盖梁与墩柱连接方式研究综述.docx

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盖梁与墩柱连接方式研究综述

盖梁与墩柱连接方式研究综述

目前我国城市桥梁下部结构建造仍主要以人工绑扎、现场浇筑为主，暴露出一系列的弊端，如需要大量的劳动力、施工周期长，对既有道路交通影响大，社会影响面大，粉尘、泥浆、噪声、灯光等对环境干扰大，所以难以满足文明施工要求。

另外，粗放型的施工模式导致行业整体能耗高等，对已经是建成区的城市造成了更大的压力。

因此，急需研发新型的建造方式以解决上述问题。

研究内容

传统桥梁施工方法是通过现场支模，然后现场浇筑混凝土养护达到混凝土强度，以满足桥梁结构的正常使用功能。

然而随着现代桥梁施工技术的快速发展，愈来愈多的工程要求工期时间短、强度高，因此对于桥梁结构的预制施工的工艺研究愈加紧迫。

墩柱和盖梁都是桥梁重要组成部分，上部结构的不变荷载和可变荷载都是通过盖梁传递给墩柱。

因此，墩柱和盖梁的连接方式尤为重要。

1、胶接缝连接：

在构件接触处涂抹一层结构胶，再通过预应力筋将各构件连接起来。

2、湿接缝连接：

在构件间预留钢筋通过耦合器耦合，一端预留钢筋插入另一端预留槽孔内再灌入混凝土、预留钢筋焊接或两端钢筋锚固在一起等方式将各构件连接起来。

例如：

上海长江大桥、东海大桥。

3、干接缝连接：

构件间不做任何处理，仅采用预应力筋将各构件连接起来。

立柱与盖梁的联结构造

1、立柱与盖梁常用的联结构造

1.1、立柱与盖梁现浇联结

该方法是先浇筑立柱混凝土，再现浇盖梁混凝土。

浇筑立柱时，为保证立柱和盖梁之间的可靠连接，需将立柱主筋伸入盖梁中，必要时将立柱主筋与盖梁钢筋焊接。

同时，浇筑立柱时，将立柱顶端预留一部分与盖梁一起浇筑，目的是保证两者传力可靠。

但是，这种方法也存在着它的局限性：

a）盖梁和立柱的联结部位为新旧混凝土的连接，因此，两次浇筑混凝土的间隔时间不宜太长；b）现场浇筑盖梁时，属高空作业，施工平台狭小，施工安全不易有效保障；c）现场浇筑盖梁时，由于此时桥面板尚未安装，车辆无法通行，混凝土无法有效地到达施工区域，影响施工；d）现浇法施工工期较长，不适合城市桥梁。

图1所示为立柱与盖梁现浇联结构造。

1.2、立柱与盖梁的榫头式联结

为了提高盖梁和立柱结合部位的抗剪性能，浇筑时，可在立柱中部区域预留混凝土凸起，同时，盖梁预制时，在对应区域预留凹槽。

盖梁安装时，立柱的混凝土凸起与盖梁的凹槽正好对接。

这种方法虽然可以提高盖梁与立柱结合部位的抗剪性能，但是对施工精度要求较高，且施工时极为不方便。

1.3、钢板焊接联结

为加快施工进度，钢板焊接连接方法应运而生，它是在立柱顶部与盖梁底部各预埋一块矩形钢板，盖梁安装时，将上下两块钢板沿四周焊接。

这种方法简单方便，但是受力性能与力学行为值得探讨。

1.4灌浆套筒连接构造

预制墩身节段通过灌浆连接套筒连接伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造。

其构造特点是施工精度要求较高；现场施工所需时间短（约1d或更少时间），即可进行后续施工，现场工作量显著减小；与后张预应力筋连接构造相比，造价也较低，造价与传统现浇混凝土墩柱相比，仅略高；正常使用条件下的力学性能与传统现浇混凝土墩柱类似，因此具有一定的经济优越性。

但裂缝控制需要关注，此外，抗震性能如何，尚需深入研究。

1.5灌浆金属波纹管连接构造

该连接构造常用于墩身与承台或墩身与盖梁的连接。

预制墩身通过预埋于盖梁或承台内的灌浆金属波纹管连接墩身内伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造（见图3）。

该构造与灌浆套筒连接构造类似，现场施工时间短，通常在1d内即可开展后续施工，但要求预制墩身的钢筋伸出量较长，需要满足纵筋足够的锚固长度。

目前国外已有少数桥梁使用这种连接构造进行施工，高地震危险区域内应用较少，抗震性能如何目前仍在研究中。

1.6插槽式连接构造

这种连接构造，已在一些桥梁工程中得到应用，主要用于墩身与盖梁、桩与承台处的连接。

与灌浆套筒、金属波纹管等相比，优点是所需施工公差可以大一些，现场需要浇筑一定的混凝土，所需时间约2d。

2、预埋角钢与钢板焊接联结

九曲河大桥为城市桥梁，施工对城市交通影响巨大，建设方要求“尽早完工”。

针对此施工要求，决定采用预埋角钢与钢板焊接联结方式。

该方法是在立柱顶端预埋角钢，在盖梁底部预

埋钢板，盖梁安装时，将角钢与钢板沿四周焊接。

预埋角钢与钢板时，需将角钢与钢板与主筋焊接或采用锚固钢筋锚固，保证结构传力可靠。

3、我国城市桥梁快速连接接头构造的选择

根据国内外的试验研究及应用调研，通过几种连接构造的对比，考虑到国外既有应用经验的可靠度及国内理念接受度，国内城市桥梁快速连接接头可选取灌浆套筒连接构造及灌浆金属波纹管连接

两种构造进行系统性研究。

3.1灌浆套筒构造设计

灌浆套筒构造的设计理念是通过高强无收缩水泥灌浆料填充在钢筋与连接套筒间隙内，硬化后形成接头，将1根钢筋中的力传递至另1根钢筋的连接构造。

3.2灌浆金属波纹管构造设计

灌浆金属波纹管构造的设计理念是通过高强无收缩水泥灌浆料填充在钢筋与金属波纹管间隙内，硬化后形成对钢筋的锚固构造

新型墩柱与盖梁之间的连接

（1）桥梁预制立柱与预制盖梁插槽式连接结构及其拼装方法

本发明公开了一种桥梁预制立柱与预制盖梁插槽式连接构造，包括预制立柱和预制盖梁，盖梁的底面设有盖梁底面钢筋网，盖梁的顶面设有盖梁顶面钢筋网，盖梁设有立柱连接槽，立柱连接槽在盖梁的顶面设有上开口，立柱连接槽在盖梁底面设有下开口；立柱连接槽的横截面积大于立柱顶端的横截面积；立柱内设有若干条纵向主钢筋，纵向主钢筋设有从立柱的顶端伸出的一定长度的游离端，纵向主钢筋游离端在盖梁和立柱拼装时全部嵌入立柱连接槽内。

（2）

本发明公开了设置延性可替换系梁的摇摆自复位桥梁排架，包括：

桥梁基础，预制盖梁和设置于桥梁基础上用于支撑预制盖梁左右两侧的两个预制桥墩，还包括：

横向设置于两个预制桥墩之间的可替换系梁；预制桥墩内部纵向设置有无粘结预应力筋，且无粘结预应力筋的两端伸出于预制桥墩上端和下端，分别与预制盖梁和桥梁基础固定；预制桥墩和预制盖梁接缝位置采用剪力键连接；预制桥墩和预制盖梁位置还设置有两端分别与预制桥墩和预制盖梁固定的耗能纵筋；采用上述技术方案发明，可实现预制快速拼装，且通过各处衔接位置、可替换系梁和无粘结预应力筋的设计实现整体结构稳定，并且具有摇摆、自复位的结构特性。

（3）城市轨道交通桥梁T型墩预制盖梁

一种城市轨道交通桥梁T型桥墩预制盖梁，是一种支撑上部结构的支撑连接构件，所述预制盖梁的横桥向宽度适用于6-12m。

T型墩预制盖梁的主要特征表现在其特殊的接口连接构造：

采用钢连接的连接方式，通过预埋上下钢板与钢质剪力榫嵌套相结合，并采用竖向预应力及钢板唤醒焊缝的连接方式。

预制盖梁与墩柱接口连接构造采用钢结构连接方式，可以充分发挥接口部位钢结构抗拉、抗剪、抗弯及抗疲劳的特性，能更好的抵抗静载、活载及地震力作用下的偏心弯矩和剪力，较为稳妥可靠。

本实用新型可采用梁场预制，现场吊装及焊接的施工工艺，盖梁自重较小，对沿线道路施工运输条件要求不高，可在更大范围内推广应用。

（4）轨道交通桥梁预制盖梁结构力学行为研究

预制盖梁与墩柱接口构造采用上下钢板与钢质剪力榫嵌套相结合，并采用竖向预应力及钢板环形焊缝的连接方式。

其中，上钢板埋设于预制盖梁内，下钢板埋设于现浇墩柱内，上下钢板间通过采用渗透角焊缝，将上下钢板紧密结合，以抵抗静载、活载及地震力作用下的偏心弯矩和剪力;上下钢板与盖梁和墩柱的连接，采用剪力钉的H型钢分别与上下钢板全渗透焊接，并利用剪力钉与混凝土充分结合，以保证传力的顺畅，再设置钢筋分别与上下钢板全渗透焊接，以增加上下钢板与混凝土可靠连接的效果，防止钢板与混凝土之间首先开裂。

预制盖梁与桥墩之间，中央设置圆形剪力钢箱，以承受水平剪力，该剪力钢箱还可作为浇筑混凝土的通道。

（5）预制盖梁在城市轨道交通高架线中的应用

充分考虑国内施工技术条件，并参考国外工程应用经验，该工程预制盖梁采用上下钢板焊接接口，结合钢质凸榫增强施工临时稳定性及结构抗剪能力，并设置竖向预应力筋增强墩梁受力整体性。

竖向预应力筋采用二次张拉，第一次在吊装时进行临时锁定，增加盖梁吊装施工的安全性；待钢板围焊施工完成后，再实施第二次张拉并封锚。

竖向预应力筋采用PSB830（D=32mm）精轧螺纹钢，锚下控制张拉应力为600.7kN。

预制盖梁采用整体预制吊装施工，吊装重量在110～120t左右，采用两台汽车吊进行吊装。

（6）一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩

本实用新型公开了一种附加阻尼器的无粘结后张预应力混凝土填充双臂钢管预制拼装桥墩，特点是预制拼装桥墩为混凝土填充双壁钢管预制拼装桥墩，预制拼装桥墩包括外钢管、内钢管和填充混凝土，外钢管和内钢管在顶部和底部端面分别通过四个钢片连接，承台顶面以及盖梁底面与预制拼装桥墩端面之间设有纤维增强砂浆层，承台、预制拼装桥墩和盖梁通过预应力张拉装置拼接成整体，承台顶面以及盖梁底面与预制拼装桥墩侧面之间分别设置四个粘滞阻尼器。

优点是提高施工质量、施工速度，减少现场作业量，减少对环境冲击。

粘滞阻尼器为桥墩提供附加耗能能力，能控制减少桥墩在地震等水平荷载作用下的位移需求。