一种利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法

1.一种利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法，其特征在于:包括以下步骤: A，配置混凝土，具体工艺为: a，按如下重量份配比配备混凝土原材料:水泥300— 350份，I级粉煤灰190— 205份，细度模数为2.3—3的中砂765— 775份，连续级配的碎石900—910份，减水剂8—9份，水溶性钢纤维39— 40份，水180—185份； 其中，所述水溶性钢纤维的体积率为0.3% — 0.6%、钢纤维的等效直径为0.1 -0.3mm、长径比为40— 70、钢纤维的抗拉强度不低于100MPa ； b，制备自密实钢纤维混凝土:按a中所取得的碎石和中砂投料拌合均匀后，加入水泥和I级粉煤灰，拌合均匀后，逐渐向拌合物内加水，加入二分之一水量后，加入减水剂，再逐渐添加剩余二分之一水，直至拌合物均匀；最后投钢纤维，拌合均匀即可； B，预制桥墩节段:在平台上绑扎钢筋笼，以立模板浇筑的方式制备第一桥墩节段，自密实钢纤维混凝土浇筑时，不可使用振捣机具，避免钢纤维产生方向性，然后将预制桥墩节段养护至设计强度；以此类推，浇筑好其他节段，并做好编号标记； C，现场拼装:在既定位置浇筑承台，在承台上按照预先标记的顺序依次安装桥墩节段，张拉预应力形成整体墩柱。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤a中，按如下重量份配比配备混凝土原材料:水泥330份，I级粉煤灰200份，细度模数为2.3—3的中砂768份，连续级配的碎石902份，减水剂8.46份，水溶性钢纤维39.25份，水181.5份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述桥墩节段包括桥墩节段本体(I)，桥墩节段本体的顶部沿周向设置有短钢筋(2)，底部沿周向设置用于供短钢筋(2)插入限位的预留孔(3)，所述预留孔的孔直径大于短钢筋的直径；桥墩节段本体的一端设置剪力键(4)，另一端设置剪力键凹槽(5);所述桥墩节段本体沿周向设置多个轴向贯穿的预应力筋孔(6)。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:步骤C中，在承台底座上预埋短钢筋和剪力键凹槽，然后将第一桥墩节段底部的剪力键放入凹槽内，预埋短钢筋插入预留孔内，依次类推；全部就位后，将预应力筋(7)穿过预应力筋孔(6)进行预应力张拉和锚固。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述剪力键(4)的高度与剪力键凹槽(5)的深度相同，放入后对接吻合良好。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述桥墩节段本体(I)为空心结构。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤B中，为方便定位剪力键和短钢筋孔，第2节段以第I节段顶面为模板进行浇筑，其余类推。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤B中，在进行多节段制备过程中，将已经浇筑好的桥墩节段吊离，仅保留相邻的节段作为浇筑支撑平台即可。

一种利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及桥梁建筑施工领域，特别设计一种利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法。\n背景技术\n[0002]目前，桥梁下部结构采用的墩柱，多采用普通钢筋混凝土结构，由普通混凝土、钢筋组成。在施工时，需要在现场绑扎钢筋、设置模板、浇筑商品混凝土，经过养护后达到使用要求。现场作业要求较大的场地放置材料和模板，浇筑混凝土时，需人工振捣确保密实度，对钢筋密集接头部位浇筑往往欠密实，成品的钢混结构墩柱在受到弯矩作用时，易开裂，从而导致墩柱耐久性下降。为克服现有普通混凝土桥梁墩柱在作业面、施工条件受限时，施工成本高、成品质量欠稳定的不足。\n[0003] 为解决该问题，国内外开始采用节段预制拼装桥墩结构体系。节段预制拼装桥墩的结构体系是完全在预制场加工制作，现场采用干(胶接缝)或湿接缝形式连接，拼装完毕进行预应力张拉形成墩柱整体结构，最大程度减少了现场焊接及现场混凝土浇筑工作量，有益于质量控制，加快了施工进度，降低了对交通和周边环境的影响，符合环保节能低碳的经济增长方式主题。\n[0004] 但理论计算和实验证明:采用普通混凝土浇筑的干接缝节段拼装桥墩，如接头仅采用凹凸剪力键，在地震力作用下，表现出如下不足:1、桥墩节段接头部位容易出现撞击损坏，接头位置的混凝土剥落严重；2、桥墩整体的抗冲击性能、墩身耗能、节段间潜在塑性铰区域震后修复等动力性能欠佳，不宜用于地震频发区；3、成品墩柱表面混凝土容易开裂，耐久性有待提尚。\n[0005] 针对上诉不足，本发明提供了一种利用某种钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法，使其能克服上述技术缺陷。\n发明内容\n[0006] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法，采用自主研制的特种钢纤维自密实混凝土，在节段接缝间使用剪力键和短钢筋，所得的预制节段以及拼装后的墩身具有良好的动力性能，同时具有良好的耗能能力，可延迟节段间潜在塑性铰区混凝土的开裂，显著提高构件抗裂能力和耐久性，更好的保护节段构件及墩身的安全，可满足地震频发区等特殊地理环境对节段预制拼装桥墩的设计要求。\n[0007] 本发明的目的是通过以下技术手段解决的:一种利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法，包括以下步骤:\n[0008] A，配置混凝土，具体工艺为:\n[0009] a，按如下重量份配比配备混凝土原材料:水泥300—350份，I级粉煤灰190—205份，细度模数为2.3-3的中砂765— 775份，连续级配的碎石(是否有粒径要求？如果有，须写清楚范围)900—910份，减水剂8—9份，水溶性钢纤维39—40份，水180—185份；其中，所述水溶性钢纤维的体积率为0.3% — 0.6%、钢纤维的等效直径为0.1 — 0.3mm、长径比为40— 70、钢纤维的抗拉强度不低于100MPa ；\n[0010] b，制备自密实钢纤维混凝土:按a中所取得的碎石和中砂投料拌合均匀后，加入水泥和I级粉煤灰，拌合均匀后，逐渐向拌合物内加水，加入二分之一水量后，加入减水剂，再逐渐添加剩余二分之一水，直至拌合物均匀；最后投钢纤维，拌合均匀即可；\n[0011] B，预制桥墩节段:在平台上绑扎钢筋笼，以立模板浇筑的方式制备第一桥墩节段，自密实钢纤维混凝土浇筑时，不可使用振捣机具，避免钢纤维产生方向性，然后将预制桥墩节段养护至设计强度；以此类推，浇筑好其他节段，并做好编号标记；\n[0012] C，现场拼装:在既定位置浇筑承台，在承台上按照预先标记的顺序依次安装桥墩节段，张拉预应力形成整体墩柱，如有盖梁，可将其与承台、墩身一同张拉锚固。\n[0013] 进一步，步骤a中，按如下重量份配比配备混凝土原材料:水泥330份，I级粉煤灰200，份，细度模数为2.3—3的中砂768份，连续级配的碎石902份，减水剂8.46份，水溶性钢纤维39.25份，水181.5份。\n[0014] 进一步，所述桥墩节段包括桥墩节段本体，桥墩节段本体的顶部沿周向设置有短钢筋，底部沿周向设置用于供短钢筋插入限位的预留孔，所述预留孔的孔直径大于短钢筋的直径；桥墩节段本体的一端设置剪力键，另一端设置剪力键凹槽；所述桥墩节段本体沿周向设置多个轴向贯穿的预应力筋孔。\n[0015] 进一步，步骤C中，在承台底座上预埋短钢筋和剪力键凹槽，然后将第一桥墩节段底部的剪力键放入凹槽内，预埋短钢筋插入预留孔内，依次类推；全部就位后，将预应力筋穿过预应力筋孔进行预应力张拉和锚固。如有盖梁，盖梁与相邻桥墩节段间仅插单独的短钢筋即可。\n[0016] 进一步，所述剪力键的高度与剪力键凹槽的深度相同，放入后对接吻合良好。\n[0017] 进一步，所述桥墩节段本体为空心结构。\n[0018] 进一步，步骤B中，为方便定位剪力键和短钢筋孔，第2节段以第I节段顶面为模板进行浇筑，其余类推。\n[0019] 进一步，步骤B中，在进行多节段制备过程中，将已经浇筑好的桥墩节段吊离，仅保留相邻的节段作为浇筑支撑平台即可。\n[0020] 本发明的有益效果:本发明提供利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法，该墩柱既能保证施工浇筑质量，又可减少作业人工，而且可以明显提高桥梁的抗震性能。经过实际验证，效果显著:1、采用自主研制的特种钢纤维混凝土，通过桥墩力学及受力结构分析，结合反复实验，调整各原材料配比，用其制备的拼装桥墩节段综合力学性能优越，同等结构和同等尺寸条件下，接头部位的抗震性能是现有普通混凝土预制节段的2— 3倍；2、采用该结构的桥墩节段，使用剪力键进行限位，特别通过插短钢筋的接头方式进行预应力拼装，桥墩整体的抗冲击性能、墩身耗能、节段间潜在塑性铰区域震后修复等震区动力性能优越，可用于震区桥梁墩柱建设；3、采用此种钢纤维混凝土，成品墩柱表面混凝土不易开裂，耐久性好。\n附图说明\n[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。\n[0022]图1为本发明所述相邻桥墩节段的拼装结构示意图；\n[0023]图2为本发明所述桥墩节段的俯视结构示意图；\n[0024] 图3为本发明所述桥墩节段的仰视结构示意图。\n具体实施方式\n[0025] 以下将结合附图对本发明进行详细说明:\n[0026] 实施例1，一种利用钢纤维自密实混凝土制备拼装式桥梁墩柱的方法，包括以下步骤:\n[0027] A，配置混凝土，具体工艺为:\n[0028] a，按如下重量份配比配备混凝土原材料:水泥300kg，I级粉煤灰205kg，细度模数为2.3kg的中砂765kg，连续级配的碎石910kg，该连续级配的碎石的粒径根据钢筋间隙而定，依据规范取值即可；减水剂9kg，水溶性钢纤维39kg，水185kg ;其中，所述水溶性钢纤维的体积率为0.3%-0.6%、钢纤维的等效直径为0.1 - 0.3mm、长径比为40—70、钢纤维的抗拉强度不低于lOOOMPa。\n[0029] b，制备自密实钢纤维混凝土:按a中所取得的碎石和中砂投料拌合均匀后，加入水泥和I级粉煤灰，拌合均匀后，逐渐向拌合物内加水，加入二分之一水量后，加入减水剂，再逐渐添加剩余二分之一水，直至拌合物均匀；最后投钢纤维，拌合均匀即可；\n[0030] B，预制桥墩节段:在平台上绑扎钢筋笼，以立模板浇筑的方式制备第一桥墩节段，自密实钢纤维混凝土浇筑时，不可使用振捣机具，避免钢纤维产生方向性，然后将预制桥墩节段养护至设计强度；以此类推，浇筑好其他节段，并做好编号标记；\n[0031] C，现场拼装:在既定位置浇筑承台，在承台上按照预先标记的顺序依次安装桥墩节段，张拉预应力形成整体墩柱，如有盖梁，可将其与承台、墩身一同张拉锚固即可。\n[0032] 步骤B中所述桥墩节段的结构包括桥墩节段本体1，桥墩节段本体的顶部沿周向设置有短钢筋2，底部沿周向设置用于供短钢筋2插入限位的预留孔3，所述预留孔的孔直径大于短钢筋的直径；桥墩节段本体的一端设置剪力键4，另一端设置剪力键凹槽5 ;所述桥墩节段本体沿周向设置多个轴向贯穿的预应力筋孔6 ;\n[0033] 步骤C中，在承台底座上预埋短钢筋和剪力键凹槽，然后将第一桥墩节段底部的剪力键放入凹槽内，预埋短钢筋插入预留孔内，依次类推；全部就位后，将预应力筋7穿过预应力筋孔6进行预应力张拉和锚固；同时，在预制过程中需要根据桥墩节段具体结构预留灌浆孔，锚固后需要向预留孔内浇筑混凝土，养护到设计强度后使多段桥墩节段连接成为一体结构，提高桥墩整体力学性能。当然，为使多节桥墩节段形成一体结构，可对桥墩节段结构进行改变，例如有时也需要贯穿I个或多个桥墩节段时，可在桥墩节段上设置多个轴向贯穿的短钢筋预留通孔，安装后采用现场浇筑连接方式同样能够实现，其仍然属于本专利保护范围。\n[0034] 如有盖梁，盖梁与相邻桥墩节段间仅插单独的短钢筋即可。\n[0035] 作为优选方案，所述剪力键4的高度与剪力键凹槽5的深度最好相同，放入后对接吻合良好。所述桥墩节段本体I为空心结构，可减轻节段重量和节约材料，同时保证其抗压强度。步骤B中，为方便定位剪力键和短钢筋孔，第2节段可以第I节段顶面为模板进行浇筑，其余类推。步骤B中，在进行多节段制备过程中，可将已经浇筑好的桥墩节段吊离，仅保留相邻的节段作为浇筑支撑平台即可；该方法可降低预制施工高度，降低施工难度，有利于保证桥墩节段的质量，保证相邻两个桥墩节段的结合紧密和墩身垂直度。\n[0036] 实施例2，与实施例1的区别在于:步骤a中，按如下重量份配比配备混凝土原材料:水泥350kg，I级粉煤灰190kg，细度模数为3的中砂775kg，连续级配的碎石900kg，该连续级配的碎石的粒径根据钢筋间隙而定，依据规范取值即可；减水剂8kg，水溶性钢纤维40kg，水 180kg ；\n[0037] 实施例3，作为最优实施方案，与实施例1的区别在于:步骤a中，按如下重量份配比配备混凝土原材料:水泥330kg，I级粉煤灰200kg，细度模数为2.3—3的中砂768kg，连续级配的碎石902kg，减水剂8.46kg，水溶性钢纤维39.25kg，水181.5kg。\n[0038] 与背景技术中所提到的拼装式桥墩结构不同，所述桥墩节段包括桥墩节段本体1，垂直设置在桥墩节段本体顶部的短钢筋和剪力键凹槽，在相邻桥墩节段本体底部轴向设置的预留短钢筋孔和剪力键；所述短钢筋和剪力键沿着墩节段横截面的周向设置；所述预留短钢筋孔的孔直径大于短钢筋的直径，保证节段间潜在塑性铰区的综合力学性能。拼装时，在承台底座上预埋短钢筋和剪力键凹槽，然后将第一桥墩节段底部的剪力键放入凹槽内，预埋短钢筋插入预留孔内，依次类推。如有盖梁，盖梁与相邻桥墩节段间仅插短钢筋即可。全部就位后，进行预应力张拉和锚固，避免地震力作用时节段间发生过大的水平移位，可靠性好；桥墩整体的抗冲击性能、墩身耗能、节段间潜在塑性铰区域震后修复等动力性能优越，适用于地震频发区桥梁建设。\n[0039] 采用本发明所述特殊钢纤维自密实混凝土制备的拼装式桥梁墩柱，既能保证施工浇筑质量，又可减少作业人工，而且可以明显提高桥梁的抗震性能。采用该特殊配比的原材料和特殊制备工艺，所得拼装桥墩节段综合力学性能优越，通过桥墩力学及受力结构分析，同等结构和同等尺寸条件下，接头部位的抗震性能是现有普通混凝土预制节段的2— 3倍；该结构的桥墩节段，使用剪力键进行限位，特别通过插短钢筋的接头方式进行预应力拼装，桥墩整体的抗冲击性能、墩身耗能、节段间潜在塑性铰区域震后修复等震区动力性能优越，可用于震区桥梁墩柱建设；成品墩柱表面混凝土不易开裂，耐久性好。\n[0040] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。