一种预制混凝土横梁与墩柱间连接结构
技术领域
本实用新型涉及桥梁建造领域，尤其涉及一种预制混凝土横梁与墩柱间连接结构。
背景技术
框架墩作为一种桥墩基本型式，由横梁和墩柱组成，当线路需要跨越铁路、道路等障碍物时广泛应用。常用的框架墩墩柱采用混凝土结构，支架现浇法施工，横梁采用混凝土结构或者钢结构，支架现浇法或吊装施工。横梁采用支架现浇法施工时，搭设支架对下方铁路、道路的正常运营影响较大，且施工时间长、安全风险大；横梁采用钢结构吊装施工时，成本高、后期养护工作量大、维修困难，且钢结构与混凝土间的拼装精度要求高、横梁线形控制难度大。因此，研发一种预制混凝土横梁与墩柱间连接结构是个亟待解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种预制混凝土横梁与墩柱间连接结构，现场施工简单、施工速度快、对既有铁路、道路干扰小。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种预制混凝土横梁与墩柱间连接结构，包括预制横梁和墩柱，在所述预制横梁内与墩柱拼装处设有横梁连接钢筋，所述横梁连接钢筋伸出预制横梁，在所述预制横梁与墩柱拼装处位于横梁连接钢筋内侧设有横梁开孔板，在所述预制横梁内设有多组横梁抗剪钢板，所述横梁抗剪钢板一部分预埋在预制横梁内部，一部分伸出预制横梁底面，所述横梁抗剪钢板底部焊接有支承钢板；在所述预制横梁底面设置接缝预留槽口，所述接缝预留槽口上方连有浇筑孔道；
所述墩柱采用现浇或预制施工，在所述墩柱内与预制横梁拼装处设有墩柱连接钢筋，所述墩柱连接钢筋伸出墩柱，所述墩柱与预制横梁拼装处位于墩柱连接钢筋内侧设有墩柱开孔板，在所述墩柱内设有多个墩柱抗剪钢筋，所述墩柱抗剪钢筋一部分预埋在墩柱内部，一部分伸出墩柱顶面；所述墩柱顶部设置凹凸型墩柱剪力键，所述剪力键在断面上通长布置，在所述墩柱顶面与支承钢板对应位置处铺设有橡胶垫，拼装时支承钢板临时支撑在橡胶垫板上，所述预制横梁与墩柱间通过现浇接缝连接。
进一步的，在所述横梁开孔板和墩柱开孔板上设有钢板开孔，所述钢板开孔位置相互对应，横向位置相互错开，横梁开孔板和墩柱开孔板对位后通过后穿开孔板钢筋连接，共同作用形成开孔板剪力键，传递拉力，增强预制横梁和墩柱连接能力。在所述横梁连接钢筋和墩柱连接钢筋的周圈设有箍筋。预制横梁与墩柱先通过支承钢板支撑在橡胶垫板上，再安装后穿开孔板钢筋，绑扎横梁/墩柱连接钢筋的箍筋，自浇筑孔道浇筑现浇接缝，完成预制横梁和墩柱的拼装。
进一步的，所述横梁抗剪钢板采用两个开孔板，在所述开孔板上设置钢板开孔，开孔位置需与横梁开孔板和墩柱开孔板对应，便于后穿开孔板钢筋穿过，其高度较横梁连接钢筋、横梁开孔板伸出长度稍长。
进一步的，预埋开孔板钢筋穿入横梁开孔板、横梁抗剪钢板的预埋部分，将其锚固在预制横梁中，所述墩柱开孔板通过预埋开孔板钢筋将其锚固在墩柱中；所述后穿开孔板钢筋穿入横梁开孔板、墩柱开孔板、横梁抗剪钢板的伸出部分，并与预制横梁和墩柱两侧的横梁/墩柱连接钢筋固定。
进一步的，所述接缝预留槽口为倒梯形，在预制横梁底部沿预制横梁的长度方向通长设置。所述接缝预留槽口上设置浇筑孔道，浇筑孔道一端为浇筑口，另一端为出浆口。
进一步的，所述钢板开孔较通过其中的钢筋直径大，采用圆形或椭圆形。椭圆形可防止位置偏差造成钢筋穿入困难。
进一步的，所述横梁连接钢筋和墩柱连接钢筋相互交错布置，每根横梁连接钢筋插入相邻两个墩柱连接钢筋中间，相互搭接长度不小于10倍横梁/ 墩柱连接钢筋直径。
进一步的，所述横梁开孔板、墩柱开孔板、后穿开孔板钢筋以及现浇接缝组成开孔板剪力键。通过横梁开孔板将荷载传递给后穿开孔板钢筋，再通过后穿开孔板钢筋传递给墩柱开孔板。
进一步的，所述现浇接缝采用超高性能混凝土，超高性能混凝土可减小接缝的高度，并与开孔板剪力键形成较强的连接。
进一步的，所述横梁开孔板一部分预埋在预制横梁内部，一部分伸出预制横梁底面；所述墩柱开孔板一部分预埋在墩柱内部，一部分伸出墩柱顶面。
相对于现有技术，本实用新型所述的预制混凝土横梁与墩柱间连接结构及施工方法具有以下优势：
1.横梁采用预制，现场吊装与墩柱拼装，施工无需搭设支架，对既有道路、铁路运营干扰少；横梁采用混凝土结构，成本低，便于后期养护维修，现场拼装施工工序简单、施工速度较快。
2.现浇接缝采用超高性能混凝土，减小了接缝高度；通过设置开孔板剪力键，开孔板剪力键利用超高性能混凝土超强的抗压强度，在后穿开孔板钢筋和开孔板间形成较强的混凝土榫，显著提高其抗拉承载力，且超高性能混凝土骨料较细，易于从开孔中穿过，施工质量好。
3.预制横梁与墩柱间因上部荷载作用，将承担较大的弯矩和剪力，通过设置钢筋连接和开孔板剪力键连接共同作用，承载能力更强、连接更加可靠。
4.预制横梁与墩柱间接缝通过现浇施工，有利于调节施工和制造误差，易于保证横梁水平度和高程，使横梁线形满足要求。
5.预制横梁与现浇接缝之间设置横梁抗剪钢板，墩柱与现浇接缝之间设置墩柱剪力键和抗剪钢筋，相互之间抗剪能力较强。
6.通过在横梁抗剪钢板下方设置临时支撑，兼做拼装时横梁位置的定位措施，有效解决预制横梁工厂内存放和拼装时临时支撑，充分将永久构造与施工临时设施相结合。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型主视图；
图2是本实用新型侧视图；
图3是预制横梁结构示意图，其中3-a是主视图，3-b是侧视图，3-c 是3-a中I-I剖视图；
图4是墩柱结构示意图，其中4-a是主视图，4-b是侧视图，4-c是4-b 中II-II剖视图；
图5是预制横梁与墩柱拼装前示意图，其中5-a是主视图，5-b是侧视图，5-c是5-a中III-III剖视图；
图6是预制横梁与墩柱拼装中示意图，其中6-a是主视图，6-b是侧视图，6-c是6-a中IV-IV剖视图；
图7是预制横梁与墩柱拼装完成示意图，其中7-a是主视图，7-b是侧视图，7-c是7-a中V-V剖视图；
图8是预制横梁预应力示意图，其中8-a 是主视图，8-b是8-a中VI-VI剖视图。
附图标记说明：
1.基础；2.墩柱；3.预制横梁；4.现浇接缝；51.墩柱连接钢筋；52.横梁连接钢筋；53.箍筋；61.墩柱开孔板；62.横梁开孔板；63.钢板开孔；64.横梁抗剪钢板；71.预埋开孔板钢筋；72.后穿开孔板钢筋；81.墩柱剪力键；82.接缝预留槽口；9.墩柱抗剪钢筋；10.支承钢板；11.橡胶垫板；12.浇筑孔道；13.预应力。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1-4所示，一种预制混凝土横梁与墩柱间连接结构，包括预制横梁 3和墩柱2，在所述预制横梁3内与墩柱2拼装处设有横梁连接钢筋52，所述横梁连接钢筋52伸出预制横梁3，在所述预制横梁3与墩柱2拼装处位于横梁连接钢筋52内侧设有横梁开孔板62，所述横梁开孔板62一部分预埋在预制横梁3内部，一部分伸出预制横梁3底面，在所述预制横梁3内设有多组横梁抗剪钢板64，所述横梁抗剪钢板64一部分预埋在预制横梁3内部，一部分伸出预制横梁3底面，所述横梁抗剪钢板64底部焊接有支承钢板10，横梁预制完成后利用其进行支撑，方便存放；在所述预制横梁3底面设置接缝预留槽口82，所述接缝预留槽口82上方连有浇筑孔道12，所述接缝预留槽口82为倒梯形，在预制横梁3底部沿预制横梁3的长度方向通长设置，保证浇筑现浇接缝时通过槽口排气和出浆，保证现浇接缝与预制横梁接触部分的密实，同时也增强了两者抗剪能力，所述接缝预留槽口82上设置浇筑孔道12，浇筑孔道12一端为浇筑口，另一端为出浆口；
所述墩柱2采用现浇或预制施工，在所述墩柱2内与预制横梁3拼装处设有墩柱连接钢筋51，所述墩柱连接钢筋51伸出墩柱2，所述墩柱2与预制横梁3拼装处位于墩柱连接钢筋51内侧设有墩柱开孔板61，所述墩柱开孔板61一部分预埋在墩柱2内部，一部分伸出墩柱2顶面，在所述墩柱2 内设有多个墩柱抗剪钢筋9，所述墩柱抗剪钢筋9一部分预埋在墩柱2内部，一部分伸出墩柱2顶面；所述墩柱2顶部设置凹凸型墩柱剪力键81，所述剪力键81在断面上通长布置，在所述墩柱2顶面与支承钢板10对应位置处铺设有橡胶垫11，拼装时支承钢板10临时支撑在橡胶垫板11上，并保证和调节预制横梁的高程，通过支承钢板与橡胶垫板间的相对位置关系，拼装时对横梁位置进行定位。所述预制横梁与墩柱间通过现浇接缝连接。
所述横梁连接钢筋52和墩柱连接钢筋51相互交错布置，每根横梁连接钢筋52插入相邻两个墩柱连接钢筋51中间，相互搭接长度不小于10倍横梁/墩柱连接钢筋直径。在所述横梁开孔板62和墩柱开孔板61上设有钢板开孔63，所述钢板开孔63较通过其中的钢筋直径大，采用圆形或椭圆形。椭圆形可防止位置偏差造成钢筋穿入困难。所述钢板开孔63位置相互对应，横向位置相互错开，横梁开孔板62和墩柱开孔板61对位后通过后穿开孔板钢筋72连接，共同作用形成开孔板剪力键，传递拉力，增强预制横梁和墩柱连接能力。在所述横梁连接钢筋52和墩柱连接钢筋51的周圈设有箍筋53。预制横梁3与墩柱2先通过支承钢板10支撑在橡胶垫板11上，再安装后穿开孔板钢筋72，绑扎横梁/墩柱连接钢筋的箍筋53，自浇筑孔道12浇筑现浇接缝4，完成预制横梁3和墩柱2的拼装。所述现浇接缝4采用超高性能混凝土，超高性能混凝土可减小接缝的高度，并与开孔板剪力键形成较强的连接。
所述横梁抗剪钢板64采用两个开孔板，在所述开孔板上设置钢板开孔 63，开孔位置需与横梁开孔板62和墩柱开孔板61对应，便于后穿开孔板钢筋72穿过，其高度较横梁连接钢筋52、横梁开孔板62伸出长度稍长。预埋开孔板钢筋71穿入横梁开孔板62、横梁抗剪钢板64的预埋部分，将其锚固在预制横梁3中，所述墩柱开孔板61通过预埋开孔板钢筋71将其锚固在墩柱2中；所述后穿开孔板钢筋72穿入横梁开孔板62、墩柱开孔板61、横梁抗剪钢板64的伸出部分，并与预制横梁3和墩柱2两侧的横梁/墩柱连接钢筋固定。
所述横梁开孔板62、墩柱开孔板61、后穿开孔板钢筋72以及现浇接缝 4组成开孔板剪力键。通过横梁开孔板62将荷载传递给后穿开孔板钢筋72，再通过后穿开孔板钢筋72传递给墩柱开孔板61。当预制横梁临时支撑在墩柱上，浇筑现浇接缝前，也可设置锁定措施，保证预制横梁的稳定性，稳定措施可对横梁连接钢筋和墩柱连接钢筋之间进行焊连。横梁若采用混凝土结构，在工厂内预制，现场进行吊装施工，和墩柱进行拼装，则横梁施工无需搭设支架、成本低、便于养护维修，现场施工简单、施工速度快、对既有铁路、道路干扰小，且拼装方式精度要求低、易于保证横梁线形。
上述预制混凝土横梁与墩柱间连接结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、墩柱2预制或现浇，完成与基础的施工。
步骤二、预制横梁3在工厂内预制，运输至现场。
步骤三、如图5所示，在墩柱2顶部铺设橡胶垫板11，吊装预制横梁3 并下落，将横梁连接钢筋52插入墩柱连接钢筋51之间，利用预制横梁3的支承钢板10支撑在橡胶垫板11上。
步骤四、如图6所示，安装后穿开孔板钢筋72，穿过横梁开孔板62、墩柱开孔板61、横梁抗剪钢板64的伸出部分，并与横梁和墩柱两侧的横梁/ 墩柱连接钢筋固定。
步骤五、如图6所示，绑扎横梁连接钢筋52和墩柱连接钢筋51的箍筋 53。
步骤六、如图7所示，利用吊车等搭设现浇接缝4模板，自浇筑孔道12 浇筑现浇接缝4。
步骤七、如图8所示，张拉横梁预应力13，现浇接缝4养护，施工完成。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
