蓋梁與墩柱連接方式研究綜述

1、蓋梁與墩柱連接方式研究綜述目前我國城市橋梁下部結(jié)構(gòu)建造仍主要以人工綁扎、現(xiàn)場澆筑為主，暴露出一系列的弊端，如需要大量的勞動(dòng)力、施工周期長，對(duì)既有道路交通影響大，社會(huì)影響面大，粉塵、泥漿、噪聲、燈光等對(duì)環(huán)境干擾大，所以難以滿足文明施工要求。另外，粗放型的施工模式導(dǎo)致行業(yè)整體能耗高等，對(duì)已經(jīng)是建成區(qū)的城市造成了更大的壓力。因此，急需研發(fā)新型的建造方式以解決上述問題。研究內(nèi)容傳統(tǒng)橋梁施工方法是通過現(xiàn)場支模，然后現(xiàn)場澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到混凝土強(qiáng)度，以滿足橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用功能。然而隨著現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)的快速發(fā)展，愈來愈多的工程要求工期時(shí)間短、強(qiáng)度高，因此對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的預(yù)制施工的工藝研究愈加緊迫。墩柱和蓋

2、梁都是橋梁重要組成部分，上部結(jié)構(gòu)的不變荷載和可變荷載都是通過蓋梁傳遞給墩柱。因此，墩柱和蓋梁的連接方式尤為重要。1、膠接縫連接：在構(gòu)件接觸處涂抹一層結(jié)構(gòu)膠，再通過預(yù)應(yīng)力筋將各構(gòu)件連接起來。2、濕接縫連接：在構(gòu)件間預(yù)留鋼筋通過耦合器耦合，一端預(yù)留鋼筋插入另一端預(yù)留槽孔內(nèi)再灌入混凝土、預(yù)留鋼筋焊接或兩端鋼筋錨固在一起等方式將各構(gòu)件連接起來。例如：上海長江大橋、東海大橋。3、干接縫連接：構(gòu)件間不做任何處理，僅采用預(yù)應(yīng)力筋將各構(gòu)件連接起來。立柱與蓋梁的聯(lián)結(jié)構(gòu)造1、 立柱與蓋梁常用的聯(lián)結(jié)構(gòu)造1.1、立柱與蓋梁現(xiàn)澆聯(lián)結(jié) 該方法是先澆筑立柱混凝土， 再現(xiàn)澆蓋梁混凝土。澆筑立柱時(shí)， 為保證立柱和蓋梁之間的可靠

3、連接， 需將立柱主筋伸入蓋梁中， 必要時(shí)將立柱主筋與蓋梁鋼筋焊接。同時(shí)， 澆筑立柱時(shí)， 將立柱頂端預(yù)留一部分與蓋梁一起澆筑， 目的是保證兩者傳力可靠。但是， 這種方法也存在著它的局限性： a）蓋梁和立柱的聯(lián)結(jié)部位為新舊混凝土的連接， 因此，兩次澆筑混凝土的間隔時(shí)間不宜太長； b）現(xiàn)場澆筑蓋梁時(shí)， 屬高空作業(yè)， 施工平臺(tái)狹小， 施工安全不易有效保障； c）現(xiàn)場澆筑蓋梁時(shí)， 由于此時(shí)橋面板尚未安裝， 車輛無法通行， 混凝土無法有效地到達(dá)施工區(qū)域， 影響施工； d）現(xiàn)澆法施工工期較長， 不適合城市橋梁。圖1所示為立柱與蓋梁現(xiàn)澆聯(lián)結(jié)構(gòu)造。1.2、立柱與蓋梁的榫頭式聯(lián)結(jié) 為了提高蓋梁和立柱結(jié)合部位的抗剪

4、性能， 澆筑時(shí)， 可在立柱中部區(qū)域預(yù)留混凝土凸起， 同時(shí)，蓋梁預(yù)制時(shí)， 在對(duì)應(yīng)區(qū)域預(yù)留凹槽。蓋梁安裝時(shí)，立柱的混凝土凸起與蓋梁的凹槽正好對(duì)接。這種方法雖然可以提高蓋梁與立柱結(jié)合部位的抗剪性能， 但是對(duì)施工精度要求較高， 且施工時(shí)極為不方便。1.3、鋼板焊接聯(lián)結(jié) 為加快施工進(jìn)度， 鋼板焊接連接方法應(yīng)運(yùn)而生， 它是在立柱頂部與蓋梁底部各預(yù)埋一塊矩形鋼板， 蓋梁安裝時(shí)， 將上下兩塊鋼板沿四周焊接。這種方法簡單方便， 但是受力性能與力學(xué)行為值得探討。1.4灌漿套筒連接構(gòu)造預(yù)制墩身節(jié)段通過灌漿連接套筒連接伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁或承臺(tái)之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造。其構(gòu)造特

5、點(diǎn)是施工精度要求較高；現(xiàn)場施工所需時(shí)間短（約1 d 或更少時(shí)間），即可進(jìn)行后續(xù)施工，現(xiàn)場工作量顯著減小；與后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造相比，造價(jià)也較低，造價(jià)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土墩柱相比，僅略高；正常使用條件下的力學(xué)性能與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土墩柱類似，因此具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。但裂縫控制需要關(guān)注，此外，抗震性能如何，尚需深入研究。1.5灌漿金屬波紋管連接構(gòu)造該連接構(gòu)造常用于墩身與承臺(tái)或墩身與蓋梁的連接。預(yù)制墩身通過預(yù)埋于蓋梁或承臺(tái)內(nèi)的灌漿金屬波紋管連接墩身內(nèi)伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁或承臺(tái)之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造（見圖3）。該構(gòu)造與灌漿套筒連接構(gòu)造類似，現(xiàn)場施工時(shí)間短，通常在1

6、d 內(nèi)即可開展后續(xù)施工，但要求預(yù)制墩身的鋼筋伸出量較長，需要滿足縱筋足夠的錨固長度。目前國外已有少數(shù)橋梁使用這種連接構(gòu)造進(jìn)行施工，高地震危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)應(yīng)用較少，抗震性能如何目前仍在研究中。1.6插槽式連接構(gòu)造這種連接構(gòu)造，已在一些橋梁工程中得到應(yīng)用，主要用于墩身與蓋梁、樁與承臺(tái)處的連接。與灌漿套筒、金屬波紋管等相比，優(yōu)點(diǎn)是所需施工公差可以大一些，現(xiàn)場需要澆筑一定的混凝土，所需時(shí)間約2 d。2、 預(yù)埋角鋼與鋼板焊接聯(lián)結(jié)九曲河大橋?yàn)槌鞘袠蛄海?施工對(duì)城市交通影響巨大， 建設(shè)方要求“盡早完工”。針對(duì)此施工要求，決定采用預(yù)埋角鋼與鋼板焊接聯(lián)結(jié)方式。該方法是在立柱頂端預(yù)埋角鋼， 在蓋梁底部預(yù)埋鋼板， 蓋梁安

7、裝時(shí)， 將角鋼與鋼板沿四周焊接。預(yù)埋角鋼與鋼板時(shí)， 需將角鋼與鋼板與主筋焊接或采用錨固鋼筋錨固， 保證結(jié)構(gòu)傳力可靠。3、我國城市橋梁快速連接接頭構(gòu)造的選擇 根據(jù)國內(nèi)外的試驗(yàn)研究及應(yīng)用調(diào)研，通過幾種連接構(gòu)造的對(duì)比，考慮到國外既有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的可靠度及國內(nèi)理念接受度，國內(nèi)城市橋梁快速連接接頭可選取灌漿套筒連接構(gòu)造及灌漿金屬波紋管連接兩種構(gòu)造進(jìn)行系統(tǒng)性研究。3.1 灌漿套筒構(gòu)造設(shè)計(jì)灌漿套筒構(gòu)造的設(shè)計(jì)理念是通過高強(qiáng)無收縮水泥灌漿料填充在鋼筋與連接套筒間隙內(nèi)，硬化后形成接頭，將1 根鋼筋中的力傳遞至另1 根鋼筋的連接構(gòu)造。3.2灌漿金屬波紋管構(gòu)造設(shè)計(jì)灌漿金屬波紋管構(gòu)造的設(shè)計(jì)理念是通過高強(qiáng)無收縮水泥灌漿料填充

8、在鋼筋與金屬波紋管間隙內(nèi)，硬化后形成對(duì)鋼筋的錨固構(gòu)造新型墩柱與蓋梁之間的連接（1） 橋梁預(yù)制立柱與預(yù)制蓋梁插槽式連接結(jié)構(gòu)及其拼裝方法 本發(fā)明公開了一種橋梁預(yù)制立柱與預(yù)制蓋梁插槽式連接構(gòu)造，包括預(yù)制立柱和預(yù)制蓋梁，蓋梁的底面設(shè)有蓋梁底面鋼筋網(wǎng)，蓋梁的頂面設(shè)有蓋梁頂面鋼筋網(wǎng)，蓋梁設(shè)有立柱連接槽，立柱連接槽在蓋梁的頂面設(shè)有上開口，立柱連接槽在蓋梁底面設(shè)有下開口；立柱連接槽的橫截面積大于立柱頂端的橫截面積；立柱內(nèi)設(shè)有若干條縱向主鋼筋，縱向主鋼筋設(shè)有從立柱的頂端伸出的一定長度的游離端，縱向主鋼筋游離端在蓋梁和立柱拼裝時(shí)全部嵌入立柱連接槽內(nèi)。 （2） 本發(fā)明公開了設(shè)置延性可替換系梁的搖擺自復(fù)位橋梁排架，包

9、括：橋梁基礎(chǔ)，預(yù)制蓋梁和設(shè)置于橋梁基礎(chǔ)上用于支撐預(yù)制蓋梁左右兩側(cè)的兩個(gè)預(yù)制橋墩，還包括：橫向設(shè)置于兩個(gè)預(yù)制橋墩之間的可替換系梁；預(yù)制橋墩內(nèi)部縱向設(shè)置有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，且無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的兩端伸出于預(yù)制橋墩上端和下端，分別與預(yù)制蓋梁和橋梁基礎(chǔ)固定；預(yù)制橋墩和預(yù)制蓋梁接縫位置采用剪力鍵連接；預(yù)制橋墩和預(yù)制蓋梁位置還設(shè)置有兩端分別與預(yù)制橋墩和預(yù)制蓋梁固定的耗能縱筋；采用上述技術(shù)方案發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)預(yù)制快速拼裝，且通過各處銜接位置、可替換系梁和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且具有搖擺、自復(fù)位的結(jié)構(gòu)特性。（3） 城市軌道交通橋梁T型墩預(yù)制蓋梁 一種城市軌道交通橋梁T型橋墩預(yù)制蓋梁，是一種支撐上部結(jié)構(gòu)

10、的支撐連接構(gòu)件，所述預(yù)制蓋梁的橫橋向?qū)挾冗m用于6-12m。T型墩預(yù)制蓋梁的主要特征表現(xiàn)在其特殊的接口連接構(gòu)造：采用鋼連接的連接方式，通過預(yù)埋上下鋼板與鋼質(zhì)剪力榫嵌套相結(jié)合，并采用豎向預(yù)應(yīng)力及鋼板喚醒焊縫的連接方式。預(yù)制蓋梁與墩柱接口連接構(gòu)造采用鋼結(jié)構(gòu)連接方式，可以充分發(fā)揮接口部位鋼結(jié)構(gòu)抗拉、抗剪、抗彎及抗疲勞的特性，能更好的抵抗靜載、活載及地震力作用下的偏心彎矩和剪力，較為穩(wěn)妥可靠。本實(shí)用新型可采用梁場預(yù)制，現(xiàn)場吊裝及焊接的施工工藝，蓋梁自重較小，對(duì)沿線道路施工運(yùn)輸條件要求不高，可在更大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。（4） 軌道交通橋梁預(yù)制蓋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究 預(yù)制蓋梁與墩柱接口構(gòu)造采用上下鋼板與鋼質(zhì)剪力榫

11、嵌套相結(jié)合，并采用豎向預(yù)應(yīng)力及鋼板環(huán)形焊縫的連接方式。其中，上鋼板埋設(shè)于預(yù)制蓋梁內(nèi)，下鋼板埋設(shè)于現(xiàn)澆墩柱內(nèi)，上下鋼板間通過采用滲透角焊縫，將上下鋼板緊密結(jié)合，以抵抗靜載、活載及地震力作用下的偏心彎矩和剪力; 上下鋼板與蓋梁和墩柱的連接，采用剪力釘?shù)腍 型鋼分別與上下鋼板全滲透焊接，并利用剪力釘與混凝土充分結(jié)合，以保證傳力的順暢，再設(shè)置鋼筋分別與上下鋼板全滲透焊接，以增加上下鋼板與混凝土可靠連接的效果，防止鋼板與混凝土之間首先開裂。預(yù)制蓋梁與橋墩之間，中央設(shè)置圓形剪力鋼箱，以承受水平剪力，該剪力鋼箱還可作為澆筑混凝土的通道。（5） 預(yù)制蓋梁在城市軌道交通高架線中的應(yīng)用 充分考慮國內(nèi)施工技術(shù)條件，

12、并參考國外工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，該工程預(yù)制蓋梁采用上下鋼板焊接接口， 結(jié)合鋼質(zhì)凸榫增強(qiáng)施工臨時(shí)穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)抗剪能力， 并設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力筋增強(qiáng)墩梁受力整體性。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用二次張拉，第一次在吊裝時(shí)進(jìn)行臨時(shí)鎖定，增加蓋梁吊裝施工的安全性；待鋼板圍焊施工完成后， 再實(shí)施第二次張拉并封錨。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用PSB830（D=32mm）精軋螺紋鋼，錨下控制張拉應(yīng)力為600.7kN。預(yù)制蓋梁采用整體預(yù)制吊裝施工，吊裝重量在110120t左右，采用兩臺(tái)汽車吊進(jìn)行吊裝。（6） 一種附加阻尼器的無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力混凝土填充雙壁鋼管預(yù)制拼裝橋墩 本實(shí)用新型公開了一種附加阻尼器的無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力混凝土填充雙臂鋼管預(yù)制拼裝橋墩，特點(diǎn)是預(yù)制拼裝橋墩為混凝土填充雙壁鋼管預(yù)制拼裝橋墩，預(yù)制拼裝橋墩包括外鋼管、內(nèi)鋼管和填充混凝