專利名稱：一種獨(dú)柱混凝土橋墩豎向開裂加固的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉一種獨(dú)柱混凝土橋墩豎向開裂加固的方法。
背景技術(shù)：
目前，獨(dú)柱式鋼筋混凝土橋墩作為一種典型的橋梁下部結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于各類城市高架以及高等級(jí)公路橋梁中，其具有形式美觀，占用橋下空間小等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于獨(dú)柱鋼筋混凝土橋墩梁橋梁的設(shè)計(jì)，過(guò)去主要集中在上部構(gòu)造鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋的受力分析，而對(duì)獨(dú)柱橋墩梁的專門研究、尤其是空間受力及實(shí)用的加固設(shè)計(jì)方法研究較少。因此以往修建的鋼筋獨(dú)柱橋墩梁、尤其是墩頂縱橋向的豎向裂縫和支座附近的劈裂裂縫較多。事實(shí)上，墩頂縱橋向的豎向裂縫主要是在墩頂負(fù)彎矩的作用下，其混凝土抗拉強(qiáng)度不足導(dǎo)致，而支座附近的劈裂裂縫主要為獨(dú)柱式橋墩斜截面剪應(yīng)力或主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度限值導(dǎo)致的。若該橋墩在超載，雨水滲漏的作用下，墩頂縱橋向的豎向裂縫和支座附近劈裂裂縫將進(jìn)一步開展，保護(hù)層內(nèi)鋼筋的銹蝕加劇，最終將嚴(yán)重影響?yīng)氈綐蚨盏某休d能力和耐久性，并威脅上部結(jié)構(gòu)的正常使用?，F(xiàn)有獨(dú)柱混凝土橋墩加固方法及缺陷
以粘貼鋼板或高強(qiáng)度碳纖維等材料進(jìn)行加固為主的被動(dòng)加固技術(shù)，其加固的特點(diǎn)是對(duì)獨(dú)柱墩已展開的裂縫直接進(jìn)行封閉和粘貼補(bǔ)強(qiáng)材料，而已開裂結(jié)構(gòu)的鋼筋或部分混凝土仍承受很大的應(yīng)力，在后續(xù)的外荷載作用下，除部分荷載由外加的粘貼補(bǔ)強(qiáng)材料承受外，其余荷載則仍由原先已開裂的獨(dú)柱式橋墩承受并與原應(yīng)力疊加，在后續(xù)荷載進(jìn)一步增大時(shí)，仍將導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)繼續(xù)出現(xiàn)新的裂縫，從而影響橋墩的耐久性和強(qiáng)度。此外，被動(dòng)加固技術(shù)只能針對(duì)開裂部位進(jìn)行有限的加固補(bǔ)強(qiáng)，無(wú)法防止由于后續(xù)荷載作用而可能出現(xiàn)的其他類型的裂縫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種獨(dú)柱混凝土橋墩豎向開裂加固的方法。本發(fā)明包括加固封錨混凝土、普通鋼筋植筋、橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋、縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道、開裂墩身、臨時(shí)支撐、錨固體系、橫向聯(lián)系型鋼、千斤頂、縱向聯(lián)系型鋼、支承鋼墊板、橋梁上部結(jié)構(gòu)。本發(fā)明技術(shù)方案采用如下實(shí)施步驟
步驟(1).在已開裂橋墩的承臺(tái)上搭設(shè)臨時(shí)支撐，支撐形式根據(jù)現(xiàn)有條件，采用鋼管或支架。步驟O).在臨時(shí)支撐上搭設(shè)縱橫向聯(lián)系型鋼和縱向聯(lián)系型鋼，并在橫向聯(lián)系型鋼和縱向聯(lián)系型鋼之間設(shè)置千斤頂，千斤頂上下設(shè)置有支承鋼墊板。步驟(3).采用千斤頂頂起橋梁上部結(jié)構(gòu)，為開裂橋墩卸載。
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步驟對(duì)卸載后的開裂墩身進(jìn)行縱橫向鉆孔，鉆孔位置避開原有的普通鋼筋， 并在鉆設(shè)的縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)布置橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋。步驟(5).張拉橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到張拉控制應(yīng)力，然后分別將橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉端用錨固體系錨緊，灌漿填滿橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力筋和縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道之間的空隙。步驟(6).千斤頂卸力，拆除臨時(shí)支撐。步驟(J).搭設(shè)模板，對(duì)原橋開裂墩身外圍包裹帶普通鋼筋植筋的加固封錨混凝土 1。步驟(8).拆除模板，加固完成。所述的橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋，為精軋螺紋或預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其孔數(shù)或股數(shù)為多個(gè)對(duì)稱布置或多排布置。本發(fā)明的有益效果
1、調(diào)整混凝土橋墩橫橋向的內(nèi)部應(yīng)力，使裂縫閉合。本發(fā)明中，通過(guò)在已開裂墩身拉力區(qū)施加橫橋向預(yù)應(yīng)力，根據(jù)分析得到的橋墩應(yīng)力合理確定引入預(yù)壓應(yīng)力的數(shù)量及分布，從而防止鋼筋混凝土實(shí)體墩開裂、提高結(jié)構(gòu)耐久性，因此，橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3可調(diào)整混凝土橋墩的內(nèi)部應(yīng)力，從而提高開裂混凝土墩身的耐久性。2、改善提高混凝土橋墩的抗剪性能
本發(fā)明中，在墩中施加的橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3，可增加橋墩的橫橋向混凝土的預(yù)壓應(yīng)力，提高橋墩的抗剪性能。3、提高混凝土橋墩縱橫橋向抗局部劈裂的性能
本發(fā)明中，在墩中施加的縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4，可減小在局壓劈力荷載作用下的縱橋向混凝土應(yīng)力，防止帽梁混凝土沿橫橋向因劈拉應(yīng)力過(guò)大而開裂。


圖1是本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力體系立面布置圖。圖2是本發(fā)明預(yù)應(yīng)力體系側(cè)面布置圖。圖3是本發(fā)明支座卸載體系的立面布置圖。圖4是本發(fā)明支座卸載體系的側(cè)面布置圖。圖5是本發(fā)明支座卸載，頂升體系拆除后的立面布置圖。圖6是本發(fā)明支座卸載，頂升體系拆除后的側(cè)面布置圖。圖7是本發(fā)明外圍尺寸增大混凝土立面布置圖。圖8是本發(fā)明外圍尺寸增大混凝土側(cè)面布置圖。圖中加固封錨混凝土 1、普通鋼筋植筋2、橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4、預(yù)應(yīng)力孔道5、開裂墩身6、臨時(shí)支撐7、錨固體系8、千斤頂9、橫向聯(lián)系型鋼10、縱向聯(lián)系型鋼11、支承鋼墊板12。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施步驟作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明包括加固封錨混凝土 1、普通鋼筋植筋2、橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4、縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道5、開裂墩身6、臨時(shí)支撐7、錨固體系8、橫向聯(lián)系型鋼9、千斤頂10、縱向聯(lián)系型鋼11、支承鋼墊板12、橋梁上部結(jié)構(gòu)13。本發(fā)明技術(shù)方案采用如下實(shí)施步驟
步驟(1).在已開裂橋墩6的承臺(tái)上搭設(shè)臨時(shí)支撐7，支撐形式根據(jù)現(xiàn)有條件，采用鋼管或支架。步驟O).在臨時(shí)支撐7上搭設(shè)橫向聯(lián)系型鋼9和縱向聯(lián)系型鋼11，并在橫向聯(lián)系型鋼9和縱向聯(lián)系型鋼11之間設(shè)置千斤頂10，千斤頂上下設(shè)置有支承鋼墊板12。整個(gè)臨時(shí)支撐7、橫向聯(lián)系型鋼9和縱向聯(lián)系型鋼11以及千斤頂和支承鋼墊板12組成的臨時(shí)支架體系如圖3、圖4所示。步驟(3).采用千斤頂10頂起橋梁上部結(jié)構(gòu)13，為開裂橋墩6卸載。步驟對(duì)卸載后的開裂墩身6進(jìn)行縱橫向鉆孔，鉆孔位置避開原有的普通鋼筋，并在鉆設(shè)的縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道5內(nèi)布置橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4。步驟(5).張拉橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4達(dá)到張拉控制應(yīng)力，然后分別將橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4的張拉端用錨固體系8錨緊，灌漿填滿橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3和縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道5、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4預(yù)應(yīng)力筋和縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道5之間的空隙。此時(shí)的開裂墩身6如圖5、圖6所示。步驟(6).千斤頂10卸力，拆除臨時(shí)支撐7。步驟(7).搭設(shè)模板，對(duì)原橋開裂墩身6外圍包裹帶普通鋼筋植筋2的加固封錨混凝土 1。帶普通鋼筋植筋2的加固封錨混凝土 1如圖7、圖8所示。步驟(8).拆除模板，加固完成。最終加固完成的開裂墩身6如圖1、圖2所示。所述的橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋4，為精軋螺紋或預(yù)應(yīng)力鋼絞線， 其孔數(shù)或股數(shù)為多個(gè)對(duì)稱布置或多排布置。實(shí)施例
如圖1、2、3、4所示。獨(dú)柱式橋墩墩身高7. 455m，加固縱橋向預(yù)應(yīng)力筋4布置采用12根細(xì)牙螺紋高強(qiáng)螺桿，水平布置4排，豎向布置2排，采用M30 X 2細(xì)牙螺紋高強(qiáng)螺桿，張拉控制應(yīng)力463. 5KN，使縱橋向混凝土拉應(yīng)力得到控制。在橫橋向，布置橫橋向水平預(yù)應(yīng)力鋼絞線，開裂墩身6上共設(shè)置7束，共2排，上排4束，下排3束，每束13 Φs 15. 20鋼絞線，張拉控制應(yīng)力2538. 9KN，使橫橋向混凝土拉應(yīng)力得到控制。按上述方法步驟，搭設(shè)臨時(shí)鋼管支撐，開裂墩身6前后各一排，每排排列5根Φ800Χ8πιπι鋼管，臨時(shí)鋼管支撐之間橫向應(yīng)用型鋼聯(lián)系牢固，水中下沉可在下鋼墊板開孔。臨時(shí)鋼管支撐頂上設(shè)置橫向聯(lián)系H型鋼9，尺寸為414 X 405 X 18 X ^mm; H型鋼頂面設(shè)置支承鋼墊板12，最底層支承鋼墊板12厚40mm與橫向聯(lián)系H型鋼焊接，其余支承鋼墊板12根據(jù)橫坡要求確定，不需要焊接。H型鋼頂面鋼墊板上設(shè)置20個(gè)200噸油壓千斤頂10，其上再設(shè)置厚40mm鋼墊板，該鋼墊板與縱向H型鋼，尺寸為400X400X 13X 21mm焊接。采用鉆機(jī)縱向鉆孔，鉆孔直徑59mm，形成預(yù)應(yīng)力孔道5，完成外側(cè)兩排縱向鉆孔及縱橋向預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿的設(shè)置?？v橋向預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿采用M30 X 2mm細(xì)牙螺紋高強(qiáng)螺桿，張拉控制力463. 5KN,伸長(zhǎng)量10. 2mm,鉆一根錨固一根的措施，從上排至下排鉆孔及張拉，外側(cè)兩排完成后及時(shí)進(jìn)行壓漿，一個(gè)橋墩蓋梁共計(jì)12根。橫橋向鉆孔壓漿完成后進(jìn)行縱橋向鉆孔，鉆孔直徑91mm，先施工上排，左右對(duì)稱鉆孔，鉆一束錨固一束的措施，橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋3的形式為13 Φ s15. 20鋼絞線，張拉控制力2538. 9KN， 伸長(zhǎng)量57. 2mm，兩排完成后及時(shí)進(jìn)行壓漿。千斤頂10卸力，拆除臨時(shí)鋼管支撐。搭設(shè)模板， 對(duì)原橋開裂墩身6外圍包裹帶普通鋼筋植筋2的加固封錨混凝土 1。加固封錨混凝土 1的覆蓋范圍為上半部高度an段，周邊尺寸調(diào)整成860 X 360cm,對(duì)原橋開裂墩身6鑿毛并植筋， 外包直徑12mm間距IOXlOcm鋼筋網(wǎng)2，立模澆筑該部分加固封錨混凝土 1。拆除摸板，加固完成。本實(shí)施例中，縱橫向預(yù)應(yīng)力束的布置如圖1、圖2所示。鉆孔位置嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，設(shè)計(jì)應(yīng)按理論避開原有鋼筋，若開始鉆孔縱向就碰到表面鋼筋或碰到蓋梁內(nèi)的剪力鋼筋，橫向鉆孔若碰到箍筋，應(yīng)立刻停止，重新確定孔位。施工前應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行量測(cè)，每一鉆孔前后、施加預(yù)應(yīng)力前后均應(yīng)觀察。
權(quán)利要求
1. 一種獨(dú)柱混凝土橋墩豎向開裂加固的方法，其特征在于包括加固封錨混凝土(1)、 普通鋼筋植筋(2)、橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)、縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道(5)、 開裂墩身(6)、臨時(shí)支撐(7)、錨固體系(8)、橫向聯(lián)系型鋼(9)、千斤頂(10)、縱向聯(lián)系型鋼(11)、支承鋼墊板(12)、橋梁上部結(jié)構(gòu)(13)；其具體實(shí)施步驟如下步驟(1).在已開裂橋墩(6)的承臺(tái)上搭設(shè)臨時(shí)支撐(7)，支撐形式根據(jù)現(xiàn)有條件，采用鋼管或支架；步驟O).在臨時(shí)支撐(7)上搭設(shè)縱橫向聯(lián)系型鋼(9)和縱向聯(lián)系型鋼(11)，并在橫向聯(lián)系型鋼(9)和縱向聯(lián)系型鋼(11)之間設(shè)置千斤頂(10)，千斤頂上下設(shè)置有支承鋼墊板(12)；步驟(3).采用千斤頂(10)頂起橋梁上部結(jié)構(gòu)(13)，為開裂橋墩(6)卸載； 步驟對(duì)卸載后的開裂墩身(6)進(jìn)行縱橫向鉆孔，鉆孔位置避開原有的普通鋼筋， 并在鉆設(shè)的縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道(5)內(nèi)布置橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(4);步驟(5).張拉橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)達(dá)到張拉控制應(yīng)力，然后分別將橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)的張拉端用錨固體系(8)錨緊，灌漿填滿橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)和縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道(5)、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋(4)預(yù)應(yīng)力筋和縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道(5)之間的空隙；步驟(6).千斤頂(10)卸力，拆除臨時(shí)支撐(7);步驟(7).搭設(shè)模板，對(duì)原橋開裂墩身(6)外圍包裹帶普通鋼筋植筋(2)的加固封錨混凝土(1)；步驟(8).拆除模板，加固完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種獨(dú)柱混凝土橋墩豎向開裂加固的方法?，F(xiàn)有開裂加固的方法影響橋墩的耐久性和強(qiáng)度。本發(fā)明包括加固封錨混凝土、普通鋼筋植筋、橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋、縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋、縱橫向預(yù)應(yīng)力孔道、開裂墩身、臨時(shí)支撐、錨固體系、橫向聯(lián)系型鋼、千斤頂、縱向聯(lián)系型鋼、支承鋼墊板、橋梁上部結(jié)構(gòu)。本發(fā)明首先在已開裂橋墩的承臺(tái)上搭設(shè)臨時(shí)支撐，在臨時(shí)支撐上搭設(shè)縱橫向聯(lián)系型鋼和縱向聯(lián)系型鋼，并在橫向聯(lián)系型鋼和縱向聯(lián)系型鋼之間設(shè)置千斤頂，用千斤頂為開裂橋墩卸載，并對(duì)卸載后的開裂墩身進(jìn)行縱橫向鉆孔，并布置橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱橋向預(yù)應(yīng)力鋼筋。本發(fā)明調(diào)整混凝土橋墩橫橋向的內(nèi)部應(yīng)力，提高了混凝土橋墩的抗剪性能和抗局部劈裂的性能。
文檔編號(hào)E01D22/00GK102561212SQ20121001699
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者劉成熹, 吳天真, 唐國(guó)斌, 李毅, 項(xiàng)貽強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)