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申请/专利权人：中铁第四勘察设计院集团有限公司

摘要：本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种桁架式预制管柱拼装桥墩，包括两个桩基和沿主梁宽度方向间隔设置的两根预制管柱；两个桩基的顶部均设有扩大桩头；两根预制管柱的底部分别与两个扩大桩头连接，两根预制管柱的顶部用于与主梁固定连接；两根预制管柱之间通过连接系连接。本发明提供的桁架式预制管柱拼装桥墩通过预制管柱和连接系形成桁架结构，将传统混凝土桥墩替换为预制桁架，避免了大量现场现浇混凝土的施工程序，在满足结构受力的前提下使桥墩轻型化、构造简洁化，便于预制件的运输和安装；简化墩梁连接方式，减少或避免支座等易损部位；且预制管柱的底部通过扩大桩头与桩基连为一体，无需专门开挖承台，节约土地使用。

主权项：1.一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：包括两个桩基和沿主梁宽度方向依次间隔设置的两根预制管柱；两个桩基的顶部均设有扩大桩头；两根预制管柱的底部分别与两个扩大桩头连接，两根预制管柱的顶部用于与主梁固定连接；两根预制管柱之间通过连接系连接；所述预制管柱的底部通过墩底端板密封，所述墩底端板与所述扩大桩头的顶部连接，所述预制管柱与所述墩底端板连接，并通过墩底加劲牛腿加劲；所述连接系包括多根连接钢管，各所述连接钢管的两端分别与两根预制管柱连接；多根连接钢管呈Z形排布或多根连接钢管呈X形排布或多根连接钢管呈V形排布或多根连接钢管呈一字型排布；设置于主梁端部的预制管柱与与其相邻的主梁端部的预制管柱通过同一个扩大桩头和同一个桩基连接。

全文数据：一种桁架式预制管柱拼装桥墩技术领域本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种桁架式预制管柱拼装桥墩。背景技术传统城市桥梁多采用钢筋混凝土桥墩，墩形区分为矩形墩、圆端形墩、单柱墩、双柱墩或门式墩等，墩顶设置墩帽、垫石、支座与主梁连接，墩底通过承台与桩基连为一体。传统混凝土桥墩采用现浇施工，在施工现场需搭设大量的脚手架，钢筋的绑扎、混凝土的浇筑等重要工序都要通过脚手架来完成，这对于脚手架的稳定性、安全性是一个挑战；第二，现场作业需大量劳动力，施工效率低，施工周期长，对既有道路交通影响大，社会影响面大，文明施工难以满足社会公众要求；第三，桥墩下设永久承台，特别对于软土地区需大量开挖，难以满足环保要求。桥墩装配化施工为城市桥梁发展的趋势，装配式混凝土桥墩即把桥墩各构件分节段预制后再组装连接成整体结构。目前装配式桥墩的连接方式有预应力筋、灌浆套筒、机械套筒、焊接等方式，如澳门氹仔大桥，其主桥桥墩采用多层横截面为工字型的钢筋混凝土预制块体为墩身主体，对穿过墩身及墩顶横梁的高强预应力钢筋进行张拉锚固，将墩身与桩基承台连接成一体；港珠澳大桥采用了节段张拉预应力钢筋和节段连接普通钢筋相结合的技术；上海市政桥梁装配式桥墩采用灌浆套筒连接技术；安徽省公路桥梁装配式桥墩采用杯口的湿接缝连接方式。连接技术是装配式桥墩的核心技术，纵向钢筋的连接作为装配式施工的关键，并不能用常规的绑扎搭接、焊接、机械链接来处理，且拼装部位往往与结构的最不利受力部位重合，导致拼接部位成为装配式桥墩的易损部位和薄弱环节，对工厂预制、现场施工要求较高。桥墩作为桥梁的重要组成部分，其造型设计的优劣直接关系到桥梁整体的美观。传统混凝土桥墩按构造可区分为实体墩、空心墩、柱式墩、框架墩等，混凝土本身的质感沉闷，体量较大，成为对行人、车辆视觉影响的重要单元，桥下空间容易给人压抑沉闷的感觉，让人无法忽视。桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，位于主梁和墩顶垫石之间，是桥梁的重要传力装置。桥梁工程常用的支座形式包括平板支座、板式橡胶支座、球型支座、钢支座和特殊支座等。支座的质量是影响桥梁整体质量的一个关键因素，目前城市桥梁支座的典型的病害包括：支座老化、脱空、便宜、受力不均、限位装置损坏、滑板式支座失效、填充砂浆裂缝等。支座的安装步骤较为复杂。以铁路盆式橡胶支座为例，对于现浇主梁一般先将支座按设计要求置于相应位置上，施工时采用临时支承，待施工到体系转换时拆除临时支承使梁体落在永久支座上；对于主梁预制吊装的桥梁，则支座的上下座板只能有一件先行固定，通常将上座板固定在梁上，而后根据主梁吊装就位情况，再最后调正底盆在墩台支承垫石上的位置，最后予以固定。发明内容为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种桁架式预制管柱拼装桥墩，能够避免大量现场现浇混凝土程序，在满足结构受力的前提下使桥墩轻型化、构造简洁化。为实现上述目的，本发明的技术方案为一种桁架式预制管柱拼装桥墩，包括两个桩基和沿主梁宽度方向间隔设置的两根预制管柱；两个桩基的顶部均设有扩大桩头；两根预制管柱的底部分别与两个扩大桩头连接，两根预制管柱的顶部用于与主梁固定连接；两根预制管柱之间通过连接系连接。进一步地，所述预制管柱的顶部通过墩顶端板密封，所述墩顶端板用于与主梁的底板固定连接，所述预制管柱与所述墩顶端板连接，并通过墩顶加劲牛腿加劲。更进一步地，所述墩顶端板上设有用于供主梁底板上预埋的第一螺栓穿过的第一螺栓孔。进一步地，所述预制管柱的顶部用于与主梁底板上预埋的预埋钢管固定连接。进一步地，所述预制管柱的底部通过墩底端板密封，所述墩底端板与所述扩大桩头的顶部连接，所述预制管柱与所述墩底端板连接，并过墩底加劲牛腿加劲。更进一步地，所述扩大桩头上预埋有第二螺栓，所述墩底端板上对应所述第二螺栓的位置设有第二螺栓孔，通过所述第二螺栓穿过对应的第二螺栓孔将所述墩底端板与所述扩大桩头固定。进一步地，所述扩大桩头的顶部预埋有预埋钢管，所述预制管柱的底部与所述扩大桩头上的预埋钢管固定连接。进一步地，所述预制管柱包括墩顶段、墩底段以及设置于所述墩顶段和所述墩底段之间的若干中间段，所述墩顶段与主梁的底板连接，所述墩底段与扩大桩头连接。进一步地，所述连接系包括多根连接钢管，各所述连接钢管的两端分别与两根预制管柱连接。进一步地，所述预制管柱中灌注有混凝土。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明提供的桁架式预制管柱拼装桥墩通过预制管柱和连接系形成桁架结构，将传统混凝土桥墩替换为预制桁架，避免了大量现场现浇混凝土的施工程序，有利于大面积的流水作业，从而大大缩短了施工工期；同时在满足结构受力的前提下采用桁架结构使桥墩轻型化、构造简洁化，便于运输和安装；（2）本发明提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的预制管柱的底部通过扩大桩头与桩基连为一体，尤其对于软弱地基无需专门开挖承台，节约土地使用，在环保、经济上具有显著优势；（3）本发明提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的墩顶可与主梁的底板或预埋钢管通过螺栓或焊接连接，省去支座安装，避免了支座等易损部位；（4）本发明提供的桁架式预制管柱拼装桥墩通过通过预制管柱和连接系形成桁架结构，减小了桥墩体积，避免了大面积的实体效果；增了下空间，降低桥墩的视觉体量感；（5）本发明提供的桁架式预制管柱拼装桥墩可实现标准化设计、工厂化制造，精度高，并根据运输条件、现场施工条件合理划分节段，再现场焊接拼装，减少桥墩纵向的连接以及对既有交通的干扰，相比传统施工方式，外观和内在质量均得到了保障和提高。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的横断面示意图；图2为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的桥式立面图；图3为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的节段划分示意；图4为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩与钢主梁连接示意图；图5为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的节段划分示意；图6为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩与混凝土主梁连接图；图7为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的墩底段与扩大桩头连接示意图；图8为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的连接系的示意图；图9为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的连接系的示意图；图10为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的连接系的示意图；图11为本发明实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩的连接系的示意图；图中：1、预制管柱，101、墩顶段，102、中间段，103、墩底段，2、扩大桩头，3、桩基，4、连接系，401、连接钢管，5、主梁，6、梁缝，7、预埋钢管，8、墩顶端板，9、墩顶加劲牛腿，10、第一螺栓，11、墩底端板，12、墩底加劲牛腿，13、第二螺栓。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实施例，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。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或一个以上，“多个”的含义是两个或两个以上。如图1所示，本发明实施例提供一种桁架式预制管柱拼装桥墩，包括两个桩基3和沿主梁5宽度方向间隔设置的两根预制管柱1；两个桩基3的顶部均设有扩大桩头2；所述预制管柱1设在地面上；两根预制管柱1的底部分别与两个扩大桩头2连接，两根预制管柱1的顶部用于与主梁5的底板固定连接；两根预制管柱1之间通过连接系4连接。本实施例的桥墩通过预制管柱1和连接系4形成桁架结构，两根竖向的预制管柱1为承力结构，预制管柱1间设置连接系4以保证桥墩整体稳定，避免了大量现场现浇混凝土的施工程序，大大缩短了施工工期；同时在满足结构受力的前提下采用桁架结构使桥墩轻型化、构造简洁化，便于运输和安装。作为一种实现方式，如图3和图4所示，所述预制管柱1的顶部通过墩顶端板8密封，所述墩顶端板8用于与主梁5的底板固定连接，所述预制管柱1与所述墩顶端板8连接，并通过墩顶加劲牛腿9加劲。这种实现方式适用于主梁5为钢主梁时，通过墩顶端板8将预制管柱1的顶部密封后，可以通过焊接将墩顶端板8与钢主梁的底板焊接固定，也可以通过高强螺栓将墩顶端板8与钢主梁的底板固定，在所述墩顶端板8上设置第一螺栓孔，在钢主梁的底板上对应第一螺栓孔的位置处预埋第一螺栓10，通过第一螺栓10穿过对应的第一螺栓孔将主梁5与预制管柱1固定；且墩顶端板8与预制管柱1通过墩顶加劲牛腿9加固。作为另一种实现方式，如图5和图6所示，所述预制管柱1的顶部用于与主梁5底板上预埋的预埋钢管7固定连接。这种实现方式适用于主梁5为混凝土主梁时，在混凝土主梁上的底板上对应两根预制管柱1的位置预埋有预埋钢管7，墩顶段就位后通过预埋钢管7与预制管柱1的顶部焊接或者栓接固定，无需设置支座。本实施例的桥墩的预制管柱1的顶部可与主梁的底板或预埋钢管通过焊接或螺栓连接，省去支座安装，避免了支座等易损部位。作为一种实施方式，如图7所示，所述预制管柱1的底部通过墩底端板11密封，所述墩底端板11与所述扩大桩头2的顶部连接，所述预制管柱1与所述墩底端板11连接，通过墩底加劲牛腿12加劲。更进一步地，所述扩大桩头2上预埋有第二螺栓13，所述墩底端板11上对应所述第二螺栓13的位置设有第二螺栓孔，通过所述第二螺栓13穿过对应的第二螺栓孔将所述墩底端板11与所述扩大桩头2固定。在桩基3施工完毕后，施工桩顶扩大桩头3，扩大桩头3的顶部预埋第二螺栓13，第二螺栓13位置与墩底端板11上预留的第二螺栓孔一一对应，通过第二螺栓13将墩底段103与桩基3连为一体，第二螺栓13可以采用M30地脚螺栓。作为另一种实施方式，所述扩大桩头2的顶部预埋有预埋钢管，所述预制管柱1的底部与所述扩大桩头2上的预埋钢管焊接固定。本实施例的预制管柱1的底部可通过墩底端板11与扩大桩头2连接，也可以通过与扩大桩头2上的预埋钢管焊接固定，无需专门开挖承台，节约土地使用。进一步地，所述预制管柱1包括墩顶段101、墩底段103以及设置于所述墩顶段101和所述墩底段103之间的若干中间段102，所述墩顶段101与主梁5的底板连接，所述墩底段103与扩大桩头2连接。本实施例中的预制管柱1为工厂制造，并根据运输条件以及现场施工条件合理划分节段，预制管柱1的各节段以及连接系4的各连接钢管401在工厂预制完成后根据施工组织安排依次运输至施工现场进行拼装连接，减少桥墩纵向钢筋的连接以及对既有交通的干扰。进一步地，所述连接系4包括多根连接钢管401，各所述连接钢管401的两端分别与两根预制管柱1连接。如图8所示，多根连接钢管401呈Z形排布；如图9所示，多根连接钢管401呈X形排布；如图10所示，多根连接钢管401呈V形排布；如图11所示，多根连接钢管401呈一字型排布；多根连接钢管401可以采用以上的布置形式或者其他布置形式，进一步提高两根预制管柱1之间的稳定性。本实施例中的预制管柱1和连接钢管401可以采用圆形钢管或者方形钢管，墩顶端板8和墩底端板11可与预制管柱1的形状相同。进一步地，本实施例的预制管柱1中可以不灌注混凝土，也可以灌注混凝土。作为优选的实施方式，所述预制管柱1中灌注有混凝土，形成钢管混凝土结构以增强桥墩承载能力；可以预制管柱1上沿竖直方向设置多个出浆孔和多个灌注孔，出浆孔与灌注孔对应设置，且相对应的出浆孔位于灌注孔的上方；具体施工方法为：在预制管柱1与桩基3连为一体后，现场通过灌注孔向预制管柱1内灌注混凝土，混凝土的初凝时间应满足钢管混凝土泵送到顶的时间要求，待混凝土达到设计强度后，预制管柱1的顶端可通过墩顶端板8焊接封闭，并与主梁5连接。进一步地，所述桩基3和所述扩大桩头2可均设置于地面以下，本实施例的且预制管柱的底部通过扩大桩头与桩基连为一体，尤其对于软弱地基无需专门开挖承台。设置于主梁5端部的预制管柱1与与其相邻的主梁5端部的预制管柱1通过同一个扩大桩头2和同一个桩基3连接。如图2所示，相邻的两个主梁5之间有梁缝6，梁缝6的两侧的主梁5的边缘位置处分别对应设有本实施例提供的桥墩进行支撑，每个桥墩对应两个预制管柱1，每个桥墩的一个预制管柱1与另一桥墩的一个预制管柱1共用同一个扩大桩头2和同一个桩基3，进一步提高主梁5之间的拼装稳定性。本实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩可应用于城市桥梁、城际铁路、轨道交通中，可避免大量现场现浇混凝土的施工程序，并具有装配化施工、节约用地、节省工程量，经济性好等诸多优点，克服了传统混凝土桥墩施工现场需搭设大量支架和模板，安全风险大，现场作业需大量劳动力，施工效率低，施工周期长，对既有道路交通影响大，社会影响面大，文明施工难以满足社会公众要求等缺点。在合理的墩高范围内采用本实施例提供的桁架式预制管柱拼装桥墩，受力明确，节约土地使用，可减少对既有交通的干扰，外观和内在质量均得到了保障和提高，在环保、经济上具有显著优势。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。

权利要求：1.一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：包括两个桩基和沿主梁宽度方向间隔设置的两根预制管柱；两个桩基的顶部均设有扩大桩头；两根预制管柱的底部分别与两个扩大桩头连接，两根预制管柱的顶部用于与主梁固定连接；两根预制管柱之间通过连接系连接。2.如权利要求1所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述预制管柱的顶部通过墩顶端板密封，所述墩顶端板用于与主梁的底板固定连接，所述预制管柱与所述墩顶端板连接，并通过墩顶加劲牛腿加劲。3.如权利要求2所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述墩顶端板上设有用于供主梁底板上预埋的第一螺栓穿过的第一螺栓孔。4.如权利要求1所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述预制管柱的顶部用于与主梁底板上预埋的预埋钢管固定连接。5.如权利要求1-4任一项所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述预制管柱的底部通过墩底端板密封，所述墩底端板与所述扩大桩头的顶部连接，所述预制管柱与所述墩底端板连接，并通过墩底加劲牛腿加劲。6.如权利要求5所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述扩大桩头上预埋有第二螺栓，所述墩底端板上对应所述第二螺栓的位置设有第二螺栓孔，通过所述第二螺栓穿过对应的第二螺栓孔将所述墩底端板与所述扩大桩头固定。7.如权利要求1-4任一项所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述扩大桩头的顶部预埋有预埋钢管，所述预制管柱的底部与所述扩大桩头上的预埋钢管固定连接。8.如权利要求1所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述预制管柱包括墩顶段、墩底段以及设置于所述墩顶段和所述墩底段之间的若干中间段，所述墩顶段与主梁的底板连接，所述墩底段与扩大桩头连接。9.如权利要求1所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述连接系包括多根连接钢管，各所述连接钢管的两端分别与两根预制管柱连接。10.如权利要求1所述的一种桁架式预制管柱拼装桥墩，其特征在于：所述预制管柱中灌注有混凝土。

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