一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法。


背景技术：

2.随着我国城市化进程的不断推进，交通拥堵问题日益突出，逐渐成为影响城市化发展的关键因素，建筑工业化发展带来的建筑装配式发展方向，城市桥梁作为解决我国交通拥堵问题的首选方案，在国内大中小城市得到了广泛的应用，随着预制装配技术的发展，装配式墩柱以及系梁也逐渐应用于桥梁施工中，装配式墩柱可进行工厂化、标准化预制，具有质量可控、施工速度快、不受施工环境影响等优点。
3.桥墩采用桩基础，单幅设两根墩柱，两根墩柱之间设置一道桩间系梁，桩间系梁是改善柱子及桩受力的结构，使桩或墩的整体刚度加强，位于墩柱中间高度位置的桩间系梁称中系梁，位于墩柱下端且被回填土覆盖的桩间系梁则称为中系梁。
4.目前中系梁施工方式主要有两种方式，一是传统现浇式，主要以人工绑扎钢筋、现场浇筑混凝土为主，其安全性能高，整体性好，但是施工时各个步骤均需搭设大量的支护湿接外壳，外观质量不易控制且施工周期长，对城市交通影响很大；二是预制装配式中系梁，将混凝土梁、板、柱等构件在工厂浇注生产，然后运至工程现场组装成型，其施工速度快且形态美观，但是在中系梁与墩柱连接时，由于现有预制中系梁全部由混凝土浇筑成型后运输，重量过大，需要超常规的大型设备进行起吊，施工难度高，对现场的场地硬化要求高，进而整体推高了施工成本，对于交通条件较差的山区，因为大型构件运输、大型设备进场困难，也因此在限制了预制装配式中系梁在山区桥梁中的应用，且传统方式中，预制中系梁与墩柱之间承接结构的连接通常采用钢筋直连以及压胶的方式连接，导致连接段的抗剪切性能不佳，抗震能力弱，装配完成后的整体性能相较于现场浇筑施工存在不足。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其解决了现有的装配式中系梁自重较大，装卸以及装配困难，适用场景较少以及连接装配后，其抗剪切性能以及抗震性能较弱等问题。
6.本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，包括以下步骤：
7.s1、浇筑两侧的下墩柱，待下墩柱硬化后，吊装预制中系梁至两侧的下墩柱之间，并使预制中系梁两端的连接支架分别位于两侧下墩柱的上方；
8.s2、架设连接支架，连接支架包括对称设置的若干个主腹板，相邻的两个主腹板之间通过隔板连接，对应下墩柱顶面嵌入设置的承重块处固定主腹板和从腹板；
9.s3、吊装上墩柱至连接支架的上方，并使上墩柱底面嵌入设置的若干个承重块分别与对应位置处的主腹板和从腹板固定连接；
10.s4、下墩柱以及上墩柱内部根据墩柱的钢筋设计要求设置多根环向筋，并环向等距设置多根与环向筋焊接的内嵌钢筋，内嵌钢筋竖向布置且其上端向上延伸并连接有螺纹套筒一，上下一一对应的两个螺纹套筒一之间通过外露钢筋连接；
11.s5、主腹板自上而下间隔开设有多个箍筋孔，在连接支架的外部周向布置有缠绕钢筋，缠绕钢筋呈螺旋状结构，缠绕钢筋自上而下依次穿过多个箍筋孔并与外露钢筋焊接固定；
12.s6、预制中系梁预先在其内部沿其长度方向浇筑有系梁钢筋，系梁钢筋由u形分布的立面主筋和平铺排列的平面主筋组成，u形分布的立面主筋的开口朝上，其中，平面主筋位于u形排列的立面主筋的开口处，且立面主筋延伸至下墩柱的正上方，在上墩柱、外露钢筋和缠绕钢筋的施工结束后，通过钢筋以及螺纹套筒二延伸平面主筋的长度，使平面主筋的末端在延长后也延伸至上墩柱的正下方；
13.s7、在连接支架的外部布置湿接外壳，湿接外壳将下墩柱、上墩柱以及预制中系梁之间围成的空腔完全密封，随后通过上墩柱中部开设的通孔向下浇筑混凝土并填充空腔，待混凝土凝固硬化后，拆除湿接外壳，完成装配式墩柱的中系梁施工作业。
14.进一步在于，下墩柱的顶面和上墩柱的顶面对应承重块的位置分别开设有安装槽，安装槽的尺寸与承重块相匹配。
15.进一步在于，s1步骤中，预制中系梁两端处的断面呈矩形结构，其中间位置的断面呈工字形结构。
16.进一步在于，s2步骤中，隔板与主腹板之间为轴对称的几何图形经法向拉伸后的立体结构。
17.进一步在于，s2步骤中，从腹板倾斜布置，且从腹板的倾斜方向朝向所述上墩柱和所述下墩柱的轴心。
18.进一步在于，s2步骤中，主腹板和所述从腹板均开设有若干个操作孔。
19.进一步在于，从腹板倾斜延伸至预制中系梁内部并与系梁钢筋焊接固定。
20.进一步在于，s6步骤中，螺纹套筒二预埋至上墩柱内部，平铺排列的若干个平面主筋通过钢筋与螺纹套筒二连接。
21.进一步在于，s7步骤中，湿接外壳由uhpc材质制成。
22.进一步在于，钢筋在延伸过程中与连接支架相互错位。
23.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
24.相较于传统技术方案，本方法的优点在于大幅降低了装配时预制中系梁的重量，便于运输、吊装，便于在山区及交通不便区域推广应用，连接支架在减轻预制中系梁重量的同时，还改善了上、下墩柱以及预制中系梁之间的连接方式，上墩柱与下墩柱之间上、下受力可靠，系梁钢筋的特殊结构以及施工方式，也使得预制中系梁与上、下墩柱的联系更加紧密，并通过螺旋结构的缠绕钢筋连接外露钢筋，进一步增加抗剪能力，使预制中系梁的抗剪切性能以及抗震性能得到稳定提升。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，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他相关的附图。
26.图1为本发明提供的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法的施工流程图；
27.图2为本发明中单侧预制中系梁与上、下墩柱装配组合后的主视图；
28.图3为本发明中下墩柱的立体结构示意图；
29.图4为图2中预制中系梁在a-a处的剖面图；
30.图5为图2中预制中系梁在b-b处的剖面图；
31.图6为本发明中预制中系梁的钢筋剖面图；
32.图7为图6中预制中系梁在c-c处的钢筋剖面图；
33.图8为图6中预制中系梁在d-d处的钢筋剖面图；
34.图9为图6的俯视图；
35.图10为本发明中预制中系梁与上、下墩柱装配组合后的俯视图；
36.图11为图10中e处的局部放大图；
37.图12为本发明中连接支架、上墩柱和下墩柱的主视图；
38.图13为本发明中在连接支架外部架设外露钢筋后的主视图；
39.图14为本发明中在连接支架外部架设缠绕钢筋后的主视图。
40.图标：1、下墩柱；2、内嵌钢筋；21、螺纹套筒一；22、安装槽；23、承重块；3、上墩柱；4、预制中系梁；41、系梁钢筋；411、立面主筋；412、平面主筋；413、螺纹套筒二；5、主腹板；51、从腹板；52、隔板；53、操作孔；54、箍筋孔；6、外露钢筋；7、缠绕钢筋；8、湿接外壳。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.如图1所示，一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，包括以下步骤：
44.s1、浇筑两侧的下墩柱1，待下墩柱1硬化后，确认两个下墩柱1之间的距离，根据得知的间距在预制场内制定预制中系梁4的长度，吊装预制中系梁4至两侧的下墩柱1之间，如图2和图12所示，图中所展示的仅为一侧预制中系梁4装配后的结构，使预制中系梁4两端的连接支架分别位于两侧下墩柱1的上方；
45.s2、安装连接支架，如图6、图10和图11所示，连接支架包括对称设置的若干个主腹板5，相邻的两个主腹板5之间通过隔板52连接，本技术方案中，主腹板5和两个隔板52围成矩形，主腹板5靠近预制中系梁4的一端连接有从腹板51，从腹板51与主腹板5为一体式结构，从腹板51延伸至预制中系梁4内部并与系梁钢筋41焊接固定，这可以有效增加连接支架与预制中系梁4的连接强度；
46.本技术方案中，连接支架的俯视图是成轴对称的几何图形，该几何图形经法向拉伸后形成的立体结构就是连接支架，其他图形还包括三角形、菱形等多种形状。
47.本技术方案中，从腹板51倾斜布置，且从腹板51的倾斜方向朝向上墩柱3和下墩柱1的轴心。
48.s3、如图2所示，吊装上墩柱3至连接支架的上方，如图3所示，上墩柱3的底面和下墩柱1的顶面均开设有若干个安装槽22，安装槽22内固定有承重块23，且安装槽22的尺寸与承重块23相匹配，使上墩柱3底面嵌入设置的承重块23以及下墩柱1顶面嵌入设置的承重块23分别与对应位置处的主腹板5和从腹板51固定连接，完成对连接支架的固定；
49.本技术方案中，如图1、图4和图5所示，预制中系梁4两端处的断面呈矩形结构，其中间位置的断面呈工字形结构，两种结构之间存在渐进衔接段，这样做可以在不降低整体强度的同时节省材料，并提高抗拉强度以及抗震能力。
50.s4、如图3和图13所示，本技术方案中，下墩柱1以及上墩柱3内部根据墩柱的钢筋设计要求设置多根环向筋，并环向等距设置多根与环向筋焊接的内嵌钢筋2，内嵌钢筋2竖向布置且其上端向上延伸并连接有螺纹套筒一21，上下一一对应的两个螺纹套筒一21之间通过外露钢筋6连接；
51.本技术方案中，内嵌钢筋2呈内外两圈环状分布，与之对应的外露钢筋6也呈内外两圈分布，若干个外露钢筋6以下墩柱1和上墩柱3的轴线为中心点共围成两圈。
52.s5、如图12和图14所示，主腹板5自上而下间隔开设有多个箍筋孔54，在连接支架的外部周向布置有缠绕钢筋7，内圈的多个外露钢筋6之间以及外圈的多个外露钢筋6分别通过缠绕钢筋7连接固定，缠绕钢筋7呈螺旋状结构，缠绕钢筋7自上而下依次穿过主腹板5上的多个箍筋孔54并分别与内外圈的多个外露钢筋6连接，连接方式可以采用焊接以及钢丝捆绑，相较于传统的混凝土墩柱压胶连接，这样的连接方式极大的提升了预制中系梁4成型后的抗剪切性能以及抗震性能，且施工方便，效率高；
53.s6、如图6、图7和图8所示，预制中系梁4预先在其内部沿其长度方向浇筑有系梁钢筋41，系梁钢筋41由u形分布的立面主筋411和平铺排列的平面主筋412组成，u形分布的立面主筋411的开口朝上，其中，平面主筋412位于u形排列的立面主筋411的开口处，如图6和图7所示，在预制中系梁4钢筋剖面图的端部看，立面主筋411和平面主筋412组成矩形排列，而当立面主筋411继续向外延伸至下墩柱1上方并与下墩柱1的轴线重合交叠时，此时立面主筋411延伸至下墩柱1的正上方，如图8所示，此时从钢筋剖面图上看，由于平面主筋412的长度保持不变，剖面图上仅有u形分布的立面主筋411，这样做可以在下墩柱1的上方留出缺口，有利于后续架设上墩柱3，当连接支架以及上墩柱3架设完毕、外露钢筋6和缠绕钢筋7施工结束后，可以进行平面主筋412的恢复作业，加强预制中系梁4与下墩柱1、连接支架以及上墩柱3的连接强度；
54.如图9所示，在上墩柱3内预埋螺纹套筒二413，通过钢筋连接螺纹套筒二413以及平面主筋412，从而延伸平面主筋412的长度，使平面主筋412的末端在延长后也延伸至上墩柱3的正下方，这在后续浇筑时，可以增强预制中系梁4与上墩柱3之间的连接强度，提升预制中系梁4在安装成型后的抗拉强度以及抗震能力，增进预制中系梁4的整体质量，且钢筋在延伸过程中与连接支架相互错位；
55.s7、如图2和图14所示，在连接支架的外部布置湿接外壳8，湿接外壳8由uhpc材质
制成，湿接外壳8抱合在上墩柱3、预制中系梁4以及下墩柱1之间的空腔处，三者的边沿对应湿接外壳8的位置均开设有卡槽，实现湿接外壳8的拼合组装，随后可以从上墩柱3的通孔向腔体内浇筑混凝土，直至混凝土填实下墩柱1、上墩柱3以及连接支架内部的空隙，待混凝土硬化后，可以拆除湿接外壳8，完成装配式墩柱的中系梁施工作业。
56.本技术方案中，使用uhpc湿接外壳8封闭上下墩柱之间的腔体，与预制中系梁4连接更加紧密，在建造时施工工期短，施工难度降低，同时受力可靠，提升抗剪切性能以及抗震性能。
57.本技术方案中，主腹板5和从腹板51均开设有若干个操作孔53，操作孔53有利于减轻主腹板5和从腹板51的重量，这样做可以在不降低整体强度的同时节省材料，并提高主腹板5和从腹板51的抗拉强度以及抗震能力，此外，在后期浇筑混凝土时，操作孔53可以使混凝土完全包裹连接支架的各个面，使混凝土与连接支架交融更紧密。
58.本技术方案中，在湿接外壳8安装时，先在连接支架上等角度径向布置有多个螺杆，使螺杆穿过湿接外壳8，当湿接外壳8与下墩柱1、上墩柱3以及预制中系梁4的表面紧密贴合后，使用螺帽与螺杆丝接并最终锁紧湿接外壳8，完成固定，避免湿接外壳8因为内部混凝土的硬化涨大而与上、下墩柱还有预制中系梁4意外分离。
59.本施工方法的优点在于大幅降低了装配时预制中系梁4的重量，便于运输、吊装，连接支架在减轻预制中系梁4重量的同时，还改善了上、下墩柱以及预制中系梁4之间的连接方式，预埋的螺纹套筒二413这一特殊结构以及施工方式，也使得预制中系梁4与上、下墩柱的联系更加紧密，并通过螺旋结构的缠绕钢筋7连接外露钢筋6，进一步增加抗剪能力，使预制中系梁4的抗剪切性能以及抗震性能得到稳定提升。
60.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

技术特征：
1.一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、浇筑两侧的下墩柱(1)，待下墩柱(1)硬化后，吊装预制中系梁(4)至两侧的下墩柱(1)之间，并使预制中系梁(4)两端的连接支架分别位于两侧下墩柱(1)的上方；s2、架设连接支架，连接支架包括对称设置的若干个主腹板(5)，相邻的两个主腹板(5)之间通过隔板(52)连接，对应下墩柱(1)顶面嵌入设置的承重块(23)处固定主腹板(5)和从腹板(51)；s3、吊装上墩柱(3)至连接支架的上方，并使上墩柱(3)底面嵌入设置的若干个承重块(23)分别与对应位置处的主腹板(5)和从腹板(51)固定连接；s4、下墩柱(1)以及上墩柱(3)内部根据墩柱的钢筋设计要求设置多根环向筋，并环向等距设置多根与环向筋焊接的内嵌钢筋(2)，内嵌钢筋(2)竖向布置且其上端向上延伸并连接有螺纹套筒一(21)，上下一一对应的两个螺纹套筒一(21)之间通过外露钢筋(6)连接；s5、主腹板(5)自上而下间隔开设有多个箍筋孔(54)，在连接支架的外部周向布置有缠绕钢筋(7)，缠绕钢筋(7)呈螺旋状结构，缠绕钢筋(7)自上而下依次穿过多个箍筋孔(54)并与外露钢筋(6)焊接固定；s6、预制中系梁(4)预先在其内部沿其长度方向浇筑有系梁钢筋(41)，系梁钢筋(41)由u形分布的立面主筋(411)和平铺排列的平面主筋(412)组成，u形分布的立面主筋(411)的开口朝上，其中，平面主筋(412)位于u形排列的立面主筋(411)的开口处，且立面主筋(411)延伸至下墩柱(1)的正上方，在上墩柱(3)、外露钢筋(6)和缠绕钢筋(7)的施工结束后，通过钢筋以及螺纹套筒二(413)延伸平面主筋(412)的长度，使平面主筋(412)的末端在延长后也延伸至上墩柱(3)的正下方；s7、在连接支架的外部布置湿接外壳(8)，湿接外壳(8)将下墩柱(1)、上墩柱(3)以及预制中系梁(4)之间围成的空腔完全密封，随后通过上墩柱(3)中部开设的通孔向下浇筑混凝土并填充空腔，待混凝土凝固硬化后，拆除湿接外壳(8)，完成装配式墩柱的中系梁施工作业。2.根据权利要求1所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，下墩柱(1)的顶面和上墩柱(3)的顶面对应承重块(23)的位置分别开设有安装槽(22)，安装槽(22)的尺寸与承重块(23)相匹配。3.根据权利要求1所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，s1步骤中，预制中系梁(4)两端处的断面呈矩形结构，其中间位置的断面呈工字形结构。4.根据权利要求1所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，s2步骤中，隔板(52)与主腹板(5)之间为轴对称的几何图形经法向拉伸后的立体结构。5.根据权利要求1所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，s2步骤中，从腹板(51)倾斜布置，且从腹板(51)的倾斜方向朝向所述上墩柱(3)和所述下墩柱(1)的轴心。6.根据权利要求1所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，s2步骤中，主腹板(5)和所述从腹板(51)均开设有若干个操作孔(53)。7.根据权利要求5所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，从腹板(51)倾斜延伸至预制中系梁(4)内部并与系梁钢筋(41)焊接固定。8.根据权利要求1所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，s6步骤
中，螺纹套筒二(413)预埋至上墩柱(3)内部，平铺排列的若干个平面主筋(412)通过钢筋与螺纹套筒二(413)连接。9.根据权利要求1所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，s7步骤中，湿接外壳(8)由uhpc材质制成。10.根据权利要求8所述的一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，其特征在于，钢筋在延伸过程中与连接支架相互错位。

技术总结
本发明提供了一种装配式墩柱的中系梁连接施工方法，包括以下步骤：浇筑两侧的下墩柱，待下墩柱硬化后，吊装预制中系梁至两侧的下墩柱之间，架设连接支架，并吊装上墩柱至连接支架的上方，预制中系梁预先在其内部沿其长度方向浇筑有系梁钢筋，系梁钢筋由U形分布的立面主筋和平铺排列的平面主筋组成，U形分布的立面主筋的开口朝上。相较于传统技术方案，本方法的优点在于大幅降低了装配时预制中系梁的重量，便于运输、吊装，改善了上、下墩柱以及预制中系梁之间的连接方式，上墩柱与下墩柱之间上、下受力可靠，并通过螺旋结构的缠绕钢筋连接外露钢筋，进一步增加抗剪能力，使预制中系梁的抗剪切性能以及抗震性能得到稳定提升。梁的抗剪切性能以及抗震性能得到稳定提升。梁的抗剪切性能以及抗震性能得到稳定提升。


技术研发人员：罗红 代峻儒 刘德兴 刘柳先 李惠翔 彭俊文 郭亚文 张雪松 任剑 袁李刚 张菂 张靖 莫诎
受保护的技术使用者：四川交建城投建设有限公司 四川华麟盛建设工程有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/25