[发明专利]一种钢管混凝土壁式墩及其施工方法

说明书

本发明提供一种钢管混凝土壁式墩及其施工方法，包括预制壁板，预制壁板围成一上下开口的腔体，预制壁板内部间隔设置有多个横隔板，多个横隔板将预制壁板内部的腔体分隔成多个子腔体；横隔板至少一侧设置有加劲板，预制壁板的内壁上间隔设置有多个加劲板；加劲板上设置有多个预留孔；预制壁板、横隔板和加劲板形成的空腔内现浇混凝土。本发明预制壁板内壁上设置了加劲板，加劲板上设置有预留孔，使得浇筑混凝土后混凝土骨料与该加劲板上的预留孔紧密嵌合在一起，显著提高钢管与混凝土界面粘结强度，有效防止钢管与混凝土界面脱空；本发明还设置有横隔板并在横隔板上设置带有预留孔的加劲板，从而有效提高钢管对核心混凝土约束作用。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种钢管混凝土壁式墩及其施工方法。

背景技术

双向行驶的多车道高速公路、一级公路项目须设置中央分隔带，受路线等级、用地、绿化等因素限制，中央分隔带的宽度一般在1.1m-2.2m之间。对于上跨高速公路、一级公路的车行天桥、人行天桥、匝道桥，若主线车道数超过六车道，很难一孔跨越，需要在中央分隔带设置桥墩，从而降低桥梁技术难度，节约工程造价。国内现有包茂高速、青兰高速、京昆高速、福银高速、沪陕高速、西安绕城高速等多条高速公路跨线桥中，95％以上跨线桥处路基护栏为半刚性波形钢板护栏，90％以上跨线桥采用钢筯混凝土柱式桥墩，桥墩直径约1.4m～1.8m，使得75％以上的跨线桥墩与波形钢板护栏贴近，阻碍波形钢板的变形，不利于碰撞能量的吸收，甚至波形钢板护栏在桥墩处断开或侵入建筑限界。根据交通运输部2017年11月27日颁布、2018年1月1日开始实施的《公路交通安全设施设计规范》(JTG/T D81-2017)及《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)规定，新建公路项目在中央分隔带设置桥墩须满足护栏防护要求。按照此规定，对于2m宽的中央分隔带，主线设计车速为120km/h，若设置波形钢板护栏，中央分隔带处桥墩截面宽度不宜超过70cm。

桥梁工程师们开始思考新的解决方案，尽量不改变中央分隔带的宽度和跨线桥桥型，充分优化墩柱截面形式，使墩柱截面宽度尽可能减小至70cm以内是一种较为理想的解决方法。与钢筋混凝土桥墩相比，钢管混凝土桥墩截面尺寸可显著减小，钢管便于工厂预制，现场拼接，兼作模板，施工速度明显提高；截面形状及尺寸灵活多变，易于满足建筑造型需求。延性更好，抗震性能优越。

早在19世纪80年代，钢管混凝土作为桥墩被应用于桥梁工程中。钢管混凝土组合结构可以提高钢管的抗屈曲能力，使混凝土的破坏形式由脆性变为塑性，同时钢管的套箍作用可使混凝土处于侧向受压状态，成倍提高其抗压强度，使两者更好地共同发挥作用，有效地改善当今现浇钢筋混凝土结构圬工量大、外形笨重和易于开裂等缺点。近些年钢管混凝土组合结构在我国已有不少工程实例，四川省万县长江大桥、广东南海紫洞大桥、四川干海子特大桥等都表明钢管混凝土在桥梁工程领域的巨大优势。

钢管混凝土结构在桥梁工程的发展和应用过程中也遇到了一些问题。如受混凝土收缩徐变、日照温差等的影响，钢管混凝土界面粘结力容易被克服而脱粘，钢-混界面出现剪切滑移甚至脱空。而钢管混凝土核心混凝土截面脱空率大于2％时，构件的极限承载力降低达20％以上，钢管对核心混凝土的围压作用削弱甚至失效。此外，钢管混凝土用于组合体系桥梁的桥塔或桥墩时，外钢管的尺寸相对较大，仅依靠混凝土的支撑作用不足以延缓钢管局部屈曲。

发明内容

本发明的目的在于针对跨线桥桥墩截面尺寸及钢管混凝土防脱空等需要提供一种钢管混凝土壁式墩及其施工方法，显著提高钢管与混凝土界面粘结强度，有效防止钢管与混凝土界面脱空，并有效提高钢管对核心混凝土约束作用，提高套箍效应，改善组合工作性能。该发明的提出解决了中央分隔带或隔离带等空间受限时设置薄壁桥墩的技术难题，从而降低桥梁技术难度，节约工程造价。

本发明是通过以下技术方案来实现：