一种预制墩柱与基座间快速连接结构及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建造领域，尤其涉及一种预制墩柱与基座间快速连接结构及施工方法。

背景技术

近年来，随着国家加大基础设施投资，铁路、公路、市政道路中桥梁工程大量建设，与此同时，绿色建造、智能建造等新型建造模式持续推进，桥墩预制拼装建造技术受到广泛关注。桥墩预制建造时墩柱在工厂内进行预制，预制墩柱运输至现场进行拼装，墩柱与基座间存在拼接缝，该拼接缝的强弱、施工速度快慢将直接影响桥墩性能及施工速度。

目前，预制墩柱与基座间常采用套筒灌浆连接，在预制墩柱或基座内预埋灌浆套筒，在基座或预制墩柱相应位置预留钢筋，拼装时将钢筋一一插入到灌浆套筒中，对灌浆套筒一一进行灌浆完成拼装。一些工程也采用了波纹管连接，在预制墩柱底部伸出主筋，在基座内预埋波纹管，拼装时将主筋一一插入到预埋波纹管中，对波纹管一一进行灌浆完成拼装。上述常用连接方式需要克服以下问题：

1.连接精度高，施工容差小，需要将钢筋与灌浆套筒或者预埋波纹管一一对应且位置重合，而两部分分别位于预制墩柱和基座中，需要在两部分施工时采用很强的辅助定位工具对两者位置进行精确定位，增加了成本。

2.施工速度慢，施工时需要将钢筋一一插入预埋的灌浆套筒和波纹管中，再进行逐一灌浆，增加了施工工序和时间。

3.质量控制难度大，因灌浆套筒或波纹管位于结构内部，难以对灌浆质量、密实度等进行检查，而结构的连接性能完全取决于压浆效果，增加了控制质量的难度。

4.当灌浆套筒或者波纹管预埋与基座中时，每一个灌浆套筒或者波纹管上均需设置压浆口、出浆口，且需要利用管道逐一将其引出结构外部，构造较为复杂。

针对上述问题，研发一种预制墩柱与基座间快速连接结构及施工方法是个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种预制墩柱与基座间快速连接结构及施工方法，该连接结构连接精度要求低、施工容许误差大、施工速度快、质量易于保证、构造简单成本低、接缝抗剪能力强，实现了预制墩柱与基座间快速连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种预制墩柱与基座间快速连接结构，包括预制墩柱和基座，在所述基座的上部设有后浇槽，在所述基座上位于后浇槽内设有连接柱，在所述后浇槽和连接柱的侧壁上设有相互配合的凹凸型剪力键，在所述连接柱顶部的中心处设有抗剪销；所述预制墩柱包括墩柱本体、墩柱主筋和抗剪销槽，在所述墩柱本体内预埋有墩柱主筋，所述墩柱主筋位于墩柱本体内靠近外侧壁的位置，所述墩柱主筋由上至下贯穿墩柱本体，且墩柱主筋从墩柱本体的底部穿出；在所述墩柱本体底部与抗剪销相对处设有抗剪销槽，在所述抗剪销槽上设有压浆孔和出浆孔；所述墩柱本体和所述连接柱通过拼接缝材料连接，将所述墩柱主筋伸入至所述基座的后浇槽中，并浇筑后浇带。

进一步的，所述抗剪销包括抗剪钢板，在所述抗剪钢板内设有抗剪钢筋，在所述抗剪钢筋上设有箍筋，利用抗剪钢板作为模板，浇筑抗剪销的混凝土，浇筑至抗剪钢板顶部。所述抗剪销比抗剪销槽长、宽、高小25cm，便于伸入其内部，并起到拼装时的定位作用。

进一步的，在与所述墩柱主筋垂直的水平方向设有箍筋，所述箍筋沿墩柱主筋高度方向布置，箍筋增强主筋的整体性和刚度，并减少了墩柱主筋伸入后浇槽的锚固长度。在所述墩柱主筋端部设置锚筋，所述锚筋采用普通钢筋，焊接于墩柱主筋端部，所述锚筋为一个或多个，长度为三倍墩柱主筋直径以上，减小锚固长度。

进一步的，所述墩柱主筋内侧较所述连接柱外轮廓一侧大5-10cm，所述墩柱主筋伸出长度较连接柱小5cm，便于墩柱主筋伸入后浇槽。

进一步的，在所述后浇槽上设有斜向切口，所述斜向切口大于墩柱本体，便于施工后浇混凝土，以及检查施工质量。

进一步的，所述剪力键为凹凸型混凝土键，在所述剪力键内设置有环形钢筋，环形钢筋对后浇带形成环形抱箍作用，增强了后浇带的连接性能，提高剪力键的抗剪能力，增强了后浇带与后浇槽和连接柱之间的抗剪性能，减少了后浇带的所需高度。

进一步的，所述压浆孔和出浆孔一侧连接抗剪销，一侧伸出预制墩柱。

进一步的，所述后浇带填充于后浇槽，锚固墩柱主筋，可采用超高性能混凝土或高强浆料。超高性能混凝土具有超强的握裹力，能显著减小墩柱主筋伸入后浇槽的长度，减少制造难度并节省工程量，同时，超高性能混凝土可实现自流平、自密实和免振捣，施工方便快捷，便于质量控制。

进一步的，通过坐浆法施工连接墩柱本体和连接柱，所述拼接缝材料采用超高性能混凝土或高强砂浆。所述墩柱存放时可在下方设置临时钢支撑柱，钢支撑柱长度大于墩柱主筋，待现场拼装时再拆除钢支撑。

进一步的，在所述抗剪销和抗剪销槽的间隙压注后灌注浆料，使两者形成整体，起到抗剪作用，所述后灌注浆料采用无收缩压浆料。

一种采用上述预制墩柱与基座间快速连接结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、施工基座，基座的上部设有后浇槽和连接柱，后浇槽和连接柱的侧壁上有凹凸型剪力键，同时在后浇槽上设有斜向切口；在连接柱上部预埋抗剪钢板和抗剪钢筋，利用抗剪钢板作为模板，浇筑抗剪销的混凝土，浇筑至抗剪钢板顶部；

步骤二、预制墩柱，预制时将墩柱主筋伸出墩柱本体，并在墩柱主筋周边设置箍筋；在墩柱本体底部设置抗剪销槽，抗剪销槽上设有压浆孔和出浆孔；

步骤三、将预制墩柱运输至现场就位，在连接柱顶部设置橡胶垫，并铺设拼接缝连接浆料，通过抗剪销和抗剪销槽间位置关系实现预制墩柱和基座间平面位置定位，吊装预制墩柱与连接柱进行坐浆法安装，设临时装置调整预制墩柱姿态并临时支撑；同时将墩柱主筋伸入后浇槽中；

步骤四、从斜向切口处浇筑后浇带，将后浇带填满后浇槽；

步骤五、从压浆孔将后灌注浆料压注于抗剪销和抗剪销槽间的间隙，直至灌注浆料从出浆孔流出；

步骤六、待后浇带、后灌注浆料养护到位后，完成施工。

相对于现有技术，本发明所述的预制墩柱与基座间快速连接结构及施工方法具有以下优势：

(1)本快速连接结构容许误差大，便于施工；后浇槽留有较大的空间，便于将墩柱主筋伸入其中，对墩柱主筋的位置、偏差要求相对较低，墩柱制造时无需对墩柱主筋采用辅助定位工具。

(2)本快速连接结构拼装施工速度非常快，效率非常高，预制墩柱和连接柱坐浆施工完成后，一次浇筑后浇带，无需对钢筋一一灌浆，简化了工序，显著提升了拼装速度。

(3)本快速连接结构施工质量易于保障，施工后浇带采用常规方法进行浇筑，非隐蔽施工，便于检查，施工质量好。

(4)本快速连接结构的基座中后浇槽和连接柱采用凹凸剪力键，制造简单，减少后浇带高度；抗剪销通过钢板作为模板，施工方便，并与混凝土形成钢管混凝土结构，再在其中布置抗剪钢筋，共同形成较强的抗剪构造，显著增强接缝抗剪性能。

(5)本快速连接结构的后浇带采用超高性能混凝土能显著减小墩柱主筋伸入后浇槽的长度，减少制造难度并节省工程量，超高性能混凝土可实现自流平、自密实和免振捣，施工方便快捷；同时，后浇带材料用量少，成本低，有利于工程推广应用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是基座的主视图；

图4是图3的I-I截面示意图；

图5是预制墩柱的主视图；

图6是图5的II-II截面示意图。

附图标记说明：

1.基座；2.连接柱；3.墩柱本体；4.拼接缝；5.后浇带；6.墩柱主筋；7.箍筋；8.后浇槽；9.剪力键；10.斜向切口；11.抗剪钢筋；12.抗剪钢板；13.抗剪销混凝土；14.抗剪销槽；15.后灌注浆料；16.压浆孔；17.出浆孔；18.锚筋。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。在本发明的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-6所示，一种预制墩柱与基座间快速连接结构，包括预制墩柱和基座1，在所述基座1的上部设有后浇槽8，在所述基座1上位于后浇槽8内设有连接柱2，在所述后浇槽8和连接柱2的侧壁上设有相互配合的凹凸型剪力键9，所述剪力键9为凹凸型混凝土键，在所述剪力键9内设置有环形钢筋，环形钢筋对后浇带形成环形抱箍作用，增强了后浇带的连接性能，提高剪力键的抗剪能力，增强了后浇带与后浇槽和连接柱之间的抗剪性能，减少了后浇带的所需高度。在所述连接柱2顶部的中心处设有抗剪销，所述抗剪销包括抗剪钢板12，在所述抗剪钢板12内设有抗剪钢筋11，在所述抗剪钢筋11上设有箍筋，利用抗剪钢板12作为模板，浇筑抗剪销的混凝土13，浇筑至抗剪钢板12顶部。所述抗剪销比抗剪销槽长、宽、高小2-5cm，便于伸入其内部，并起到拼装时的定位作用。抗剪销的抗剪钢板和抗剪钢筋预埋于连接柱内部，抗剪钢板位于抗剪销周圈。抗剪钢板一方面提供抗剪能力，另一方便兼做混凝土浇筑时的模板。所述预制墩柱包括墩柱本体3、墩柱主筋6和抗剪销槽14，在所述墩柱本体3内预埋有墩柱主筋6，所述墩柱主筋6位于墩柱本体3内靠近外侧壁的位置，所述墩柱主筋6由上至下贯穿墩柱本体3，且墩柱主筋6从墩柱本体3的底部穿出，在与所述墩柱主筋6垂直的水平方向设有箍筋7，所述箍筋7沿墩柱主筋6高度方向布置，箍筋增强主筋的整体性和刚度，并减少了墩柱主筋伸入后浇槽的锚固长度。在所述墩柱主筋6端部设置锚筋18，所述锚筋18采用普通钢筋，焊接于墩柱主筋6端部，所述锚筋18为一个或多个，长度为3倍墩柱主筋直径以上，减小锚固长度。所述墩柱主筋6内侧较所述连接柱2外轮廓一侧大5-10cm，所述墩柱主筋6伸出长度较连接柱2小5cm，便于墩柱主筋伸入后浇槽。所述抗剪销槽14位于墩柱本体3底部，设置在墩柱本体6中心，在所述抗剪销槽14上设有压浆孔16和出浆孔17，所述压浆孔16和出浆孔17一侧连接抗剪销，一侧伸出预制墩柱。通过坐浆法施工连接墩柱本体3和连接柱2，墩柱本体3和连接柱2通过拼接缝4材料连接，所述拼接缝4材料采用超高性能混凝土或高强砂浆。将所述墩柱主筋6伸入至所述基座1的后浇槽8中，并浇筑后浇带5。所述墩柱存放时可在下方设置临时钢支撑柱，钢支撑柱长度大于墩柱主筋，待现场拼装时再拆除钢支撑。在所述后浇槽8上设有斜向切口10，所述斜向切口10大于墩柱本体3，便于施工后浇混凝土，以及检查施工质量。所述后浇带5填充于后浇槽8，锚固墩柱主筋6，可采用超高性能混凝土或高强浆料。超高性能混凝土具有超强的握裹力，能显著减小墩柱主筋伸入后浇槽的长度，减少制造难度并节省工程量，同时，超高性能混凝土可实现自流平、自密实和免振捣，施工方便快捷，便于质量控制。在所述抗剪销和抗剪销槽14的间隙压注后灌注浆料15，使两者形成整体，起到抗剪作用，所述后灌注浆料15采用无收缩压浆料。

一种采用上述预制墩柱与基座间快速连接结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、施工基座1，基座1的上部设有后浇槽8和连接柱2，后浇槽8和连接柱2的侧壁上有凹凸型剪力键9，同时在后浇槽8上设有斜向切口10；在连接柱2上部预埋抗剪钢板12和抗剪钢筋11，利用抗剪钢板12作为模板，浇筑抗剪销的混凝土13，浇筑至抗剪钢板12顶部；

步骤二、预制墩柱，预制时将墩柱主筋6伸出墩柱本体3，并在墩柱主筋6周边设置箍筋7；在墩柱本体3底部设置抗剪销槽14，抗剪销槽14上设有压浆孔16和出浆孔17；

步骤三、将预制墩柱运输至现场就位，在连接柱2顶部设置橡胶垫，并铺设拼接缝4连接浆料，通过抗剪销和抗剪销槽14间位置关系实现预制墩柱和基座1间平面位置定位，吊装预制墩柱与连接柱2进行坐浆法安装，设临时装置调整预制墩柱姿态并临时支撑；同时将墩柱主筋6伸入后浇槽8中；

步骤四、从斜向切口10处浇筑后浇带5，将后浇带5填满后浇槽8；

步骤五、从压浆孔16将后灌注浆料15压注于抗剪销和抗剪销槽14间的间隙，直至灌注浆料从出浆孔17流出；

步骤六、待后浇带5、后灌注浆料15养护到位后，完成施工。

通过后浇槽留有较大的空间，便于将墩柱主筋伸入其中，对墩柱主筋的位置、偏差要求相对较低，容许误差大，便于施工。预制墩柱和连接柱坐浆施工完成后，一次浇筑后浇带，无需对钢筋一一灌浆，简化了工序，显著提升了拼装速度，效率非常高。施工后浇带采用常规方法进行浇筑，非隐蔽施工，便于检查，施工质量好，质量易于保障。通过钢管混凝土结构的抗剪销，再在其中布置抗剪钢筋，显著增强接缝抗剪性能。后浇带采用超高性能混凝土能显著减小墩柱主筋伸入后浇槽的长度，减少制造难度并节省工程量，超高性能混凝土可实现自流平、自密实和免振捣，施工方便快捷，同时，后浇带材料用量少，成本低，有利于工程推广应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。