专利名称：墩身帽开裂体外予应力加固方法
技术领域：
本发明涉及的是墩身帽开裂体外予应力加固方法及其施工设备，属于桥 梁墩帽加固补强技术领域。
技术背景由于桥梁墩身帽在设计时横向钢筋配置不足，造成墩身帽产生竖向裂 纹，为使己建成的墩身帽能达到它的设计承载力，在墩身帽顶层用劲性骨架 加横向预应力钢束的方法来加固处理。本加固施工属高空作业，劲性骨架、 起吊扁担梁、模板等安装都难以用吊机一次安装到位，手动操作工序多，难 度、危险性较大，加上劲性骨架梁加工精度要求高，施焊工作量大，加工费 时等。这些都直接影响施工的安全、施工的质量、施工的完成时间。所以目 前还尚未有一种具有安全、优质、高效的施工方法。 发明内容本发明的目的旨在克服现有技术所存在的缺陷，提出一种安全、优质、 快速完成施工的墩身帽开裂体外予应力加固方法及其施工设备。本发明的技术解决方案墩身帽开裂体外予应力加固方法，其施工步骤 分为-(1) 在墩旁搭设钢管施工支架，保证劲性骨架梁存放及施工操作平台， 支架需能承受外侧模板和外包混凝土的荷载；(2) 跨堤梁墩利用35t汽车吊机，安装墩顶起吊扁担梁，扁担梁釆用[20 槽钢组组成，横置于墩顶上，在扁担梁或钢管支架上设置滑车吊点，安置导链，提升劲性骨架；其余墩用2台5t巻扬机提升劲性骨架起吊至支架顶平 台上临时对位；(3) 对劲性骨架安装范围的墩帽周围槽口进行凿毛处理，沿劲性骨架 支承板处涂环氧树脂胶泥；(4) 用5t导链将劲性骨架拖拉就位，在劲性骨架上焊接钢筋，然后安 装精轧螺纹粗钢筋并拧紧螺帽，使劲性骨架精确定位；(5) 对劲性骨架施加予应力。由于每个墩身帽两侧各有4根钢束按上 下竖向排列，为保证其受力均匀，张拉采用60t千斤顶两侧同时对称循环张 拉，张拉顺序先中间两束，后上下两束；(6) 预应力对称循环张拉完成后，灌注槽口内混凝土，槽口内混凝土 采用环氧树脂混凝土；(7 )对劲性骨架箱内及劲性骨架与墩帽间间隙进行压浆处理。(8) 绑轧钢筋，利用支架平台和起吊扁担梁，拼装整体钢外模板及模 板支撑架；(9) 浇注C30细石混凝土，混凝土搅拌车将混凝土送至墩旁,利用提升 架提升至支架顶平台上，人工浇注、振捣；(10) 拆模、修理外观，拆除支架及起吊扁担梁等，转移至其它墩使用。 本发明的优点本发明是有效解决墩身帽因横向钢筋配筋不足原因产生裂纹的加固方 法。具有安全、经济、快捷、便于施工的优点。(1)劲性骨架在工厂加工成型，保证加工精度，减少高空作业工作量，(2) 本发明仅对墩身帽外形略有改变，并不影响整体外观效果及结构 质量，有效克服加固工程对桥墩外观的影响，即保证了桥梁的内在质量又保 证其外观效果。(3) 本发明实施的桥梁墩身帽经加固后开放交通至今，使用情况一直 良好，经跟踪观察未发现病害，是一种经济、有效、 一次性成功的加固方法。
具体实施方式
实施例安徽省蚌埠市朝阳路淮河公路桥引桥跨堤连续梁主墩及部分40米连续 梁实体墩墩顶出现竖向裂纹，采用体外预应力即劲性骨架加预应力钢束外包 混凝土的方法加固。不影响桥梁的整体美观，有效地保证墩身的强度，施工 简单、便捷、速度快、安全性好。劲性骨架梁在工厂内加工，为确保加工精度和控制变形，采用自动切割 机下料，二氧化碳气体保护自动焊焊接。由于南北两岸共34个墩帽需要进行加固处理，墩身高在4. 5m 21m，平 均墩高15m，墩顶无施工操作空间，须另搭设钢管支架方可施工，桥梁墩身帽加固的具体施工方法步骤分(1) 在墩旁搭设钢管施工支架，施工支架须考虑劲性骨架存放及施工 操作平台，并能承受外模和混凝土荷载；(2) 跨堤梁墩利用35t汽车吊机，安装墩顶起吊扁担梁，扁担梁采用[20 槽钢组组成，横置于墩顶上，并在扁担梁上设置滑车吊点；22弁 23弁，40 # 41#墩在钢管支架上安置导链提升劲性骨架；(3) 其他墩利用2台5t巻扬机将劲性骨架起吊至支架顶平台上临时对位；(4) 对劲性骨架安装范围的墩帽周围槽口进行凿毛处理，沿劲性骨架 支承板处涂环氧树脂胶泥；(5) 用5t导链将劲性骨架拖拉就位，在劲性骨架上焊接钢筋，然后安 装精轧螺纹粗钢筋并拧紧螺帽，使劲性骨架精确定位；(6) 对劲性骨架施加予应力，每个墩帽8根钢束布置在两侧，每侧4 根按从上到下竖向排列，跨堤梁墩每根钢束的张拉力为450KN，其它燉张拉 力为350KN。张拉采用60t千斤顶同时对称循环张拉完成，张拉顺序为先中 间两束，后上下两束，每个循环张拉力为150KN，直至达到设计张拉力。(6) 预应力对称循环张拉完成后，灌注槽口内混凝土，槽口内混凝土 采用环氧树脂混凝土；(7) 对劲性骨架箱内及劲性骨架与墩帽间的间隙分别采用0.35水灰比 的浓浆进行压浆处理。(8) 绑轧钢筋，利用支架平台和起吊扁担梁，拼装整体钢外模板及模 板支撑架；(9) 浇注C30细石混凝土，混凝土搅拌车将混凝土送至墩旁，利用提 升架提升至支架顶平台，人工浇注、振捣；(10) 拆模、修理外观，拆除支架及起吊扁担梁等，转移至其他墩使用， 本工程施工共用支架十套、起吊扁担梁三套，模板三套(三种类型墩帽各一 套)，以便倒用和确保施工进度；劲性骨架加工、安装及预应力钢束张拉等均按上述要求进行施工，主要
突出劲性骨架定位、预应力张拉、压浆、外包混凝土浇注的施工方法所述的劲性骨架定位，体外预应力钢束张拉。在劲性骨架上焊接钢筋， 安装精轧螺纹粗钢筋并拧紧螺帽，劲性骨架精确定位后施加予应力，每墩每 侧有4根钢束，张拉采用60t千斤顶两侧同时对称循环张拉，张拉顺序先中间两束，后上下两束。每个循环张拉力为150KN，直至达到跨堤梁墩每根钢 束张拉力为450KN，其它墩张拉力为350KN的设计要求。劲性骨架箱内压浆由于箱内空间较大、压浆量大，为使箱内的空气及 时排出，使压浆密实，在箱顶设置了一个注桨孔，二个排气孔，采用0.35 水灰比的浓浆将劲性骨架箱内压满。劲性骨架与墩帽间空隙压浆设计为三个小隔箱，在每个隔箱顶的盖板 上开一个压浆孔， 一个排气孔，分别采用0.35水灰比的浓浆压浆，压浆前先 将箱子底口缝隙用砂浆密封，待有一定强度后再进行压浆施工。外包混凝土灌注由于外包混凝土的灌注空间较小，特别是底板、侧板处的混凝土难以浇注，为确保混凝土浇注质量，模板采用钢模板，混凝土采用两次浇注完成，外包混凝土采用陷度18 20cmC30细石混凝土，用(J)30mm振动棒振捣。模板安装第一次安装底模及12cm高的侧模，进行底板及部分侧板混 凝土浇注，第二次安装其余侧模，再进行其余混凝土浇注。混凝土表面修饰，由于外包混凝土难以浇注，拆模后局部混凝土表面会 出现蜂窝、麻面缺陷，必须进行修饰，修饰采用水泥砂浆抹平处理。现有技术中墩身帽在设计时横向所配钢筋不足，造成已建成的实体墩顶 出现竖向裂纹，本发明为了弥补这个设计缺陷，采取在墩帽顶加体外预应力
筋的方法，用体外预应力筋(精轧螺纹粗钢筋)来辅助墩身帽横向钢筋承受 拉力。精轧螺纹粗钢筋的张拉力是通过墩身帽端部所加的焊接型钢劲性骨架 梁，将所受力均匀传递至全部墩帽宽度范围。劲性骨架箱内压衆、劲性骨架与墩帽间空隙压浆及外包混凝土都是为了 保证预应力钢束及劲性钢骨架与空气隔绝，防止钢结构与预应力筋锈蚀，即 延长预应力钢束的使用寿命。以上的加固方法旨在安全、经济、快捷、方便施工的原则下确定的。
权利要求
1、墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是该方法的施工步骤分为(1)在墩旁搭设钢管施工支架，用于劲性骨架梁存放及施工操作平台，支架需保证承受外模和混凝土荷载；(2)跨堤梁墩利用35t汽车吊机，安装墩顶起吊扁担梁，扁担梁采用[20槽钢组组成，横置于墩顶上。在扁担梁或钢管支架上设置滑车吊点，安置导链，提升劲性骨架；其它墩用2台5t卷扬机提升劲性骨架至支架平台上临时对位；(3)对劲性骨架安装范围的墩身帽周围槽口进行凿毛处理，沿劲性骨架支承板处涂环氧树脂胶泥；(4)用5t导链将劲性骨架拖拉就位，在劲性骨架上焊接钢筋，然后安装精轧螺纹粗钢筋并拧紧螺帽，使劲性骨架精确定位；(5)对劲性骨架施加予应力。每个墩帽8根预应力钢束按每侧4根上下竖向排列，为保证其受力均匀，张拉采用60t千斤顶两侧同时对称循环张拉，张拉顺序为先中间两束，后上下两束；(6)预应力对称循环张拉完成后，灌注槽口内混凝土，槽口内混凝土采用环氧树脂混凝土；(7)对劲性骨架箱内及劲性骨架与墩帽间空隙进行压浆处理。(8)绑轧钢筋，利用支架平台和起吊扁担梁，拼装整体钢外模板及模板支撑架；(9)浇注C30细石混凝土，混凝土搅拌车将混凝土送至墩旁，利用提升架提升至支架平台上，人工浇注、振捣；(10)拆模、修理外观，拆除支架及起吊扁担梁等，转移至其它墩使用。
2、 根据权利要求1所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 在墩帽顶用劲性骨架加横向预应力钢束的方法来补充墩身帽因横向钢筋配 筋不足造成的设计缺陷。
3、 根据权利要求1所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 劲性骨架定位，劲性骨架采用16Mn焊接成型，骨架内侧与墩帽接触处与原 墩帽外形一致，以保证全面积接触，使张拉力均匀传递。
4、 根据权利要求1所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 横向预应力束采用精轧螺纹粗钢筋，每个墩帽8根钢束布置在两侧，每侧4 根按从上到下竖向排成一列，跨堤梁墩每根钢束的张拉力为450KN，其它墩 张拉力为350KN。张拉采用60t千斤顶同时对称循环张拉完成，张拉顺序为 先中间两束，后上下两束，每个循环张拉力为150KN，直至达到设计张拉力。
5、 根据权利要求1所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 劲性骨架箱内压浆，在箱顶设置了一个注浆孔，二个排气孔，采用0.35水灰 比的浓浆将劲性骨架箱内压满。
6、 根据权利要求1所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 劲性骨架与墩帽间间隙压浆，用三个小隔箱，在每个隔箱顶的盖板上开一个 压浆孔， 一个排气孔，分别采用0.35水灰比的浓浆压浆，压桨前先将箱子底 口缝隙用砂浆密封，强度满足后进行压浆。
7、 根据权利要求l所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 劲性骨架外包混凝土灌注，模板采用钢模板，4)30振动棒振捣，混凝土采用C30细石混凝土，陷度18 20cm。
8、 根据权利要求1所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 劲性骨架外包混凝土采取两次浇注，第一次进行底板及部分侧板混凝土浇 注，第二次浇注其余混凝土。
9、 根据权利要求1所述的墩身帽开裂体外予应力加固方法，其特征是 外包混凝土表面修饰，采用水泥砂浆抹平处理。
全文摘要
本发明是墩身帽开裂体外予应力加固方法，其施工步骤分为在墩旁搭设钢管施工支架，建立加固施工操作平台；利用35t汽车吊机将劲性骨架吊、运至安装墩旁；将劲性骨架安装范围的墩帽周围槽口凿毛；沿劲性骨架支承板处涂环氧树脂胶泥；用5t导链将劲性骨架拖拉就位；对劲性骨架对称循环施加予应力达设计张拉力；灌注槽口内环氧树脂混凝土；对劲性骨架箱内及劲性骨架与墩帽间空隙进行压浆处理；利用支架平台和起吊扁担梁拼装整体钢模板及模板支架；浇注C30细石外包混凝土；拆模；外观修理。本发明的优点有效解决墩帽因墩顶横向配筋不足原因产生竖向裂纹的加固方法。具有安全、经济、快捷、便于施工的优点。
文档编号E01D22/00GK101148862SQ200710133928
公开日2008年3月26日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者俊 刘, 东 周, 徐炳法, 查道宏, 王延长, 鄢乃军, 韦理仁, 皓 龙 申请人:中铁大桥局集团第四工程有限公司