CN113174827B - 一种矮墩连续刚构桥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种矮墩连续刚构桥，包括墩身和箱梁；墩身由墩本体和异型钢构成，墩本体为实心墩体，异型钢为“工”形，异型钢设置于墩本体的内部，墩本体的材料为UHPC，墩本体的内部具有围绕异型钢且相互绑扎的墩身纵筋和墩身箍筋，墩身纵筋与异型钢相连；异型钢的上端面上垂直设置有至少一个剪力键，剪力键上具有多个开孔；箱梁连接于墩身的上端，箱梁的内部具有相互绑扎的箱梁纵筋和箱梁箍筋，剪力键的一端连接异型钢的上端面，另一端伸入箱梁内，多个的开孔内均穿有箱梁箍筋。本发明所提供的矮墩连续刚构桥的矮墩柔度高、抗推刚度小。

Description

一种矮墩连续刚构桥

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种矮墩连续刚构桥。

背景技术

预应力混凝土连续箱梁桥已经在我国桥梁工程上得到广泛的应用。然而，近年来由于超载等原因，一些连续箱梁桥出现了侧翻事故，造成严重的人员伤亡后果。究其原因，除了车辆严重超载且偏心行驶等原因外，连续箱梁桥的梁体上部结构与桥梁下部结构之间仅采用支座连接，在极端荷载作用下并没有受到有效的约束，容易产生平移、转动，是导致箱梁出现侧翻的主要原因之一。

如果取消支座，将箱梁与桥墩直接固结，形成连续刚构体系，毫无疑问可以显著提高箱梁的抗侧翻能力。然而，这种结构体系一般仅适用于较高、较柔的混凝土桥墩。对于矮墩的混凝土梁桥而言，如采用连续刚构体系，由于矮墩的抗推刚度较大且水平变形能力差，使得其无法适应箱梁在温度变化作用下所产生的水平变形。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种矮墩柔度高、抗推刚度小的连续刚构桥。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种矮墩连续刚构桥，包括墩身和箱梁；

所述墩身由墩本体和异型钢构成，所述墩本体为实心墩体，所述异型钢为“工”形，所述异型钢设置于墩本体的内部，所述墩本体的材料为UHPC，所述墩本体的内部具有围绕所述异型钢且相互绑扎的墩身纵筋和墩身箍筋，所述墩身纵筋与异型钢相连；

所述异型钢的上端面上垂直设置有至少一个剪力键，所述剪力键上具有多个开孔；

所述箱梁连接于所述墩身的上端，所述箱梁的内部具有相互绑扎的箱梁纵筋和箱梁箍筋，所述剪力键的一端连接所述异型钢的上端面，另一端伸入所述箱梁内，多个的所述开孔内均穿有箱梁箍筋。

其中，所述异型钢包括主钢板、端板和多个翼板；

所述主钢板的长度方向的两端均设置有端板，所述剪力键设置于所述端板上；

多个的所述翼板依次设置于所述主钢板的长度方向上；

所述端板和翼板上均设置有预留通孔；

每个的所述预留通孔内均穿有墩身纵筋。

其中，所述剪力键设置为多个，多个的所述剪力键相互平行设置，相邻的所述剪力键之间的间隙内穿有箱梁纵筋。

其中，所述异型钢的上端面和下端面上均设置有加劲肋。

其中，还包括预制承台，所述预制承台上设置有凹槽，所述凹槽的底面上设置有多个预埋波纹管，所述墩身垂直设置于凹槽内，所述墩身纵筋的下端突出于所述墩本体的下端面并伸入所述预埋波纹管的内腔中。

其中，所述凹槽与墩身之间填充有UHPC。

本发明的有益效果在于：

(1)通过将异型钢作为墩身的预埋钢骨对矮墩进行加劲，可有效减小矮墩的竖向压缩变形，提高矮墩的竖向抗压强度，可有效避免由于矮墩出现较大的竖向形变导致箱梁出现较大的次内力；

(2)相较于传统的钢筋混凝土桥墩，本发明所提供的矮墩具有更高的竖向抗压强度，也因此可显著缩小矮墩的截面尺寸和矮墩的抗推刚度，同时也提高了矮墩的柔度，使之能够适应箱梁在温度变化作用下所产生的水平变形，从而使得矮墩连续刚构桥的结构成为受力合理的结构体系；

(3)通过采用墩梁固结体系，即通过剪力键与箱梁的箱梁纵筋和箱梁箍筋相连，可有效约束箱梁的平移和转动，以避免出现突发性的箱梁侧翻事故的发生；

(4)由于本发明所提供的矮墩连续刚构桥的混凝土使用量较少，且每个结构构件重量相对较轻，可采用集中预制、吊装运输和拼装的建造模式对刚构桥进行建造，可有效提高刚构桥的施工效率。

附图说明

图1所示为本发明在具体实施方式中矮墩连续刚构桥在一角度下的结构示意图；

图2所示为图1中的A-A剖面图；

图3所示为图1中的B部放大图；

图4所示为本发明在具体实施方式中矮墩连续刚构桥在另一角度下的结构示意图；

图5所示为图4中C-C剖面图。

标号说明：1、墩身；11、墩本体；12、墩身纵筋；13、墩身箍筋；14、异型钢；141、加劲肋；142、剪力键；143、上端端板；144、翼板；145、主钢板； 2、预制承台；21、凹槽；22、预埋波纹管；3、箱梁；31、箱梁箍筋；32、箱梁纵筋。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过将异型钢作为墩身的钢骨对矮墩进行加劲，以提高矮墩的竖向抗压强度，从而可显著缩小矮墩的截面尺寸和矮墩的抗推刚度，以及提高矮墩的柔度，进而使得矮墩可适应箱梁在温度变化作用下所产生的水平变形。

需要说明的是，在本文中，所述“UHPC”指代超高性能混凝土。

本发明为一种矮墩连续刚构桥，包括墩身1和箱梁3；所述墩身1由墩本体 11和异型钢14构成，所述墩本体11为实心墩体，所述异型钢14为“工”形，所述异型钢14设置于墩本体11的内部，所述墩本体11的材料为UHPC，所述墩本体11的内部具有围绕所述异型钢14且相互绑扎的墩身纵筋12和墩身箍筋13，所述墩身纵筋12与异型钢14相连；所述异型钢14的上端面上垂直设置有至少一个剪力键142，所述剪力键142上具有多个开孔；所述箱梁3连接于所述墩身1的上端，所述箱梁3的内部具有相互绑扎的箱梁纵筋32和箱梁箍筋31，所述剪力键142的一端连接所述异型钢14的上端面，另一端伸入所述箱梁3内，多个的所述开孔内均穿有箱梁箍筋31。

具体的，参见图1至图4，所述异型钢14为“工”形，所述异型钢14的上端面上垂直设置有至少一个的剪力键142，所述异型钢14与墩身纵筋12相连。

其中，所述墩身纵筋12与异型钢14相套接或焊接在一起。优选的，所述剪力键142被焊接于位于上端的端板上。在一种实施方式中，剪力键142上的开孔被用于与吊车相连，以实现对墩身1与异型钢14的转移。

优选的，所述剪力键142为PBL剪力键142。

参见图1、图2及图4，所述墩身1由墩本体11和异型钢14构成。所述墩本体11为实心墩体，所述墩本体11的材料为UHPC，所述墩本体11的内部具有围绕所述异型钢14且相互绑扎的墩身纵筋12和墩身箍筋13。

其中，所述墩身1为预制的，墩身1通过在其内部设置相互绑扎的墩身纵筋12和墩身箍筋13以提高墩身1的结构强度。在一种实施方式中，异型钢14 首先被固定在模具内，然后施工人员在异型钢14的周围绑扎墩身纵筋12和墩身箍筋13并使异型钢14与墩身纵筋12相连，最后向模具内灌注UHPC，使异型钢14预埋于墩本体11内部，完成对墩身1的预制。

需要说明的是，所述墩身1的水平截面轮廓形状包括但不限于圆形、椭圆形、矩形。

参见图1、图4和图5，所述箱梁3连接于所述墩身1的上端，所述箱梁3 的内部具有相互绑扎的箱梁纵筋32和箱梁箍筋31，所述剪力键142的一端连接所述异型钢14的上端面，另一端伸入所述箱梁3内，多个的所述开孔内均穿有箱梁箍筋31。

其中，在一种实施方式中，当桥梁下部结构与桥梁上部结构相连接固定时，即墩身1和异型钢14与箱梁3相连接固定时，设置于所述异型钢14的上端面的的剪力键142被完全插入箱梁3的内部，并使部分的箱梁箍筋31穿过剪力键142的开孔。

优选的，在一种实施方式中，所述箱梁3为现浇的，即当箱梁3与墩身1 相连后，施工人员依靠箱梁3的模具对箱梁3进行现浇。

从上述描述可知，发明的有益效果在于：通过将异型钢14作为墩身1的钢骨对矮墩进行加劲，可有效减小矮墩的竖向压缩变形，提高矮墩的竖向抗压强度，可有效避免由于矮墩出现较大的竖向形变导致箱梁3出现较大的次内力；相较于传统的钢筋混凝土桥墩，本发明所提供的矮墩具有更高的竖向抗压强度，也因此可显著缩小矮墩的截面尺寸和矮墩的抗推刚度，同时也提高了矮墩的柔度，使之能够适应箱梁3在温度变化作用下所产生的水平变形，从而使得矮墩连续刚构桥的结构成为受力合理的结构体系；通过采用墩梁固结体系，即通过剪力键142与箱梁3的箱梁纵筋32和箱梁箍筋31相连，可有效约束箱梁3的平移和转动，以避免出现突发性的箱梁3侧翻事故的发生；由于本发明所提供的矮墩连续刚构桥的混凝土使用量较少，且每个结构构件重量相对较轻，可采用集中预制、吊装运输和拼装的建造模式对刚构桥进行建造，可有效提高刚构桥的施工效率。

进一步的，参见图1至图4，所述异型钢14包括主钢板145、端板和多个翼板144；所述主钢板145的长度方向的两端均设置有端板，所述剪力键142设置于所述端板上；多个的所述翼板144依次设置于所述主钢板145的长度方向上；所述端板和翼板144上均设置有预留通孔；每个的所述预留通孔内均穿有墩身纵筋12。

其中，所述异型钢14被构造成由主钢板145作为主体骨架，其长度方向的两端均焊接有端板，以及在其长度方向上依次水平焊接有多个翼板144。优选的，被设置于所述翼板144及端板上的预留通孔是相对齐的，即对应的预留通孔是同轴设置。具体的，在一种实施方式中，所述墩身1采用平放浇筑成型的方式进行预制，即预制的异型钢14首先被固定于模板中，然后在异型钢14的周围绑扎墩身箍筋13和墩身纵筋12，其中，每个的所述预留通孔内均穿有墩身纵筋 12，以实现对异型钢14与墩身纵筋12的连接，最后向模板内浇筑UHPC，完成对墩身1的预制。

优选的，所述墩身纵筋12的轴向两端均突出于所述墩身1，即所述墩身纵筋12的轴向两端分别突出于所述上端端板143和下端端板并沿其轴线方向延伸。

从上述描述可知，通过在主钢板145的长度方向上设置多个翼板144，并使墩身纵筋12穿过异型钢14上的预留通孔，以提高墩身1的结构强度，同时提高墩身1的密实度。

可选的，所述翼板144及端板均为PBL剪力键142。

进一步的，参见图3，所述剪力键142设置为多个，多个的所述剪力键142 相互平行设置，相邻的所述剪力键142之间的间隙内穿有箱梁纵筋32。

从上述描述可知，通过将剪力键142设置为多个，其中，相邻的剪力键142 之间的间隙内均穿有箱梁纵筋32，通过此种连接方式以进一步加强桥梁上部结构与桥梁下部结构的连接强度。

进一步的，参见图1、图3及图4，所述异型钢14的上端面和下端面上均设置有加劲肋141。

从上述描述可知，为了提高矮墩连续刚构桥的稳定性和抗扭性能，优选的，在异型钢14的上端面和下端面上均设置加劲肋141，所述加劲肋141设置为多个，具体的个数应当根据实际工程要求进行设置。

进一步的，参见图1及图4，还包括预制承台2，所述预制承台2上设置有凹槽21，所述凹槽21的底面上设置有多个预埋波纹管22，所述墩身1垂直设置于凹槽21内，所述墩身纵筋12的下端突出于所述墩本体11的下端面并伸入所述预埋波纹管22的内腔中。

更进一步的，所述凹槽21与墩身1之间填充有UHPC。

从上述描述可知，预埋波纹管22被预埋于凹槽21的底面上；在一种实施方式中，凹槽21以及预埋波纹管22内被预先灌入UHPC，然后将墩身1及异型钢14用吊车吊到预制承台2的上方，并缓慢下降使得每个墩身纵筋12的下端均被插入预埋波纹管22内，此时预埋波纹管22和墩身纵筋12之间以及墩身1 与凹槽21侧壁之间均填满超高性能砂浆，通过此种安装方式，以提高预制承台 2与墩身1之间的连接强度，进而提高矮墩连续刚构桥的稳定性。

优选的，在一种实施方式中，墩身1与凹槽21完成坐浆后在凹槽21表面进行填土，优选的，通过填土以使承台所在的地面线稍微高于凹槽21，通过此种操作过程，以保证预制承台2与墩身1的连接强度。

实施例一

第一步，施工人员首先制作墩身1，被预制的异型钢14被预定于模板内，然后在异型钢14的周围绑扎墩身纵筋12和墩身箍筋13，并是端板及翼板144 上的每个预留通孔内均穿有墩身纵筋12，然后向模板内灌注UHPC，以获得预制墩身1。其中，墩身纵筋12的轴向两端分别突出于所述异型钢14的上端端板 143和下端端板，上端端板143上布置有四个相互平行且均垂直于上端端板143 的PBL剪力键142，每个的PBL剪力键142上的开孔均被布置为相互对齐；

第二步，施工人员进行预制承台2的浇筑，预制承台2上端面上布置有用于支承墩身1的凹槽21，并在凹槽21的槽底上布置有多个预埋灌浆波纹管；

第三步，施工人员首先向预埋灌浆波纹管和预制承台2的凹槽21灌注 UHPM(超高性能砂浆)，然后通过PBL剪力键142上的开孔与吊车相连，以将墩身1起吊，并把外露的墩身纵筋12插入预埋灌浆波纹管内，墩身1被放置于预制承台2的凹槽21内，最后进行坐浆，完成墩身1和预制承台2的连接；

第四步，施工人员对预制承台2的凹槽21进行填土，使地面线稍稍盖过承台顶面的凹槽21；

第五步，施工人员将墩身1的异型钢14和位于墩身1上端的墩身纵筋12 插入箱梁3底部的一小段，并且将墩身纵筋12和箱梁纵筋32和箱梁箍筋31绑扎在一起，并使箱梁箍筋31穿过PBL剪力键142上的开口，以及使箱梁纵筋 32穿过PBL剪力键142之间的间隙；

第六步，对箱梁3进行现浇，待箱梁3现浇完成，整桥施工完成。

综上所述，本发明提供的一种矮墩连续刚构桥，通过将异型钢14作为墩身 1的钢骨对矮墩进行加劲，可有效减小矮墩的竖向压缩变形，提高矮墩的竖向抗压强度，可有效避免由于矮墩出现较大的竖向形变导致箱梁3出现较大的次内力；相较于传统的钢筋混凝土桥墩，本发明所提供的矮墩通过选用UHPC作为墩身1的墩身1混凝土，具有更高的竖向抗压强度，也因此可显著缩小矮墩的截面尺寸和矮墩的抗推刚度，同时也提高了矮墩的柔度，使之能够适应箱梁3 在温度变化作用下所产生的水平变形，从而使得矮墩连续刚构桥的结构成为受力合理的结构体系；通过采用墩梁固结体系，即通过剪力键142与箱梁3的箱梁纵筋32和箱梁箍筋31相连，可有效约束箱梁3的平移和转动，以避免出现突发性的箱梁3侧翻事故的发生；由于本发明所提供的矮墩连续刚构桥的混凝土使用量较少，且每个结构构件重量相对较轻，可采用集中预制、吊装运输和拼装的建造模式对刚构桥进行建造，可有效提高刚构桥的施工效率；墩身1由于其截面面积相较于普通墩身1而言面积较小，可有效增大行车视距，且施工效率高，可适用于城市桥梁建设使用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种矮墩连续刚构桥，其特征在于，包括墩身和箱梁；

所述墩身由墩本体和异型钢构成，所述墩本体为实心墩体，所述异型钢为“工”形，所述异型钢设置于墩本体的内部，所述墩本体的材料为UHPC，所述墩本体的内部具有围绕所述异型钢且相互绑扎的墩身纵筋和墩身箍筋，所述墩身纵筋与异型钢相连；

所述异型钢的上端面上垂直设置有至少一个剪力键，所述剪力键上具有多个开孔；

所述箱梁连接于所述墩身的上端，所述箱梁的内部具有相互绑扎的箱梁纵筋和箱梁箍筋，所述剪力键的一端连接所述异型钢的上端面，另一端伸入所述箱梁内，多个的所述开孔内均穿有箱梁箍筋；

所述异型钢包括主钢板、端板和多个翼板；

所述主钢板的长度方向的两端均设置有端板，所述剪力键设置于所述端板上；

多个的所述翼板依次设置于所述主钢板的长度方向上；

所述端板和翼板上均设置有预留通孔；

每个的所述预留通孔内均穿有墩身纵筋；

所述剪力键设置为多个，多个的所述剪力键相互平行设置，相邻的所述剪力键之间的间隙内穿有箱梁纵筋；

所述异型钢的上端面和下端面上均设置有加劲肋。

2.根据权利要求1所述矮墩连续刚构桥，其特征在于，还包括预制承台，所述预制承台上设置有凹槽，所述凹槽的底面上设置有多个预埋波纹管，所述墩身垂直设置于凹槽内，所述墩身纵筋的下端突出于所述墩本体的下端面并伸入所述预埋波纹管的内腔中。

3.根据权利要求2所述矮墩连续刚构桥，其特征在于，所述凹槽与墩身之间填充有UHPC。