一种铁路预制装配式桥墩的预应力连接装置

技术领域

本发明涉及一种铁路预制装配式桥墩的预应力连接装置，具体地说涉及一种将预应力钢筋预先锚固于桥墩基础、穿过预制桥墩及预制横梁的预应力孔道，于预制横梁预留张拉槽口通过张拉预应力钢绞线施加预应力，最后进行预应力管道压降，封锚，完成预制装配式桥墩连接的装置，属于桥涵工程技术领域。

背景技术

传统的铁路桥墩采用现浇施工，施工现场需要大量人工搭设支架和模板以及绑扎钢筋，工序复杂、环境污染大、施工时间长、效率低，施工噪声亦无法有效控制，施工设备、辅助设施需要重复配置，造成资源能源消耗大等问题。铁路预制装配式桥墩建造技术可实现构件工厂标准化预制、现场机械化拼装、缩短工期、降低对环境不利影响的绿色建造目标。

传统的铁路现浇桥墩为混凝土结构或钢筋混凝土结构，属于偏心受压构件。常见的铁路预制装配式桥墩设计思路是根据工厂预制及装配需要，对现浇桥墩进行分块，采用灌浆套筒、承插式、金属波纹管或高性能混凝土湿接缝的方式进行连接，所述连接方式未改变桥墩的构件类型和受力特点，桥墩拼接缝在水平力作用下呈受拉状态，混凝土出现裂缝，空气中的氧气、水分子、二氧化碳侵入裂缝，与桥墩钢筋发生电化学反应生成铁锈（主要成分为氧化铁、氢氧化铁和少量碳酸亚铁等的混合物），生成的铁锈其体积膨胀增大约7-9倍。体积膨胀引起的膨胀力导致与钢筋粘结的混凝土开裂、剥落，加之铁锈质地疏松，空气持续进入因铁锈膨胀引起的混凝土缝隙，加剧了钢筋锈蚀过程，导致桥墩墩身截面由表至里不断减小；钢筋截面由表至里不断减小；钢筋与混凝土之间的握裹力降低。所述病害影响了桥墩的正常使用，降低了桥墩耐久性和桥墩的整体使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路预制装配式桥墩的预应力连接装置，为铁路预制装配式桥墩提供有效的连接和锚固性能。

本发明为实现上述目的，所采用技术解决方案是，一种铁路预制装配式桥墩的预应力连接装置,包括单端张拉锚具、现浇实体段混凝土、预埋钢筋、预制空心桥墩墩身、预应力孔道、预应力钢筋、灌浆孔、压浆孔、桥墩定位隼，预制横梁、横梁定位隼、密封胶、密封垫圈、砂浆垫层、基础，所述预埋钢筋预埋于基础对应空心墩现浇实体段混凝土的部位，单端张拉锚具安装预应力钢筋后预埋于基础锚穴内，用钢丝绳连接预应力钢筋，第一节预制空心墩墩身平置，将钢丝绳从第一节预制空心桥墩墩身底面预应力孔道内穿入，自顶面预应力孔道引出，牵引出预应力钢筋；用一台吊机竖向悬吊预制空心桥墩墩身，另一台吊机牵引预应力钢筋；于锚穴顶面浇筑砂浆垫层，拼装第一节预制空心墩墩身，并进行位置调整，使得墩身呈水平状态；将第二节预制空心墩墩身平置，把钢丝绳从第二节预制空心桥墩墩身底面预应力孔道内穿入，自顶面预应力孔道引出，牵引出预应力钢筋；用一台吊机竖向悬吊第二节预制空心桥墩墩身，另一台吊机牵引预应力钢筋；于第一节预制空心墩墩身顶面涂抹密封胶，于接缝面预应力孔道处安装密封垫圈；以桥墩定位隼为基准，拼装第二节预制空心墩墩身，并进行位置调整，使得第二节预制空心墩墩身呈水平状态；将钢丝绳从预制横梁底面预应力孔道穿入，自顶面预应力孔道引出，牵引出预应力钢筋；用一台吊机竖向悬吊预制横梁，另一台吊机牵引自预制横梁顶面预应力孔道引出的预应力钢筋；于第二节预制空心墩墩身顶面涂抹密封胶，接缝面预应力孔道处安装密封垫圈，以横梁定位隼为基准，拼装横梁，并进行位置调整，使得预制横梁呈水平状态；张拉预应力钢筋，封锚；于墩身底压浆孔压入砂浆，封闭预应力钢筋；于灌浆孔灌入实体段混凝土。

本发明中通过设置砂浆垫层，保证第一节预制空心墩墩身与基础密贴粘结，并通过调整使得预制空心墩墩身呈水平状态。通过设置桥墩定位隼，保证第二节预制空心墩墩身精确定位，消除了预制空心墩墩身间的水平偏差，消除了墩身拼装产生的附件弯矩。通过设置预制盖梁定位隼，保证了预制横梁精确定位，消除了预制横梁与第二节预制空心墩墩身的水平偏差。通过设置密封垫圈，消除了拼接缝预应力孔道处缝隙，确保预应力孔道不漏浆。通过设置灌浆孔，用于预制空心墩墩身拼装完毕后浇筑实体段混凝土，通过浇筑实体段混凝土降低了空心墩的固端干扰力，保证了结构安全。所述实体段混凝土为补偿收缩混凝土，保证实体段混凝土与预制空心墩密贴粘结，实现预制空心墩墩身底部墩内壁与后浇实体段混凝土为一整体。通过设置压浆孔，实现了预应力管道压浆，保证预应力钢筋与预制空心桥墩墩身、预制横梁及基础协同受力。通过设置预应力钢筋，对预制空心桥墩墩身施加预应力，使墩身截面受压，消除拼接缝的裂缝，阻断侵蚀性物质侵入墩身，保证了拼接缝处的耐久性和桥墩整体的正常使用状态。通过采用特制液压钢模板，保证了预制空心桥墩墩身及定位隼尺寸达到装配精度要求。所述特制液压钢模板，利于预制空心墩及定位隼内模脱模。通过采用预埋钢筋，加强了现浇实体段混凝土与基础和预制空心桥墩墩身的连接，增强了三者的整体性。

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明连接装置拆分后的结构示意图。

图2是本发明连接装置拼接后的结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，一种铁路预制装配式桥墩的预应力连接装置，包括单端张拉锚具1、现浇实体段混凝土2、预埋钢筋3、预制空心桥墩墩身4、预应力孔道5、预应力钢筋6、灌浆孔7、压浆孔8、桥墩定位隼9，预制横梁10、横梁定位隼11、密封胶12、密封垫圈13、砂浆垫层14、基础15。所述预埋钢筋3预埋于基础15对应预制空心墩墩身4现浇实体段混凝土2的部位，单端张拉锚具1安装预应力钢筋6后预埋于基础锚穴内，用钢丝绳连接预应力钢筋6，第一节预制空心墩墩身4平置，将钢丝绳从第一节预制空心桥墩墩身6底面预应力孔道5内穿入，自顶面预应力孔道5引出，牵引出预应力钢筋6；用一台吊机竖向悬吊预制空心桥墩墩身4，另一台吊机牵引预应力钢筋6；于锚穴顶面浇筑砂浆垫层14，拼装第一节预制空心墩墩身4，并进行位置调整，使得第一节预制空心墩墩身4呈水平状态；将第二节预制空心墩墩身4平置，把钢丝绳从第二节预制空心桥墩墩身4底面预应力孔道5内穿入，自顶面预应力孔道5引出，牵引出预应力钢筋6；用一台吊机竖向悬吊第二节预制空心桥墩墩身4，另一台吊机牵引预应力钢筋6；于第一节预制空心墩墩身4顶面涂抹密封胶12，于接缝面预应力孔道5处安装密封垫圈13；以桥墩定位隼9为基准，拼装第二节预制空心墩墩身4，并进行位置调整，使得第二节预制空心墩墩身4呈水平状态；将钢丝绳从预制横梁10底面预应力孔道5穿入，自顶面预应力孔道5引出，牵引出预应力钢筋6；用一台吊机竖向悬吊预制横梁10，另一台吊机牵引自预制横梁10顶面预应力孔道5引出的预应力钢筋6；于第二节预制空心墩墩身4顶面涂抹密封胶12，接缝面预应力孔道5处安装密封垫圈13，以横梁定位隼11为基准，拼装预制横梁10，并进行位置调整，使得预制横梁10呈水平状态；张拉预应力钢筋6，封锚；压浆孔8位于所述墩身4下部并通过压浆孔8压入砂浆，封闭预应力钢筋6；灌浆孔7位于所述的压浆孔8上方并通过灌浆孔7灌入实体段混凝土2，桥墩定位隼9竖向间隔布置且和预制空心墩墩身4同时预制；横梁定位隼11与拼装预制横梁10同时预制。

预制空心桥墩墩身4采用高性能混凝土，所述高性能混凝土符合现行行业规程《高性能混凝土应用技术规程》（CECS 207）和现行行业规范《铁路混凝土》（TB/T3275）、《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005）的规定。

砂浆垫层14材料为高强度无收缩砂浆，其28d抗压强度应不小于60MPa且高出被连接构件强度等级的一个等级(7MPa)，保证了接缝处的材料强度；砂浆垫层宜选用质地坚硬、级配良好的中砂,细度模数应不小于2.6, 28d竖向膨胀率应控制在0.02%~0.10%，保证了接缝材料的体积稳定性，有效降低了预应力损失；砂浆垫层14初凝时间宜大于2h，保证了预制空心桥墩墩身4的安装作业时间，确保了安装精度。所述特征均保证了铁路预制装配式桥墩接缝的高耐久性和结构安全性。

密封胶12施工前进行挤出性和化学稳定性测定，测试方法及密封胶12的各项技术标准应符合现行行业标准《铁路预应力混凝土节段预制拼装简支梁暂行技术条件》（TJ/GW162）的要求。确保密封胶12施工时易于涂刮而无流挂，且具有良好的耐老化性能、耐强碱腐蚀性能。

预应力钢筋6标准强度为1860MPa。