预制节段式混凝土填充管件及使用其的装配结构和方法 【技术领域】
本发明涉及一种预制节段式混凝土填充管件、以及使用其的装配结构(fabrication structure)和方法，更具体地涉及一种能够在短时间内容易组装而用于桥墩或主梁等的预制节段式混凝土填充管件、以及使用其的装配结构和方法。
背景技术
在桥墩或主梁等中使用的构件通常用混凝土结构构筑。然而，由于这样的混凝土结构在现场构筑，因而存在作业非常复杂并且花费相当长的作业时间的缺陷。
通常难以现场为混凝土填充管式桥梁在管中填充混凝土。这是因为普通混凝土填充管式梁必须同时在所有构件中填充混凝土，并且需要用于填充作业的设备。所以在桥梁构件中效率不高。
在利用滑模方法等形成为混凝土支柱的高桥墩的情况下，由于必须在高处施工，因而作业有危险并且作业效率降低。
【发明内容】
因此，为解决现有技术中出现的上述问题作出了本发明，其一个目的是提供一种能够使现场作业复杂性最小化的装配结构，从而与现有技术的现场浇筑混凝土结构相比显著缩短作业时间。
本发明的另一目的是提供一种装配结构，与现有技术的混凝土结构相比，其对于振动载荷或轴向载荷具有更大的刚度。
本发明的再一目的是提供一种新的构筑方法，在构筑诸如桥墩的结构时，该方法避免在高处作业，从而提供安全经济的构筑。
为了实现上述目的，提供了一种预制节段式混凝土填充管件，包括：中空管，其内填充有混凝土；以及连接凸缘，其成形为从所述管的两端周边径向延伸的环，其中该节段式混凝土填充管件通过所述连接凸缘与另一相邻的节段式混凝土填充管件连接成一体。
在这样的预制节段式混凝土填充管件中，所述连接凸缘可以设有径向凹槽，以使得当将相邻的预制节段式混凝土填充管件相互连接时，由相对的连接凸缘的径向凹槽形成充注孔，从而通过该充注孔在管中填充的混凝土中可能产生的微小空间中填充填充材料。
在这样的预制节段式混凝土填充管件中，可在所述管内设置套管(sheath tube)，在该套管内安装筋。
在这样的预制节段式混凝土填充管件中，所述管可以以特定的曲率半径弯曲。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括两个或更多个预制节段式混凝土填充管件的装配结构，其中相邻的预制节段式混凝土填充管件以这样的方式相互连接，即，使相邻的连接凸缘彼此接触，并通过由分别设在相邻的连接凸缘的相对表面上的凹槽形成的充注孔充注填充材料，从而将相邻的预制节段式混凝土填充管件连接成一件。
在这样的装配结构中，可在所述管中填充的混凝土中安装套管，以便在该套管中安装筋，从而在装配期间在该装配结构中引入预应力。
根据本发明的再一方面，提供了一种装配结构的装配方法，该方法包括以下步骤：(a)将桥墩上部的预制墩帽部件抬升到所需高度；(b)在墩帽部件的下方安装预制节段式混凝土填充管件；(c)在前一预制节段式混凝土填充管件的下方安装另一预制节段式混凝土填充管件，以使它们相互连接，从而后一节段式混凝土填充管件的连接凸缘与前一节段式混凝土填充管件的连接凸缘接触；(d)在由分别设在连接凸缘的相对表面上的凹槽形成的充注孔内充注填充材料；以及(e)重复步骤(c)和(d)。
【附图说明】
本发明的上述和其它目的、特征及优点从以下结合附图的详细描述中将更加明显，在这些附图中：
图1是根据本发明优选实施例的预制节段式混凝土填充管件在其管中未填充混凝土的状态下的立体图；
图2是根据本发明优选实施例的预制节段式混凝土填充管件在其管中填充有混凝土的状态下的立体图；
图3是表示图1中所示的预制节段式混凝土填充管件彼此连接的状态的立体图；
图4是图3中的A部分的放大图；
图5是根据本发明另一实施例的预制节段式混凝土填充管件的立体图；
图6是表示图5中所示的预制节段式混凝土填充管件彼此连接的状态的立体图；
图7是表示使由预制节段式混凝土填充管件形成的装配结构适于桥主梁的示例的示意性立体图；
图8是表示根据由本发明的预制节段式混凝土填充管件形成的装配结构的装配方法，抬升起桥墩上部的预制墩帽部件的状态的前视图；
图9是表示本发明的预制节段式混凝土填充管件安装在图8的墩帽部件下方的状态的前视图；
图10是表示另一预制节段式混凝土填充管件安装在如图9所示的安装在墩帽部件下方的预制节段式混凝土填充管件下方的状态的前视图；
图11是根据本发明再一优选实施例的预制节段式混凝土填充管件的立体图；以及
图12是表示图11的预制节段式混凝土填充管件彼此连接的状态的立体图。
【具体实施方式】
以下将参照附图描述本发明的详细结构和实施例。
图1是根据本发明优选实施例的预制节段式混凝土填充管件100在其管10的中空部17中未填充混凝土的状态下的立体图，而图2是表示管10中填充有混凝土的状态的立体图。
如图1和图2所示，本发明的预制节段式混凝土填充管件100包括待用混凝土11填充的中空管10，以及安装在管10两端的连接凸缘12。连接凸缘12成形为从管10的两端周边径向延伸的环。当预制节段式混凝土填充管件100与另一相邻的预制节段式混凝土填充管件相连时，各个预制节段式混凝土填充管件的连接凸缘12彼此接触。在连接凸缘12的前表面中设有径向凹槽13。当将相邻的预制节段式混凝土填充管件连接在一起时，分别设在相邻的连接凸缘12上的凹槽13在预制节段式混凝土填充管件100两两之间形成充注孔14(见图4)，通过该充注孔填充填充材料。
在本发明的优选实施例中，管10可以例如是钢管，然而管10的材料不局限于此，它可以是诸如纤维强化塑料(FRP)的其它建筑材料。
本发明的预制节段式混凝土填充管件100可以在工厂中制造。即，以这样的方式在工厂中制造预制节段式混凝土填充管件，即，制备出在两端安装有连接凸缘12的管10，并且在管10的中空部17中填充混凝土并使其固化从而形成预制节段式混凝土填充管件100。像这样在工厂中制造预制节段式混凝土填充管件100，可以便于质量管理、便于大规模快速制造、并且可以避免现场制造引起的复杂过程。
将在工厂中制造的节段式混凝土填充管件100运送到建筑工地，将它们彼此连接，从而构成诸如桥墩或桥梁的装配结构。
图3是表示通过连接根据本发明优选实施例的预制节段式混凝土填充管件构成的装配结构的立体图。
参照图3，将相邻的预制节段式混凝土填充管件100和100′串联布置，以使相邻的连接凸缘12和12′彼此接触，并将抵靠的连接凸缘12和12′焊接或栓接在一起，从而使相邻的预制节段式混凝土填充管件100和100′连接成一体。
在这种情况下，在相邻的预制节段式混凝土填充管件100和100′的连接部分中可能会产生微小空间。即，当将两个预制节段式混凝土填充管件100和100′连接在一起时，会由于管10和10′中的混凝土11之间的微小间隙而产生空间。在本发明中，将诸如非收缩型砂浆的填充材料填充到所述连接部分的微小空间中，以保持相邻的预制节段式混凝土填充管件100和100′之间的连续性。
图4是图3中的A部分的放大视图。在图4中，在相邻的连接凸缘12和12′之间设置充注孔14，用于通过该孔充注充注材料。如上所述，由分别设在相邻的连接凸缘12和12′前部上的径向凹槽13形成充注孔14(见图2)。
即，如图4所示，当连接两管10和10′以使得连接凸缘12和12′相互接触时，通过设在连接凸缘12和12′上的凹槽13形成充注孔14，并且通过该充注孔充注诸如非收缩型砂浆的填充材料，并将其填充在连接部分中的微小空间内，从而保持两个预制节段式混凝土填充管件100和100′之间的连续性。在此期间，若在该微小空间中填充有空气，就难以将填充材料充注在其中，因而可形成附加通风孔以排放微小空间中的空气。
图5是根据本发明另一实施例的预制节段式混凝土填充管件的立体图。
参照图5，本实施例与图2的实施例的区别在于，在管210中包含套管215，以在其中安装筋216(见图6)。现在将描述该区别。
这样制造根据图5的实施例的预制节段式混凝土填充管件200，即，在管210中填充混凝土211之前在管210中布置套管215，然后在管210中填充混凝土并使其固化，从而形成预制节段式混凝土填充管件200。此时，尽管图5示出套管215定位在管210的中心处，然而该位置并不限于此，因而可根据结构特征将套管215定位在产生弯曲应力的适当位置处。在图6中详细示出了其中将这样的预制节段式混凝土填充管件200连接在一起的装配结构。
在图6中，在将根据本实施例的预制节段式混凝土填充管件200和200′组装在一起时，将相邻的预制节段式混凝土填充管件200和200′相互串联连接在一起，将筋216插入安装到套管215内，然后对筋216进行预拉伸以向由预制节段式混凝土填充管件200和200′形成的装配结构施加预应力。预制节段式混凝土填充管件200和200′的连接方法与图3的连接方法类似，因此省略对其详细说明。
图7是表示使由预制节段式混凝土填充管件100形成的装配结构适于桥主梁的示例的立体图。如上所述，通过现场连接并组装在工厂中预制成适当长度的多个预制节段式混凝土填充管件100而构成这种装配结构。在图7中，附图标记20表示待安装在通过连接预制节段式混凝土填充管件100而形成的大梁上的底板。在图7中的预制节段式混凝土填充管件100中，尽管未示出筋216，但是必要时也可在图6的节段式混凝土填充管件200(即，管210)中安装套管215，然后将筋216设置在该套管中，从而该装配结构也可被预拉伸。
通过采用根据本发明的这种预制节段式混凝土填充管件100和200，诸如桥墩、输电塔等被施加有轴向力的任何支柱结构都可容易制造。特别地，通过使用预制节段式混凝土填充管件100和200，可通过串联组装预制节段式混凝土填充管件100和200而构成整体支柱结构1。将参照桥墩的施工示例来说明装配结构1的装配方法的详细内容。
图8至图10是顺序地表示使用本发明的预制节段式混凝土填充管件的装配方法的视图。
首先，如图8中所示，对桥墩上部的墩帽部件20进行施工，通过支撑件23将其抬升。在这种情况下，至少将墩帽部件20抬升到与至少一个预制节段式混凝土填充管件100的长度相等的高度，以便在墩帽部件20下方容易地安装该节段式混凝土填充管件100。
在抬升墩帽部件20之后，如图9所示，将在工厂中制备的预制节段式混凝土填充管件100安装在墩帽部件20下方。
在将节段式混凝土填充管件100安装在墩帽部件20下方之后，如图10所示，通过千斤顶装置21抬升墩帽部件20上的节段式混凝土填充管件100，接着将另一预制节段式混凝土填充管件100′连接并安装在前一节段式混凝土填充管件100下方。在这种情况下，以这样的方式实现该连接，即，使相邻的预制节段式混凝土填充管件100和100′的相邻连接凸缘12和12′彼此接触并连接在一起。
在连接了连接凸缘12之后，将填充材料充注到由分别设置在连接凸缘12和12′的相对表面上的凹槽13形成的充注孔14内，从而填充在节段式混凝土填充管件100和100′中填充的混凝土之间的微小空间。由于已在图3和图4中详细描述了填充材料的充注方法，因此省略对其的详细说明。
此时，若桥墩的高度大于通过连接节段式混凝土填充管件100和100′而形成的装配结构1的高度，则通过千斤顶装置21将节段式混凝土填充管件100′抬升到一定高度，接着重复进行上述步骤，以将一个节段式混凝土填充管件安装在另一节段式混凝土填充管件下方，从而完成支撑墩帽部件20的装配结构1。在这种情况下，可安装撑杆22，以在装配结构1的侧向上进行加固。尽管图8至图10所示的节段式混凝土填充管件100未设有筋216，然而必要时可以使用如图6所示的其中具有筋216的预制节段式混凝土填充管件200，对该筋进行预拉伸以对装配结构1施加预应力。
同时，本发明的预制节段式混凝土填充管件的上述装配方法仅仅是一个示例性实施例，本领域的技术人员可对其进行各种修改。例如，通过使用起重机而不是支撑件和千斤顶装置来抬升桥墩上部的墩帽部件，并且预制节段式混凝土填充管件被串联组装成一体。尽管在墩帽部件已被抬升的状态下依次向下组装预制节段式混凝土填充管件，然而可从地面依次向上组装预制节段式混凝土填充管件到所需高度，以构成装配结构，然后将桥墩上部的墩帽部件放置在该装配结构上。
图11是表示根据本发明另一优选实施例的预制节段式混凝土填充管件300的立体图。
本实施例与图5中的实施例的区别在于管以一曲率半径弯曲。当构成预制节段式混凝土填充管件300的管310像这样制成弯曲形状时，将这些节段式混凝土填充管件300连接在一起可获得弧型装配结构。图12表示通过连接这种预制节段式混凝土填充管件300形成的弧型装配结构。
参照图12，由于通过连接以一曲率半径弯曲的节段式混凝土填充管件300而形成弧型装配结构3，因此该装配结构可适于同时被施加弯曲载荷和轴向载荷的场合。此时，图12所示的弧型装配结构3仅为同时被施加弯曲载荷和轴向载荷的一个示例性结构，本发明的预制节段式混凝土填充管件300可适于各种形状的其它结构。尽管图11和图12所示的节段式混凝土填充管件300未设有筋216，然而必要时如图6所示，可在混凝土211中安装套管215，并在该套管内设置筋216，从而为装配结构3引入预应力。
如前所述，根据本发明，可这样构成装配结构，即，在工厂中预制出具有填充有混凝土的管的单元型预制节段式混凝土填充管件，将它们运送到建筑工地，并通过简单方法可靠地组装。
在本发明中，像这样在工厂中预制出预制节段式混凝土填充管件并在建筑工地组装，因此复杂的现场作业可最大程度地简化，从而与传统的现场浇筑混凝土支柱相比显著缩短了作业时间。
此外，在现场连接和组装预制节段式混凝土填充管件时，串联组装节段式混凝土填充管件，然后将它们从地面抬升，这样可避免在高处进行作业，从而可进行安全经济的施工。
特别地，本发明的预制节段式混凝土填充管件通过外部管和内部混凝土之间的组合作用得到加强，这样使支柱结构的横截面减小，从而达到材料成本降低、视野扩大、设计美观等效果。
此外，可在本发明的预制节段式混凝土填充管件中设置筋，从而通过筋的安装和预拉伸可显著提高装配结构的静态和动态性能。
此外，在本发明的预制节段式混凝土填充管件中，对于其中弯曲力超过轴向力的诸如高桥墩的支柱结构，只不过使预制节段式混凝土填充管件之间的距离进一步增大，这样可增大它们的弯曲应力，而由静载荷引起的轴向力并不增加，从而通过优化设计获得经济的施工。
尽管为了例示描述了本发明的优选实施例，然而本领域的技术人员会意识到，在不背离所附权利要求所公开的本发明的精神和范围的情况下可进行各种修改、添加和替代。
相关申请的交叉参考
本申请要求分别于2005年8月16日和2005年12月12日提交韩国知识产权局的韩国专利申请No.2005-74639和No.2005-121674的所有优先权，这些申请的公开内容通过引用并入这里。