一种部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构及施工方法

摘要

本发明涉及一种部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构及施工方法，包括主筋、金属波纹管和套管，其中主筋端部需锚固于承台或盖梁中；金属波纹管预埋于承台或盖梁中，金属波纹管内部压填有密实填料实现与主筋的锚固连接；金属波纹管中靠近接缝侧一定长度的主筋涂覆有防腐润滑脂，外套相应长度的套管，并在套管两端用柔性密封胶作水封处理，且在桥墩浇筑前采用弹簧夹进行固定，以此在主筋上构成主筋无粘结段。与现有技术相比，本发明可缓解接缝处的应力集中，使接缝周围主筋屈服长度延长，提高预制拼装桥墩的延性性能和耗能能力，同时降低主筋在接缝处的应变率，提高疲劳性能；整个连接结构施工简单，易于操作，经济性强，便于推广和应用。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是涉及一种部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构及施工方法。

背景技术

对于预制拼装桥梁而言，预制构件间连接的性能是影响桥梁结构静动力响应最直接且最关键的因素之一。传统的灌浆金属波纹管连接构造因其施工快，性能好，造价低的特点而受到了国内外学者的青睐，更因其较高的容许误差而被许多施工单位所采纳。

但基于传统的灌浆金属波纹管连接构的拟静力试验和振动台试验，结果表明：传统灌浆金属波纹管连接的预制拼装桥墩墩底塑性铰长度较现浇桥墩小，变形主要集中在接缝位置，导致灌浆金属波纹管连接的预制拼装桥墩延性性能和耗能能力往往较现浇桥墩低，不宜应用于中、高烈度地震区的桥墩。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构及施工方法，通过对金属波纹管内的主筋设置无粘结段，不仅可以提高桥墩的延性性能和耗能能力，改善主筋疲劳性能，同时本技术方案施工简单，易于操作，经济性强，便于推广和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构，包括主筋、金属波纹管和套管，其中具体地：

桥墩主筋端部需锚固于承台或盖梁中；

金属波纹管预埋于承台或盖梁中，金属波纹管内部压填有密实填料实现与主筋的锚固连接；

套管套设于所述主筋上，桥墩吊装过程中，所述主筋插入所述金属波纹管，套管全部位于金属波纹管内或部分延伸至金属波纹管外部，桥墩吊装完成后主筋无粘结段处于接缝处附近，以此在主筋上构成主筋无粘结段，使得接缝处附近的主筋应变均匀分布。

进一步地，所述主筋无粘结段的长度为主筋直径的8～10倍。

进一步地，所述主筋无粘结段上涂覆有防腐润滑脂层。增加无粘结性能，同时提高防腐性能。

进一步地，所述套管两端内壁上设有柔性密封胶，构成两端的水封结构。

进一步地，所述柔性密封胶为膏状密封胶或热熔密封胶。

进一步优选地，所述柔性密封胶为如聚氨酯密封胶、硅酮密封胶。

进一步地，所述密实填料为高强无收缩水泥砂浆或超高性能混凝土。

进一步地，所述金属波纹管上设有出浆口和压浆口，主筋插入金属波纹管后，通过出浆口和压浆口实现所述密实填料的压入。

进一步优选地，所述套管可以部分延伸至金属波纹管外部至桥墩塑性铰区。对桥墩塑性铰区主筋作无粘结处理，减轻塑性铰区混凝土的损伤情况。

进一步地，所述套管两端设有弹簧夹，实现对套管在主筋上的定位。弹簧夹为弹簧钢丝外包一层起防滑作用的橡胶层制成，待完成套管定位后将直线段剪去，便于主筋进入金属波纹管。

进一步地，主筋锚固段长度不宜小于24倍的主筋直径，金属波纹管内径宜比主筋直径大40mm。

进一步地，套管内径略大于主筋最大直径，长度可根据设计需要确定，制作材料可为钢材或塑料。

进一步的，所述金属波纹管可以是钢带波纹管、镀锌金属波纹管或钢管压制波纹管。

本发明中部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：将加工好的主筋预设位置处涂抹防腐润滑脂，外套相应长度的套管，在套管两端用柔性密封胶作水封处理，并采用弹簧夹对套管进行固定；

S2：加工箍筋并绑扎桥墩钢筋笼，支模浇筑桥墩混凝土，并养护15～35天，同时浇筑预埋金属波纹管的承台，将承台与桩基进行拼装；

S3：将桥墩吊装至承台上方，将桥墩主筋插入预埋金属波纹管并对中，最后向金属波纹管内注浆，对于框架墩或排架墩，完成桥墩与盖梁的拼装。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

1)在地震力作用下，桥墩墩底及双柱墩、排架墩墩顶形成塑性铰，桥墩与承台、桥墩与盖梁连接处接缝逐渐张开，传统灌浆金属波纹管连接的桥墩主筋迅速达到屈服，且伴随着水平力的增加出现主筋拉断或核心混凝土压溃，而本技术方案由于主筋设置无粘结段后，钢筋在该区域内应变分布较为均匀，缓解了接缝处的应力集中，且主筋的屈服长度延长，因而具有更好的延性性能和耗能能力，同时无粘结段的存在还能减小该区域内的主筋应变率，降低了主筋发生疲劳破坏的风险。

2)本发明通过对金属波纹管内的主筋设置无粘结段，不仅可以提高桥墩的延性性能和耗能能力，改善主筋疲劳性能，同时施工过程简单，易于操作，经济性强，便于推广和应用。

附图说明

图1为本发明在独柱墩与承台连接处使用的结构示意图。

图2为桥墩截面Ⅰ-Ⅰ剖面图。

图3为承台顶面Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图4为部分无粘结灌浆波纹管构造详图。

图5为套管两端弹簧夹的设置结构图。

图中标号：1为主筋，2为套管，3为金属波纹管，4为箍筋，5为桥墩，6为承台，7为弹簧夹，8为主筋无粘结段，9为主筋粘结段。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

在本发明实施例中，施工前准备为：根据设计图纸，清理施工场地，并组织施工材料、机械、人员就位。

本发明中部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构，包括主筋1、金属波纹管 3和套管2，参见图1。本实施例通过对金属波纹管内的主筋设置无粘结段，不仅可以提高桥墩的延性性能和耗能能力，改善主筋疲劳性能，同时施工过程简单，易于操作，经济性强，便于推广和应用。

主筋1一端锚固于承台或盖梁中。金属波纹管3预埋于承台或盖梁中，金属波纹管3内部压填有密实填料实现与主筋1的锚固连接。具体选材时，密实填料为高强无收缩水泥砂浆或超高性能混凝土。金属波纹管3上设有出浆口和压浆口，主筋 1插入金属波纹管3后，通过出浆口和压浆口实现，密实填料的压入。具体选型时，主筋1锚固段长度不宜小于24倍的主筋直径，金属波纹管内径宜比主筋直径大 40mm。主筋无粘结段8的长度为主筋1直径的8～10倍。主筋无粘结段8上涂覆有防腐润滑脂层，增加无粘结性能，同时提高防腐性能。具体实施时，套管2两端内壁上设有柔性密封胶，构成两端的水封结构。柔性密封胶为膏状密封胶或热熔密封胶，柔性密封胶为如聚氨酯密封胶、硅酮密封胶。金属波纹管3可以是钢带波纹管、镀锌金属波纹管或钢管压制波纹管。

套管2套设于所述主筋1上，桥墩5吊装过程中，主筋1插入所述金属波纹管 3，套管2全部位于金属波纹管3或部分延伸至金属波纹管3外部，桥墩5吊装完成后主筋无粘结段8处于接缝处附近，以此在主筋1上构成主筋无粘结段8，参见图4，使得接缝处附近的主筋1应变均匀分布，套管2部分延伸至金属波纹管3外部至桥墩塑性铰区，对桥墩塑性铰区主筋作无粘结处理，减轻塑性铰区混凝土的损伤情况。套管2两端设有弹簧夹7，参见图5，实现对套管2在主筋1上的定位。弹簧夹7为弹簧钢丝外包一层起防滑作用的橡胶层制成，待完成套管定位后将直线段剪去，便于主筋进入金属波纹管。具体选型时，套管2内径略大于主筋1最大直径，长度可根据设计需要确定，制作材料可为钢材或塑料。

在本发明实施例中，所述的箍筋4为热轧带肋钢筋，端部做成135°弯钩。

本实施例中部分无粘结灌浆波纹管预制拼装连接结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：将加工好的主筋1预设位置处涂抹防腐润滑脂，外套相应长度的套管2，在套管2两端用柔性密封胶作水封处理，并采用弹簧夹7对套管2进行固定；

S2：加工箍筋4并绑扎桥墩5钢筋笼，参见图2和图3，支模浇筑桥墩5混凝土，构成主筋粘结段9，并养护15～35天，同时浇筑预埋金属波纹管3的承台6，将承台6与桩基进行拼装；

S3：将桥墩5吊装至承台6上方，将桥墩主筋1插入预埋金属波纹管3并对中，最后向金属波纹管3内注浆，对于框架墩或排架墩，完成桥墩与盖梁的拼装。

在地震力作用下，桥墩墩底及双柱墩、排架墩墩顶形成塑性铰，桥墩与承台、桥墩与盖梁连接处接缝逐渐张开，传统灌浆金属波纹管连接的桥墩主筋迅速达到屈服，且伴随着水平力的增加出现主筋拉断或核心混凝土压溃，而本技术方案由于主筋设置无粘结段后，钢筋在该区域内应变分布较为均匀，缓解了接缝处的应力集中，且主筋的屈服长度延长，因而具有更好的延性性能和耗能能力，同时无粘结段的存在还能减小该区域内的主筋应变率，降低了主筋发生疲劳破坏的风险。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。