一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩

1.本发明涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩。


背景技术：

2.在预制拼装桥墩与盖梁或基础的连接中，承插式连接由于施工容差大，抗震性能好，施工速度快，被认为是最具有发展潜力的连接方式之一。传统的承插式连接是将预制桥墩一端插入相接构件的预留孔内，插入长度一般为预制桥墩截面尺寸的0.7～2.0倍，通过浇筑混凝土或其他灌浆材料(不低于预制构件混凝土强度)填实预留孔内间隙，使构件连接成整体的连接构造。盖梁内的承插孔不允许纵筋穿过，挤压了纵筋布置的空间，而仅在承插孔两侧布置纵筋又导致纵筋过于密集；此外，开孔后的盖梁或基础抗冲切的有效深度减小，冲切承载力下降，且地震下有可能出现翘起剪切破坏这一新的破坏形式，其传力机制复杂，尚无可借鉴的设计理论。
3.储根法在“整体预制桥梁墩柱后浇杯口法安装施工技术”中，在预制空心墩柱底部设置钢护筒并在外围布设剪力钉，在承台预留杯口钢筋，外侧支模浇筑混凝土形成杯口式墩壁，将剪力钉分为预制墩内、杯口内两端，两端直接采用直螺纹套筒连接。该“整体预制桥梁墩柱后浇杯口法”期望通过剪力钉的设置提高桥墩与杯口间的剪力传递效率，以可靠承担弯矩，减小桥墩承插深度，但试验研究表明杯口设计由桥墩对杯口顶部侧向压力导致的杯口顶部箍筋屈服控制，故提高杯口配箍率或在杯口外设置护筒能显著增加杯口抗弯承载力。
4.为实现上述目标，亟需一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，该预制拼装桥墩设置为外附杯口型，与下部结构承插式连接，施工容差大，施工速度快，冲切承载力高，同时便于设计。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.本发明的目的是提供一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，所述外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩与下部结构连接；所述外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩包括预制桥墩、杯口组件；所述杯口组件包括杯口箍筋、杯口混凝土；所述下部结构上设有杯口纵筋；所述杯口箍筋绑扎于预制桥墩周向；所述杯口纵筋通过杯口箍筋定位；所述杯口纵筋的上端设于外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩中，下端固定于下部结构中；所述杯口混凝土浇筑于预制桥墩周向，浇筑后的杯口混凝土为杯口型；所述预制桥墩包括承插段；所述预制桥墩的承插段设置剪力键齿或表面粗糙处理，以保证竖向剪力可靠传递至杯口混凝土；所述预制桥墩中设有桥墩纵筋；所述杯口组件的高度应大于桥墩纵筋和杯口纵筋的最
小锚固长度。
8.进一步地，所述预制桥墩中还设有桥墩箍筋。
9.进一步地，所述杯口组件还包括用于横向约束的杯口护筒；所述杯口混凝土浇筑于杯口护筒上。
10.进一步地，所述杯口护筒为钢套管、纤维增强复合材料(frp,fiber reinforced polymer)套管或镀锌波纹钢管。
11.进一步地，所述下部结构为盖梁或基础。
12.进一步地，所述基础为扩大基础或桩基承台。
13.进一步地，所述杯口混凝土为早强混凝土。
14.进一步地，所述杯口混凝土为高强混凝土、超高性能混凝土(uhpc)或纤维水泥基复合材料(ecc混凝土)，以缩短桥墩纵筋的锚固长度，减小预制桥墩的承插深度。
15.进一步地，所述预制桥墩横截面为多边形、圆形、圆端矩形中的一种，所述多边形包括矩形等。
16.进一步地，所述预制桥墩为单节段或多节段预制墩。
17.进一步地，所述预制桥墩为实心桥墩或空心桥墩。
18.进一步地，所述杯口纵筋和桥墩纵筋端部设置锚固板以减小锚固长度，进而缩小预制桥墩的承插深度。
19.进一步地，当所述外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩与下部结构连接时，首先绑扎杯口箍筋为下部结构上的预留杯口纵筋定位，而后套入杯口护筒，在预制桥墩吊装到位后浇筑杯口混凝土。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
21.1)本发明的外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，由于杯口混凝土在预制桥墩吊装到位后再浇筑，使得构件拼接的施工容差远大于传统的内嵌型承插式连接。
22.2)本发明的外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，采用外附杯口型的承插式连接，不会减小扩大基础、桩基承台或盖梁的有效高度，不影响冲切承载力。
23.3)本发明的外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，杯口护筒可作为杯口混凝土浇筑的外模，便于施工。
24.4)本发明的外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，外附杯口型承插的传力机制明确，其设计方法可借鉴桩柱式桥墩与桩基连接的研究成果。
附图说明
25.图1为实施例1外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩示意图。
26.图2为实施例1预制拼装桥墩与桩基承台连接示意图。
27.图3为实施例2外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩示意图。
28.图4为实施例2预制拼装桥墩与桩基承台连接示意图。
29.图5为实施例3外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩示意图。
30.图6为实施例3预制拼装桥墩与桩基承台连接示意图。
31.图中标号：
32.1为预制桥墩，2为杯口箍筋，3为杯口纵筋，4为杯口混凝土，5为杯口护筒，6为承
台，7为桩基，8为填芯混凝土，9为桥墩纵筋，10为桥墩箍筋。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
34.本发明提出了一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，包括预制桥墩1，杯口箍筋2，杯口纵筋3，杯口混凝土4和用于横向约束的杯口护筒5。当预制桥墩1与盖梁、扩大基础或桩基承台连接时，首先绑扎杯口箍筋2为基础或盖梁上的预留杯口纵筋3定位，而后套入杯口护筒5，在预制桥墩1吊装到位后浇筑杯口混凝土4。杯口混凝土4宜采用早强混凝土，以加快施工速度；杯口的高度应大于桥墩纵筋9和杯口纵筋3的最小锚固长度；预制桥墩1的承插段可以通过设置剪力键齿或表面粗糙处理以保证竖向剪力可靠传递至杯口混凝土4。
35.实施例1
36.如图1～2所示，本实施例提供一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，包括实心矩形截面预制桥墩1，杯口箍筋2，杯口纵筋3，杯口混凝土4和用于横向约束的杯口护筒5。
37.预制桥墩1内设有桥墩纵筋9和桥墩箍筋10。
38.预制桥墩1与桩基承台连接，其中基桩承台包括承台6，桩基7，承台6固定于桩基7上。
39.当预制桥墩1与承台6连接时，首先绑扎杯口箍筋2为承台6上的预留杯口纵筋3定位，而后套入杯口护筒5，在预制桥墩1吊装到位后浇筑杯口混凝土4。杯口护筒5采用frp套管，具有强度高，耐腐蚀的特点。
40.其中，杯口混凝土4为早强超高性能混凝土，立方体抗压强度100mpa。
41.实施例2
42.与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中预制桥墩1截面为空心圆形，且杯口护筒5采用镀锌金属波纹管。具体为：请参见图3-4所示，预制桥墩1为内置金属波纹管的空心桥墩，为减小预制桥墩1的承插深度，在承台预留部分杯口纵筋3伸入空心桥墩内部并后浇填芯混凝土8，同时加强拼缝位置的抗弯承载力。
43.实施例3
44.与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中预制桥墩1截面为实心圆形，且取消了杯口护筒5的设置，杯口的环向约束由杯口箍筋2提供。具体为：请参见图5-6所示，杯口顶部由于预制桥墩1承插段与杯口的挤压，杯口顶部箍筋2应力更大，因此杯口箍筋2在顶部加密布置。
45.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩与下部结构连接；所述外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩包括预制桥墩(1)、杯口组件；所述杯口组件包括杯口箍筋(2)、杯口混凝土(4)；所述下部结构上设有杯口纵筋(3)；所述杯口箍筋(2)绑扎于预制桥墩(1)周向；所述杯口纵筋(3)通过杯口箍筋(2)定位；所述杯口纵筋(3)的上端设于外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩中，下端固定于下部结构中；所述杯口混凝土(4)浇筑于预制桥墩(1)周向；所述预制桥墩(1)包括承插段；所述预制桥墩(1)的承插段设置剪力键齿或表面粗糙处理，以保证竖向剪力可靠传递至杯口混凝土(4)；所述预制桥墩(1)中设有桥墩纵筋(9)；所述杯口组件的高度大于桥墩纵筋(9)和杯口纵筋(3)的最小锚固长度。2.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述杯口组件还包括用于横向约束的杯口护筒(5)；所述杯口混凝土(4)浇筑于杯口护筒(5)上。3.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述杯口护筒(5)为钢套管、纤维增强复合材料套管或镀锌波纹钢管。4.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述下部结构为盖梁或基础。5.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述杯口混凝土(4)为早强混凝土。6.根据权利要求5所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述杯口混凝土(4)为高强混凝土、超高性能混凝土或纤维水泥基复合材料，以缩短桥墩纵筋的锚固长度，减小预制桥墩的承插深度。7.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述预制桥墩(1)横截面为多边形、圆形、圆端矩形中的一种。8.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述预制桥墩(1)为单节段或多节段预制墩。9.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述预制桥墩(1)为实心桥墩或空心桥墩。10.根据权利要求1所述的一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，其特征在于，所述杯口纵筋(3)和桥墩纵筋(9)端部设置锚固板以减小锚固长度，进而缩小预制桥墩的承插深度。

技术总结
本发明涉及一种外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩，外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩与下部结构连接；外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩包括预制桥墩、杯口组件；杯口组件包括杯口箍筋、杯口混凝土；下部结构上设有杯口纵筋；杯口箍筋绑扎于预制桥墩周向；杯口纵筋通过杯口箍筋定位；杯口纵筋的上端设于外附杯口型承插式连接预制拼装桥墩中，下端固定于下部结构中；杯口混凝土浇筑于预制桥墩周向；预制桥墩的承插段设置剪力键齿或表面粗糙处理，以保证竖向剪力可靠传递至杯口混凝土；杯口组件的高度应大于桥墩纵筋和杯口纵筋的最小锚固长度。与现有技术相比，本发明施工容差大，施工速度快，冲切承载力高，同时传力机制明确，便于推广和应用。于推广和应用。于推广和应用。


技术研发人员：张鹏辉 张霁颜 陈乐纯 钟海强 谢峰 吴成峻 高奇 侯力元 王志强
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/4