一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩及其施工方法

摘要

一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩及其施工方法，包括预应力盖梁和沿预应力盖梁长度方向依次间隔设置的三根墩柱，所述墩柱施作于墩柱基础上，其中，位于中间的墩柱作为中间墩柱，另外两根墩柱作为边柱，所述预应力盖梁的中部与所述中间墩柱的顶部固定连接，所述边柱的顶部施作有垫石，所述垫石上安装有支座，所述预应力盖梁的每个端部支撑于对应端边柱的支座上且与对应端边柱的顶部之间动连接。本发明，合理采用支座对预应力盖梁和墩柱进行动连接，可以大幅减小结构次内力，优化结构尺寸及钢筋数量，达到优化设计的目的。特别适用于基础条件较好、墩高较矮的三柱式预应力混凝土门式墩结构，可以推广至梁柱式预应力混凝土门式墩结构。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩及其施工方法。

背景技术

目前的门式墩采用全刚接门式墩，对于全刚接的预应力混凝土门式墩，特别是三柱式门式墩，由于其超静定次数较高，当墩柱较矮或基础条件较好时，刚接结构自重、列车活载会产生结构内力，温度、收缩徐变、沉降及预应力作用也会产生不可忽略的次内力，从而对预应力盖梁和墩柱的设计造成一定困难，与传统的两柱式门式墩相比，三柱式门式墩跨越能力更强。特别是有两条轨道交通线路跨越较高等级市政道路时，两柱门式墩往往不能满足要求，此时如果并列布置两个两柱式门式墩，不仅浪费材料，而且影响美观，社会经济效应较差。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩及其施作方法，具体方案如下：

作为本发明的第一方面，提供一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩，包括预应力盖梁和沿预应力盖梁长度方向依次间隔设置的三根墩柱，其中，位于中间的墩柱作为中间墩柱，另外两根墩柱作为边柱，所述预应力盖梁的中部与所述中间墩柱的顶部固定连接，所述预应力盖梁的左右两个端部分别支撑于两边柱的顶部上，所述预应力盖梁的每个端部与对应端边柱的顶部之间动连接。

进一步地，所述边柱的顶部施作有垫石，所述垫石上安装有支座，所述预应力盖梁的端部支撑于对应端边柱的支座上。

进一步地，每个垫石上安装有多个支座，多个支座沿顺桥向方向间隔设置于垫石上，所述预应力盖梁的端部支撑于对应端边柱上的多个支座上且与多个所述支座动连接。

进一步地，每个垫石上安装有两个支座，分别沿顺桥向方向安装于垫石上两侧。

进一步地，所述支座为柱状体支座。

进一步地，所述墩柱施作于墩柱基础上。

作为本发明的第二方面，提供一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩施工方法，所述方法包括：

步骤1，施作墩柱基础；

步骤2，施作墩柱，将墩柱安装于墩柱基础上，其中，所述墩柱包括位于两边的边柱和位于两边柱中间的中间墩柱；

步骤3，施工预应力盖梁，使预应力盖梁的中部与中间墩柱的顶部固定连接，左右两个端部分别支撑于两边柱的顶部上，且每个端部与对应端边柱的顶部之间动连接。

进一步地，步骤2还包括，在所述边柱的顶部施作垫石，在所述垫石上安装支座，步骤3中，所述预应力盖梁的端部支撑于对应端边柱的支座上。

本发明具有以下有益效果：

本专利充分利用结构受力特点，提出了一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩结构形式，可应用于跨越能力要求高，墩柱基础刚度较大的门式墩结构，其优势和创造性主要体现在以下几方面：

(1)本发明的门式墩采用三柱式设计，特别适用于多条轨道交通同时跨越市政道路，各墩柱置于绿化带中，可同时满足道路行车要求及多条轨道交通跨越要求；

(2)当墩高较低，或者基础刚度较大时，在三柱式预应力混凝土门式墩的两边柱与预应力盖梁相交的位置设置支座，可以降低结构超静定次数，有效减小温度、收缩徐变及预应力作用产生的次内力，优化结构设计：

①可以优化预应力盖梁受力，节省预应力盖梁预应钢筋，甚至可进一步减小预应力盖梁高度；

②可以减小墩柱弯矩，从而减小墩柱尺寸，节省墩柱钢筋用量；

③可以减小承台底弯矩，优化基础设计，降低扩大基础基底应力，或者减少基础桩数及桩长。

(3)在三柱式门式墩中，两边柱顶设置支座，而中间墩柱与预应力盖梁固结，做到了释放结构次内力的同时，保证了预应力盖梁结构的稳定性；

(4)与做两个双柱式门式墩相比，三柱式门式墩结构轻巧美观，比较适应城市桥梁结构对美观性的要求，并且可节省材料用量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩的正面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的边柱俯视图；

图中：1-预应力盖梁、2-支座、3-垫石、4-墩柱、5-基础。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，作为本发明的第一实施例，提供一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩，包括预应力盖梁1和沿预应力盖梁1长度方向依次间隔设置的三根墩柱4，所述墩柱4施作于墩柱基础5上，其中，位于中间的墩柱4作为中间墩柱，另外两根墩柱4作为边柱，所述预应力盖梁1的中部与所述中间墩柱的顶部固定连接，所述预应力盖梁1的左右两个端部分别支撑于两个边柱的顶部上，所述预应力盖梁1的每个端部与对应端边柱的顶部之间动连接，由于预应力盖梁1与边柱之间为动连接，即预应力盖梁1的两个端部与两边的墩柱4之间可以产生相对运动，因此，可以大大减少由于预应力盖梁1横向方向的形变产生的结构次内力。

其中，所述边柱的顶部施作有垫石3，每个垫石3上安装有两个支座2，分别沿顺桥向方向安装于垫石3上两侧，所述预应力盖梁1的端部支撑于对应端边柱上的两个支座2上且与两个所述支座2动连接，其中，所述支座2优选为柱状体支座。

本发明在三柱门式墩两侧边柱顶设置支座2，该结构形式的社会及经济效益主要表现在以下几点；(1)可以优化预应力盖梁1受力，从而节省预应力盖梁1的预应力钢筋，当净空受限时可进一步减小冒梁高度；(2)可以减小墩柱4弯矩，从而减小墩柱4尺寸，节省墩柱4钢筋用量；(3)可以减小承台底弯矩，优化基础5设计，降低扩大基础5基底应力，或者减少桩基础5桩数及桩长。(4)该门式墩结构轻巧美观，比较适应城市桥梁结构对美观性的要求。

门式墩是预应力盖梁1与墩柱4刚性连接的整体超静定结构，预应力盖梁1、墩柱4一起承受上部结构荷载，预应力盖梁1受力类似连续梁中跨，弯矩在墩柱4与预应力盖梁1连接处为负，在预应力盖梁1中部为正；墩柱4弯矩线性分布。对于全刚接的预应力混凝土门式墩，由于其超静定次数较高，不仅梁体、列车等会对预应力盖梁1、墩柱4产生内力，温度、沉降及预应力作用也会对结构产生不可忽略的内力，从而对预应力盖梁1和墩柱4的设计造成一定困难。本发明，合理采用支座2对预应力盖梁1和边柱进行动连接，可以大幅减小结构次内力，优化结构尺寸及钢筋数量，达到优化设计的目的，另外，预应力盖梁1与中间墩柱4采用固定连接，可以防止预应力盖梁1转动，即墩柱4只能在横向方向产生结构次内力，而预应力盖梁1和边柱进行动连接，刚好可以大幅减小结构次内力，本发明特别适用于基础5条件较好、墩高较矮的三柱式预应力混凝土门式墩结构，可以推广至梁柱式预应力混凝土门式墩结构。

作为本发明的第二实施例，提供一种轨道交通三柱式预应力混凝土门式墩施工方法，所述方法包括：

步骤1，施作墩柱基础5；

步骤2，施作墩柱4，将墩柱4安装于墩柱基础5上，其中，所述墩柱4包括位于两边的边柱和位于两边柱中间的中间墩柱；

步骤3，施工预应力盖梁1，使预应力盖梁1的中部与中间墩柱4的顶部固定连接，左右两个端部分别支撑于两边柱的顶部上，且每个端部与对应端边柱的顶部之间动连接。

其中，步骤2还包括，在所述边柱的顶部施作垫石3，在所述垫石3上安装支座2，步骤3中，所述预应力盖梁1的端部支撑于对应端边柱的支座2上。

近些年来，轨道交通发展迅速，由于线路布置的需要，新建线路与既有铁路、公路及油气水电等管道的交叉变得越来越普遍。当线路与既有公路等交角不大时，或者地面布墩有困难时，门式墩可以很好地解决这类问题，不但经济实用，而且能缩短工期。对于基础5刚度较大，且墩高较低的三柱式门式墩，结构次内力效应明显，设计上往往存在一定困难，此时在门式墩预应力盖梁1与墩柱4处设置支座2，通过支座2使预应力盖梁1与墩柱4动连接，能够优化设计，一经推广，可得到广泛认同及应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。