一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩的制作方法

1.本实用新型涉及悬挂式单轨交通结构技术领域，尤其是一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，特别是一种可以转场拆卸的预制拼装高强先张预应力混凝土空心桥墩与其顶部和底部的连接构造。


背景技术：

2.悬挂式单轨交通，因为占地少造价低运能适中清洁环保而被相关园区、景点使用。超高性能混凝土目前在国内轨道交通领域应用较少，同时预制拼装技术在轨道交通领域应用较少，在国家注重环保的要求下，采用高性能的混凝土预制拼装技术，是一种十分环保节能的措施，将其应用于悬挂式单轨交通，可谓正得其时。
3.高强混凝土在建筑领域有少量应用，因为其要求较高，对于施工现场浇筑超高混凝土，尚未实现，对于工厂预制超高混凝土，是可以实施的。同时，悬挂式单轨荷载较小，桥墩预制后可以顺利吊装，施工简洁。
4.超高混凝土和预应力技术以及和型钢结合的预制技术，在轨道交通领域的应用很少。大型的轨道交通项目，诸如地铁、高铁，桥墩预制拼装化相对较少，且预制拼装技术，多采用传统的套筒连接方案，对于后期的拆除再利用率相对较低，造成了二次污染。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，利用了高性能混凝土预制技术、先张法预应力技术、型钢结合高强螺栓连接技术，解决了既有钢桥墩造价高、环保性差、投资高的缺点。
6.本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
7.一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：包括所述桥墩主体预制单元、设置在所述桥墩主体预制单元顶部并用于与上部轨道梁立柱连接的上部连接结构单元以及设置在所述桥墩主体预制单元底部并用于与下部承台连接的下部连接结构单元，其中：
8.所述上部连接结构单元包含顶钢板，所述上部轨道梁立柱的底部设置有顶板连接钢板，所述顶钢板可与所述顶板连接钢板通过高强螺栓栓接；
9.所述下部连接结构单元包含底钢板，所述下部承台的顶部预埋有底板连接钢板，所述底钢板可与所述底板连接钢板通过高强螺栓栓接。
10.所述桥墩主体预制单元的顶部和底部均预埋有矩形型钢结构，位于顶部的所述矩形型钢结构与所述顶钢板焊接，位于底部的所述矩形型钢结构与所述底钢板焊接。
11.在所述矩形型钢结构的外围均布焊接有若干柱式剪力键，且若干所述柱式剪力键沿所述桥墩主体预制单元的高度方向间隔布置。
12.所述桥墩主体预制单元包括钢纤维高强混凝土，所述钢纤维高强混凝土的内部设置有沿桥墩主体预制单元高度方向通长的先张钢束。
13.所述顶板连接钢板和所述底板连接钢板上分别焊接有竖向加强肋。
14.所述桥墩主体预制单元的底部外围设置有拼合式的铝板外保护套，在所述铝板外保护套的拼合通过环氧胶粘结。
15.所述铝板外保护套的拼合位置两侧分别设置有对应的凸榫和凹榫。
16.本实用新型的优点是：结构简单合理，具有良好的承载力、耐久性，施工简单方便并可拆除转场或回收，且全寿命周期成本低、低碳环保、造价低。
附图说明
17.图1为本实用新型的一种整体安装图；
18.图2为本实用新型中墩顶连接构造总图；
19.图3为本实用新型中顶钢板构造图；
20.图4为本实用新型中顶钢板立面构造图；
21.图5为本实用新型中的桥墩主体构造图；
22.图6为本实用新型中桥墩顶部矩形型钢结构和剪力键图；
23.图7为本实用新型中顶板连接钢板构造图；
24.图8为本实用新型的一种整体安装图；
25.图9为本实用新型中墩底连接构造总图；
26.图10为本实用新型中连接件防腐蚀外套铝板构造图；
27.图11为本实用新型中底钢板构造图；
28.图12为本实用新型中底板连接钢板构造图；
29.图13为本实用新型中底钢板与矩形型钢结构连接构造图；
30.图14为本实用新型中桥墩顶部矩形型钢结构和剪力键图。
实施方式
31.以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
32.如图1-14所示，图中标记1-23分别表示为：顶钢板1、矩形型钢结构2、顶板柱式剪力键3、高强螺栓4、连接螺母5、竖向加劲肋6、顶板连接钢板7、桥墩主体钢纤维高强混凝土8、桥墩先张钢束9、桥墩外壁10、桥墩内壁11、悬挂轨道梁立柱型钢12、底板连接钢板13、底板柱式剪力键14、高强螺栓15、高强螺母16、底钢板17、竖向加劲肋18、底板柱式剪力键19、柱式剪力键20、矩形型钢结构21、铝板外保护套22、铝板环氧胶接缝23。
33.实施例：本实施例中适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩包括如图1至图7所示的顶部构造和其与上部轨道梁立柱之间的连接结构以及图8至图14所示的底部构造和其下部承台之间的连接结构。
34.具体而言，如图1至图7所示，本实施例中的高强预制拼装空心桥墩包括桥墩主体预制单元和设置在其顶部并用于与上部轨道梁立柱连接的上部连接结构单元。
35.其中，桥墩主体预制单元包括桥墩主体钢纤维高强混凝土8，其通过架设内模和外模浇筑而成，其中心为空心结构形成有桥墩外壁10和桥墩内壁11；在桥墩主体钢纤维高强混凝土8之中采用预应力技术先张施工的方式设置有桥墩先张钢束9，该桥墩先张钢束9沿
桥墩主体预制单元的高度方向通长布置，实现预制桥墩的承载力和耐久性的加强。
36.上部连接结构包括设置在桥墩主体预制单元顶部的顶钢板1，该顶钢板1与预埋在桥墩主体钢纤维高强混凝土8之内的矩形型钢结构2焊接，以保证顶钢板1本体的结构强度和连接稳定性；在顶钢板1和矩形型钢结构2之间焊接可通过焊接角钢进一步增强。如图4和图6所示，在矩形型钢结构2的外周均匀间隔布置有若干柱式剪力键3，这些柱式剪力键3均随着桥墩主体预制单元的预制作业同步预埋，保证了矩形型钢结构2与桥墩主体钢纤维高强混凝土8之间的可靠连接，进而保证顶钢板1的性能。
37.在悬挂轨道梁立柱型钢12的底部设置有与顶钢板1相适配的顶板连接钢板7，该顶板连接钢板7用于与顶钢板1连接从而实现上部轨道梁立柱与桥墩之间的连接。该顶板连接钢板7和顶钢板1上分别开设有贯通的若干螺栓孔，若干螺栓孔沿周向均匀间隔布置，通过在各螺栓孔内设置高强螺栓4和连接螺母5实现顶板连接钢板7和顶钢板1之间的固定连接；同时，进一步使上下结构之间可以拆卸，便于转场再利用，低碳环保。
38.在本实施例中，高强螺栓4可在桥墩主体预制单元的预制过程中预埋其中，且使高强螺栓4的局部伸出于墩顶，从而实现与顶板连接钢板7之间的对接。在顶板连接钢板7的上方还焊接有竖向加劲肋7，该竖向加劲肋7用于加强顶板连接钢板7与悬挂轨道梁立柱型钢12之间的连接性能，保证结构安全。
39.本实施例中的底部构造及其连接结构与顶部构造及其连接结构相似，以便于预制作业和现场的施工作业，具体如下：
40.底板连接钢板13、底板柱式剪力键14、高强螺栓15、高强螺母16、底钢板17、竖向加劲肋18、底板柱式剪力键19、柱式剪力键20、矩形型钢结构21、铝板外保护套22、铝板环氧胶接缝23。
41.如图8至图14所示，在桥墩主体预制单元的底部设置底钢板17，该底钢板17与预埋的矩形型钢结构21焊接连成整体结构，该矩形型钢结构21的外围设置有柱式剪力键20，同时在底钢板17的上下两侧分别焊接有同样实现可靠连接的底板柱式剪力键19。
42.在下部承台上预埋有底板连接钢板13，该底板连接钢板13的底面均匀焊接有若干底板柱式剪力键14；当底板连接钢板13预埋在下部承台之中时，底板柱式剪力键14可提高其与下部承台之间的连接性能。该底板连接钢板13和底钢板17上分别开设有螺栓孔，通过高强螺栓15和高强螺母16的连接实现连接钢板13和底钢板17之间的固定连接，进而实现桥墩主体预制单元与下部承台之间的固定连接。在本实施例中，在底板连接钢板13和钢底板17的对应位置焊接有竖向加劲肋18。
43.如图10所示，在桥墩主体预制单元的底部外围设置有铝板外保护套22，该铝板外保护套22采用凹凸配合拼合式的结构，即按图10所示分为两个部分，两个部分的拼合面上设置有对应的凸榫和凹槽，在拼合时，在接缝位置涂抹铝板环氧胶接缝23而后使凸榫和凹槽相互凹凸适配拼合，实现铝板外保护套22的固定，从而对桥墩主体预制单元的底部尤其是对下部连接结构进行保护。
44.本实施例在实际使用时，包括如下步骤：
45.1）在工厂预制桥墩主体预制单元，并在其顶部预埋矩形型钢结构2并焊接顶钢板1，在底部预埋矩形型钢结构21并焊接底钢板17，并按照上述结构进行相应施工，包含在矩形型钢结构2和矩形型钢结构21的外围分别焊接安装柱式剪力键并施工桥墩先张钢束9。
46.2）在顶钢板1和底钢板17处分别预埋高强螺栓。
47.3）在悬挂轨道梁立柱型钢12处焊接顶板连接钢板7，在下部承台处预埋底板连接钢板13，并分别设置竖向加劲肋。
48.4）将桥墩主体预制单元输送至现场进行拼装，包括将顶钢板1与顶板连接钢板7通过高强螺栓与高强螺母的配合构成栓接，以及将底钢板17与底板连接钢板13通过高强螺栓与高强螺母的配合构成栓接。自此，完成桥墩主体预制单元的安装。
49.本实施例在具体实施时：桥墩主体钢纤维高强混凝土8包括水泥、石英砂、级配碎石、硅灰、粉煤灰、钢纤维和水以及减水剂。
50.本实施例的图1和图8展示了两种不同的悬挂式单轨交通结构，即图1为两侧均设而图8仅设一侧，但其采用的高强预制拼装空心桥墩是相同的，因此除了图1和图8中的悬挂式单轨交通结构之外，本实施例中的高强预制拼装空心桥墩也可应用于其他现有结构的悬挂式单轨交通结构之中。
51.成型后的桥墩，可以进行各种外涂装施工，使其颜色和周围景观协调，同时在工厂，不仅仅限制为矩形截面，包括但不限于椭圆形、圆形、八边形等，可预制成符合当地特色景观的形状。
52.虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

技术特征：
1.一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：包括桥墩主体预制单元、设置在所述桥墩主体预制单元顶部并用于与上部轨道梁立柱连接的上部连接结构单元以及设置在所述桥墩主体预制单元底部并用于与下部承台连接的下部连接结构单元，其中：所述上部连接结构单元包含顶钢板，所述上部轨道梁立柱的底部设置有顶板连接钢板，所述顶钢板可与所述顶板连接钢板通过高强螺栓栓接；所述下部连接结构单元包含底钢板，所述下部承台的顶部预埋有底板连接钢板，所述底钢板可与所述底板连接钢板通过高强螺栓栓接。2. 根据权利要求1 所述的一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：所述桥墩主体预制单元的顶部和底部均预埋有矩形型钢结构，位于顶部的所述矩形型钢结构与所述顶钢板焊接，位于底部的所述矩形型钢结构与所述底钢板焊接。3. 根据权利要求2 所述的一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：在所述矩形型钢结构的外围均布焊接有若干柱式剪力键，且若干所述柱式剪力键沿所述桥墩主体预制单元的高度方向间隔布置。4. 根据权利要求1 所述的一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：所述桥墩主体预制单元包括钢纤维高强混凝土，所述钢纤维高强混凝土的内部设置有沿桥墩主体预制单元高度方向通长的先张钢束。5. 根据权利要求1 所述的一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：所述顶板连接钢板和所述底板连接钢板上分别焊接有竖向加强肋。6. 根据权利要求1 所述的一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：所述桥墩主体预制单元的底部外围设置有拼合式的铝板外保护套，在所述铝板外保护套的拼合通过环氧胶粘结。7. 根据权利要求6 所述的一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，其特征在于：所述铝板外保护套的拼合位置两侧分别设置有对应的凸榫和凹榫。

技术总结
本实用新型涉及一种适用于悬挂式单轨交通的高强预制拼装空心桥墩，包括桥墩主体预制单元、设置在桥墩主体预制单元顶部并用于与上部轨道梁立柱连接的上部连接结构单元以及设置在桥墩主体预制单元底部并用于与下部承台连接的下部连接结构单元，其中：上部连接结构单元包含顶钢板，上部轨道梁立柱的底部设置有顶板连接钢板，顶钢板可与顶板连接钢板通过高强螺栓栓接；下部连接结构单元包含底钢板，下部承台的顶部预埋有底板连接钢板，底钢板可与底板连接钢板通过高强螺栓栓接。本实用新型的优点是：结构简单合理，具有良好的承载力、耐久性，施工简单方便并可拆除转场或回收，且全寿命周期成本低、低碳环保、造价低。造价低。造价低。


技术研发人员：宋广林 范军琳 张栋国 桑培梅 陆申 仝波 卜江峰 沈伊楠 闵亚芝 李华
受保护的技术使用者：中铁上海设计院集团启东发展有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/28