基于螺栓連接的預制節段拼裝鋼管混凝土橋墩的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于橋梁工程領域，具體涉及預制節段拼裝鋼管混凝土橋墩。
【背景技術】
[0002]當前城市橋梁工程建設正面臨的主要挑戰之一就是業主和居民除了要求橋梁結構安全和耐久以外，還希望橋梁結構建造過程中盡量減少對周圍交通的干擾、縮短由于橋梁建設造成的交通阻塞時間、降低工程運輸車輛和施工中產生的各種噪聲等。這些要求促進了橋梁工程工業化技術的發展，其中預制拼裝技術正是在這種背景下所產生的，節段拼裝技術為建設快速、高效、安全、耐久的城市橋梁工程提供了有利的解決方案。此外，在跨海峽長大橋梁工程中，有限的海上施工平臺空間、復雜的海洋氣候條件、嚴格的環境保護條件等因素的制約，也促進了節段拼裝施工技術在跨海長大橋梁工程中的應用。
[0003]預制節段拼裝技術有關研究和應用在我國相對較少，既有工程中的預制節段拼裝技術主要應用于橋梁上部結構，將主梁分成若干節段預制或整孔預制，通過吊裝機械整孔架設或懸臂節段拼裝。橋梁下部結構的預制節段拼裝技術還正處于初步研究階段，只有部分跨海工程采用了整墩預制現澆濕接頭連接的預制拼裝技術，城市橋梁下部結構還基本未采用預制節段拼裝技術。目前，國內外已提出的節段拼裝技術主要針對普通混凝土橋墩，將橋墩預制成多個鋼筋混凝土節段，通過預應力將預制節段混凝土橋墩連接，但是預制節段拼裝鋼筋混凝土橋墩在強震作用下塑性鉸區及其與基礎連接接縫處會出現較大損傷和較大的殘余位移；
[0004]我國正處于大規模交通基礎設施建設時期，在城市橋梁、跨海橋梁的建造過程中，橋梁快速建造技術以其構件加工質量高、建造效率高、環境友好等優勢越來越受到建設業主和重視。橋梁結構預制裝配技術將是未來橋梁工程建設的一個重要發展方向。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種基于螺栓連接的預制節段拼裝鋼管混凝土橋墩，滿足橋梁工業化建造技術中橋梁關鍵構件的節段預制拼裝構造，實現預制裝配橋墩的機械化施工，減少現場焊接和預應力張拉工作量。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]本發明涉及一種預制節段拼裝鋼管混凝土橋墩，屬于橋梁工程領域。其主要包括節點預埋鋼連接件(2)、預制鋼管混凝土節段(3)、節段間連接鋼管(4)及高強螺栓(6);
[0008]所述的預制鋼管混凝土節段(3)由節段鋼管(11)、混凝土(12)、內加勁肋(7)、預留螺栓孔(14)和預置螺帽(13)組成；預制鋼管混凝土節段(3)中的節段鋼管(11)的兩端內壁均勻對稱布置多個內加勁肋(7)，增大預制鋼管混凝土節段上下兩端局部剛度。同時節段鋼管(11)的兩端均勻對稱布置多個預留螺栓孔(14)，內加勁肋(7)和預留螺栓孔(14)相互交替；并在每個預留螺栓孔(14)對應的鋼管內壁點焊固定住預置螺帽(13)，使預置螺帽(13)與預留螺栓孔(14)軸心對齊，保證安裝時能夠旋緊螺栓。節段鋼管(11)內部有混凝土(12)使得節段鋼管(11)、混凝土(12)、內加勁肋(7)、預置螺帽(13)組成一整體；
[0009] 所述的節所述的點預埋鋼連接件(2)由預埋鋼管(9)、端部焊接鋼板(8)、內加勁肋(7)和外加勁肋(10)焊接而成，其中預埋鋼管(9)的一端由端部焊接鋼板(8)固定封住，端部焊接鋼板(8)與預埋鋼管(9)軸心線垂直，預埋鋼管(9)與端部焊接鋼板(8)邊緣最小距離應大于5倍端部焊接鋼板(8)厚度；預埋鋼管(9)的另一端內壁均勻對稱布置多個內加勁肋(7)，內加勁肋(7)平行預埋鋼管(9)軸向，預埋鋼管(9)的此端均勻對稱布置多個預留螺栓孔(14)，內加勁肋(7)和預留螺栓孔(14)相互交替；外加勁肋(10)將預埋鋼管
[9]、端部焊接鋼板(8)固定焊接在一起；外加勁肋(10)平行預埋鋼管(9)軸向。內加勁肋
(7)不超過基礎(5)頂部或蓋梁(1)底部；內加勁肋(7)和外加勁肋(10)的厚度均不超過節段鋼管(11)、預埋鋼管(9)的任一厚度，內加勁肋(7)和外加勁肋(10)形狀為直角三角形或直角梯形。內加勁肋(7)其長底邊與節段鋼管(11)或預埋鋼管(9)內側垂直焊接。
[0010]所述的節段間連接鋼管⑷的兩端分別均勻對稱設置多個預留螺栓孔(14)。節段間連接鋼管(4)和預埋鋼管(9)的內直徑應大于預制鋼管混凝土節段(3)的外直徑2-5_，節段間連接鋼管(4)長度不超過預埋鋼管(9)長度的0.5倍。
[0011]橋墩基礎承臺(5)上設置節點預埋鋼連接件(2)，節點預埋鋼連接件(2)的端部焊接鋼板(8)端預埋至橋墩基礎承臺(5)內，設有預留螺栓孔(14)的節點預埋鋼連接件(2)端向上高出橋墩基礎承臺(5);預制鋼管混凝土節段(3)的一端置于高出橋墩基礎承臺(5)的節點預埋鋼連接件(2)中，使得節點預埋鋼連接件(2)的預留螺栓孔(14)和預制鋼管混凝土節段(3)的預留螺栓孔對其并用高清螺栓￠)固定連接；
[0012]同理蓋梁(1)上設置節點預埋鋼連接件(2)，節點預埋鋼連接件(2)的端部焊接鋼板(8)端預埋至蓋梁(1)內，設有預留螺栓孔(14)的節點預埋鋼連接件(2)端向下高出蓋梁(1);預制鋼管混凝土節段(3)的一端置于蓋梁(1)的節點預埋鋼連接件(2)中，使得節點預埋鋼連接件⑵的預留螺栓孔(14)和預制鋼管混凝土節段(3)的預留螺栓孔對其并用高清螺栓(6)固定連接；
[0013]預制鋼管混凝土節段(3)的連接:相鄰兩個預制鋼管混凝土節段(3)的端面對期連接，節段間連接鋼管(4)套在兩個相對期連接的預制鋼管混凝土節段(3)的端，使得節段間連接鋼管⑷的預留螺栓孔(14)分別與對應相鄰兩個預制鋼管混凝土節段(3)端的預留螺栓孔(14)對齊，并用高清螺栓￠)固定連接。
[0014]預留螺栓孔(14)與鋼管邊緣的最小距離應大于3倍預留螺栓孔(14)孔徑。
[0015]在蓋梁(1)和橋墩基礎承臺(5)之間設有多個預制鋼管混凝土節段(3)連接。
[0016]鋼管混凝土節段之間依靠節段間連接鋼管采用高強螺栓和預置螺帽連接；本發明構造簡潔，性能可靠，便捷可行，經濟實用，為節段預制拼裝橋墩的推廣和應用奠定技術基礎。
[0017]所述的鋼管混凝土節段上下兩端均勻對稱布置內加勁肋，內加勁肋厚度不超過鋼管節段的厚度，其形狀為直角三角形或直角梯形，其長底邊與鋼管節段內側垂直焊接。內加勁肋增大鋼管混凝土節段上下兩端局部剛度，防止節段間產生塑性變形。鋼管混凝土節段上下兩端均勻對稱布置預留螺栓孔，并在鋼管內壁點焊固定預置螺帽使之與預留螺栓孔軸心對齊，保證安裝時旋緊螺栓。
[0018]所述的節點預埋鋼連接件由預埋鋼管及其端部焊接鋼板、內外加勁肋焊接而成，其中端部焊接鋼板與預埋鋼管軸心線垂直，鋼管與端部焊接鋼板邊緣最小距離應大于5倍端部焊接鋼板板厚，保證節點預埋鋼連接件在橋墩受力過程中不被拔出；內加勁肋尺寸和水平分布與鋼管混凝土節段中內加勁肋相同，內加勁肋沿預埋鋼管軸向位置應保證內加勁肋不超過基礎頂部或蓋梁底部，增大基礎與鋼管混凝土節段接觸面部位的強度，避免接觸受力過程中局部受力過大導致基礎局部破壞；外加勁肋與預埋鋼管和端部焊接鋼板焊接，增大局部剛度。
[0019]所述的節段間連接鋼管和預埋鋼管的內徑應大于鋼管混凝土節段的外徑2-5_，以保證橋墩拼裝完成且聯結高強螺栓不發生彎曲破壞。節段間連接鋼管和預埋鋼管的預留螺栓孔與預埋鋼管端部距離應大于3倍預留螺栓孔孔徑。鋼管混凝土節段的預留螺栓孔與端部距離應大于2.5倍預留螺栓孔孔徑，以保證節段間連接鋼管上的螺栓有足夠的抗沖剪破壞能力。節段間連接鋼管長度不超過預埋鋼管長度的0.5倍，防止地震過程中節段連接鋼管兩端受剪破壞。
[0020]本發明與現有現澆橋墩相比，具有以下優點:節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩將鋼管混凝土抗壓和抗剪承載能力強、施工便捷、充分發揮高強材料特性的優點和節段預制拼裝橋墩快速建造、節能環保的優勢結合，利用鋼管混凝土的高性能提高節段拼裝橋墩的豎向承載能力和水平抗側能力，初始剛度明顯加強，進而避免節段拼裝橋墩塑性鉸區發生破壞等缺點，同時在節段預制過程中也減少預制模具，縮短橋墩建造工期，提高生產效率。為強震區橋梁快速建造，降低由于橋梁建造引起的交通延誤、環境污染等不利社會、經濟影響提供快捷有效解決方案，同時也為后期橋梁震后受損修復提供了可行方案。在中高地震烈度區，節段預制拼裝鋼管混凝土橋墩具有重要的推廣價值。
【附圖說明】
[0021]圖1預制節段鋼管混凝土拼裝橋墩構造圖。
[0022]圖2鋼管混凝土節段構造圖及其水平剖面圖。
[0023]圖3預埋鋼連接件構造圖及其水平剖