柱103、一般节段连接柱203设置在各横隔板上，与相应节段及横隔板一起预制，内部布设加强钢筋，增强抗剪能力，各连接柱的外轮廓直径较对应预留槽一侧小5cm，形成缝隙，方便穿入，对各连接柱周圈进行凿毛处理，各连接柱的截面采用圆形或矩形；各连接柱作为节段间的抗剪构造，同时起到节段拼装时的定位作用；各连接柱分散布置在各横隔板上方，与连接钢筋交错布置。
进一步地，高强浆料10采用超高性能混凝土或者高强灌浆料，使各预留槽与各连接钢筋、各连接柱之间形成整体，高强浆料10可采用超高性能混凝土或者高强灌浆料，缩短连接钢筋的所需长度，并提高连接安全度。
进一步地，外防护4位于底接缝5周圈，采用耐蚀、耐磨的UHPC，分别设基础预留钢筋接头401和一般节段预留钢筋接头402，拼装完成后绑扎护面钢筋403，浇筑UHPC,使外防护4与基础1和一般节段2连为整体。
本发明提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩的施工方法，包括如下步骤：
步骤一、基础1施工，基础连接柱103施工，绑扎基础连接钢筋101的基础箍筋102，一般节段2、顶帽节段3预制待拼装；
步骤二、如图6-8所示，在基础1顶面铺设底接缝5高强浆料10，吊装一般节段2进行坐浆法安装，将基础1上的基础连接钢筋101和基础连接柱103穿入一般节段横隔板204上的一般节段预留槽205中，浇筑高强浆料10；
步骤三、在下方一般节段2顶面铺设中间接缝6环氧树脂胶，吊装上方一般节段2，将下方一般节段连接钢筋201和一般节段连接柱203穿入顶帽节段横隔板301上的顶帽节段预留槽302中，浇筑高强浆料10；
步骤四、在一般节段2顶面铺设中间接缝6环氧树脂胶，吊装顶帽节段3，将一般节段连接钢筋201和一般节段连接柱203穿入顶帽节段横隔板301上的顶帽节段预留槽302中，浇筑高强浆料10；
步骤五、自顶帽节段3顶端，依次向顶帽节段3、一般节段2、基础1预埋预应力管道7内穿入通长预应力束8，自顶帽节段3顶端的预应力束张拉端802进行张拉，预应力束锚固801端位于基础1内，施工预应力束封锚803；
步骤六、对通长预应力束8的管道进行管道压浆9；
步骤七、如图9所示，将护面钢筋403与基础预留钢筋接头401、一般节段预留钢筋接头402进行绑扎，浇筑外防护4。
本发明实施例提供的适用于带横隔板的预制拼装空心桥墩及施工方法，具有如下效果：
1.通过增设连接钢筋，解决预应力拼装墩耗能不足、延性低的缺点，可适宜于高震区；连接钢筋不占用墩壁空间，墩壁上预应力布置灵活、制造简便；连接钢筋施工不受外部环境恶劣条件影响，有利于施工，不影响结构外观；连接钢筋位于结构内部，耐久性好，适应于侵蚀环境；
2.通过预应力钢束和连接钢筋组合，明显提高了接缝处的连接性能，弥补纯预应力连接存在的预应力束腐蚀、失效等风险，同时减少了所需预应力个数，简化了预应力穿束、张拉等工序；
3.通过设置横隔板提高了节段的稳定性，增大墩柱节段的分节长度，减小接缝个数，提高桥墩整体和墩壁局部稳定性，特别适宜于水域或海域上的高墩；桥墩现浇施工时，受内模板爬模等影响，设置横隔板大大增大施工难度，本方案节段采用预制施工，制作简单，有效解决施工不便问题。
4.通过节段间连接柱兼做结构剪力键，墩壁上不设剪力键，简化了节段制造时特殊模板设置，节省成本和加快节段制造进度；拼装时无需墩壁剪力键的精确对位，加快拼装速度。
5.连接钢筋穿入预留槽中，施工容差大，利用预留槽作为高强浆料浇筑模板，施工方便。
6.利用连接柱作为墩柱拼装的定位键，方便节段拼装时的定位；连接柱尺寸大、施工质量高，抗剪能力强。
7.墩壁横隔板增加了节段底部面积，提高了节段存放和拼装过程的稳定性，便于临时锁定。
8.墩底接缝往往位于水下，且易受到水位变动、冲刷等影响，从而影响接缝的耐久性，通过在墩底接缝四周设置外防护，采用耐蚀、耐磨的UHPC，增强了墩底接缝的耐久性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
