用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩及其施工方法与流程
本发明涉及桥梁下部结构施工，特别涉及一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩及其施工方法。
背景技术：
1、桥梁下部结构是由桩基、承台、桥墩与盖梁通过节点传力而形成的结构系统。现有的桥梁下部结构中常使用钢管混凝土格构墩，钢管混凝土格构墩是指采用钢管混凝土杆件连接而成的杆系结构，其充分利用了钢和混凝土两种材料的特性，使其具有优良的抗震性能。
2、目前常见的钢管混凝土格构墩普遍存在现浇混凝土承台、施工周期长等缺点。例如公开号为cn109518593a的中国发明专利公开了一种装配式钢管混凝土格构墩，其格构墩为装配式结构，但其承台仍为混凝土现浇结构。在山区深水库区(水深≥10米)施工时存在水面高程短时间内落差变化大，有效施工时间短的问题，施作常规现浇混凝土承台的钢管混凝土格构墩将会面临较大的施工安全风险，对水位高程适应性较差，并且现浇混凝土存在污染水源的风险。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有的钢管混凝土格构墩需要现浇混凝土承台，施工周期长，不适用于深水库区施工的问题，提供一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩及其施工方法。
2、在第一方面，本发明提供一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，包括钢管混凝土桩基和第一格构墩，所述钢管混凝土桩基与所述第一格构墩承插式连接，相邻所述钢管混凝土桩基之间设置横向连接系，所述横向连接系的两端分别连接不同的所述第一格构墩。
3、本发明提供的用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，取消了桩基承台，避免了现浇桩基承台导致的工期过长、施工难度加大的问题，同时防止了对深水库区水体造成污染的风险；钢管混凝土桩基与第一格构墩承插式连接，连接方式快速可靠，格构墩和桩基可以在工厂预制，提高了钢管混凝土第一格构墩的施工效率，避免了在深水库区水面长时间施工导致的安全风险，更加适应深水库区水位变化快、变化大的特殊环境；相邻桩基通过横向连接系连接，使得结构形成一体，增强了结构的整体稳定性和抗侧移能力；该无承台钢管混凝土格构墩整体采用模块化设计思路，便于拆装，提高了使用灵活性和施工效率。
4、优选地，所述第一格构墩与所述钢管混凝土桩基连接的一端为第二接头，所述钢管混凝土桩基与所述第一格构墩连接的一端为第一接头，所述第二接头能够插入所述第一接头内。
5、采用这种设置方式，仅需将第二接头插入第一接头即可实现第一格构墩与钢管混凝土桩基的连接，接头连接方式简单直观，施工方便快捷；插接位置可在工厂精确加工，插接式连接相比焊接或其他连接方式，施工现场仅需对接而无需其他复杂工序，施工现场二次操作减少，有利于保证现场施工质量。
6、优选地，所述第二接头包括格构墩钢管，所述第一接头包括桩基钢套筒，所述第二接头能够插入所述桩基钢套筒；所述格构墩钢管内、所述格构墩钢管与所述桩基钢套筒之间均充填混凝土。
7、采用这种设置方式，第一接头和第二接头外侧均由钢管包裹，内侧浇筑混凝土，外侧钢管起到混凝土浇筑模板与参与桩基受力的双重作用，充分发挥钢材和混凝土的优势，刚度高、承载力强、抗震性能良好。
8、优选地，所述格构墩钢管的外壁设置第一加劲板，所述格构墩钢管的内壁设置第二加劲板。
9、采用这种设置方式，在格构墩钢管的外壁设置第一加劲板，内壁设置第二加劲板，加劲板能增加钢管的整体刚度和稳定性，提高抗弯、抗扭等承载能力，第一加劲板可以限制局部压壳变形，防止钢管局部失稳屈曲。第二加劲板能够增强混凝土芯的约束作用，内外加劲的设计使整个钢管混凝土结构更为稳定，各项承载能力得到进一步增强。
10、优选地，所述第一加劲板沿所述格构墩钢管的周向间隔设置；所述第二加劲板沿所述格构墩钢管的周向间隔设置。
11、采用这种设置方式，沿格构墩钢管周向间隔设置的加劲板能够更均匀地传递并分散应力，避免应力集中，提高整体受力性能；同时也增大了钢管与混凝土的相对位移阻力，增强了两种材料的整体协同工作性。加劲板沿格构墩钢管周形成"环"状约束，为内部混凝土提供了良好的边界约束条件。
12、优选地，所述第二加劲板与所述第一加劲板错位设置，或者，所述第二加劲板与所述第一加劲板的位置对应设置。
13、内外加劲板错开，避免了内外加劲板同一位置的应力集中，能形成更好的三维约束效果，提高整体刚度和局部稳定性；内外加劲位置重合，制作和安装简单，工艺要求较低，实际生产制作效率更高。
14、优选地，所述第二接头还包括箍筋，所述箍筋依次连接所有所述第一加劲板。
15、采用这种设置方式，箍筋能够将所有第一加劲板牢固连接，形成整体约束环，大幅提高横向约束力和整体受剪承载能力，进一步增加第一格构墩与钢管混凝土桩基连接的竖向抗拔强度；可有效防止钢管在压力作用下发生横向扩展变形，延长钢管的挤压屈服极限，增强了加劲板区域的局部稳定性，避免加劲板区域过早产生局部屈曲失稳。箍筋的设置还提高了钢管与内部混凝土芯的协同工作效率，促进两种材料的应力传递和配合。
16、优选地，所述箍筋为螺旋箍筋。
17、进一步的优选箍筋为螺旋箍筋，螺旋箍筋具有较好的整体性和延性，传力路径更为简明有效，应力传递更加直接，在外力作用下不易发生突然破坏。
18、优选地，所述桩基钢套筒的长度至少比所述第一加劲板的长度长1米。
19、在第二方面，本发明提供一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩的施工方法，包括多个标准节段格构墩，用于施工上述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，包括以下步骤：
20、s1：施作所述钢管混凝土桩基，当所述钢管混凝土桩基露出水面并施工至设计高度后，将所述第一格构墩与所述钢管混凝土桩基插接，在相邻两个所述钢管混凝土桩基之间安装所述横向连接系；
21、s2：灌注水下混凝土，当混凝土浇筑至所述钢管混凝土桩基与所述第一格构墩的连接接头处时减慢灌注速度，完成所述钢管混凝土桩基与所述第一格构墩的连接；
22、s3：混凝土养护完成后，自所述第一格构墩向上逐一拼装所述标准节段格构墩。
23、本发明提供的用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩的施工方法，不必现浇混凝土承台，避免了现浇桩基承台导致的工期过长、施工难度加大的问题，同时防止了对深水库区水体造成污染的风险，大大减少了现场施工工序，缩短了施工周期；第一格构墩、标准节段格构墩、桩基均可以在工厂预制，墩身采用预制装配化施工，极大缩短了施工周期，更加适应深水库区水位变化快、变化大的特殊环境。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果：
25、1.本发明提供的用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，取消了桩基承台，避免了现浇桩基承台导致的工期过长、施工难度加大的问题，同时防止了对深水库区水体造成污染的风险；
26、2.钢管混凝土桩基与第一格构墩承插式连接，连接方式快速可靠，格构墩和桩基可以在工厂预制，提高了钢管混凝土第一格构墩的施工效率，避免了在深水库区水面长时间施工导致的安全风险，更加适应深水库区水位变化快、变化大的特殊环境；
27、3.相邻桩基通过横向连接系连接，使得结构形成一体，增强了结构的整体稳定性和抗侧移能力，横向连接系的加入进一步确保了该无承台格构墩桩基和墩身稳定；该无承台钢管混凝土格构墩整体采用模块化设计思路，便于拆装，提高了使用灵活性和施工效率。
技术特征：
1.一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，包括钢管混凝土桩基(1)和第一格构墩(2)，所述钢管混凝土桩基(1)与所述第一格构墩(2)承插式连接，相邻所述钢管混凝土桩基(1)之间设置横向连接系(3)，所述横向连接系(3)的两端分别连接不同的所述第一格构墩(2)。
2.根据权利要求1所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述第一格构墩(2)与所述钢管混凝土桩基(1)连接的一端为第二接头(21)，所述钢管混凝土桩基(1)与所述第一格构墩(2)连接的一端为第一接头(11)，所述第二接头(21)能够插入所述第一接头(11)内。
3.根据权利要求2所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述第二接头(21)包括格构墩钢管(211)，所述第一接头(11)包括桩基钢套筒(111)，所述第二接头(21)能够插入所述桩基钢套筒(111)；所述格构墩钢管(211)内、所述格构墩钢管(211)与所述桩基钢套筒(111)之间均充填混凝土(100)。
4.根据权利要求3所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述格构墩钢管(211)的外壁设置第一加劲板(212)，所述格构墩钢管(211)的内壁设置第二加劲板(213)。
5.根据权利要求4所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述第一加劲板(212)沿所述格构墩钢管(211)的周向间隔设置；所述第二加劲板(213)沿所述格构墩钢管(211)的周向间隔设置。
6.根据权利要求5所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述第二加劲板(213)与所述第一加劲板(212)错位设置，或者，所述第二加劲板(213)与所述第一加劲板(212)的位置对应设置。
7.根据权利要求5所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述第二接头(21)还包括箍筋(214)，所述箍筋(214)依次连接所有所述第一加劲板(212)。
8.根据权利要求7所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述箍筋(214)为螺旋箍筋。
9.根据权利要求4所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，其特征在于，所述桩基钢套筒(111)的长度至少比所述第一加劲板(212)的长度长1米。
10.一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩的施工方法，其特征在于，包括多个标准节段格构墩(4)，用于施工权利要求1-9任一所述的一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩，包括以下步骤：
技术总结
本发明涉及桥梁下部结构施工技术领域，特别涉及一种用于深水库区的无承台钢管混凝土格构墩及其施工方法，其中无承台钢管混凝土格构墩，包括钢管混凝土桩基和第一格构墩，所述钢管混凝土桩基与所述第一格构墩承插式连接，相邻所述钢管混凝土桩基之间设置横向连接系，所述横向连接系的两端分别连接不同的所述第一格构墩。该格构墩结构取消了桩基承台，避免了现浇桩基承台导致的工期过长、施工难度加大的问题，同时防止了对深水库区水体造成污染的风险。
技术研发人员：魏科,刘黎,冯霄暘,邹宇,卢伟,于志兵,刘万春,李海清,向正松,邓亨长,陈典,乔盛洲,杨智,刘超,季申增,严成俊,周雅玲,张天翼,王崇交,杨琪,向英杰
受保护的技术使用者：四川公路桥梁建设集团有限公司勘察设计分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23