专利名称：一种独柱混凝土桥墩竖向开裂加固的方法
技术领域：
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉一种独柱混凝土桥墩竖向开裂加固的方法。
背景技术：
目前，独柱式钢筋混凝土桥墩作为一种典型的桥梁下部结构形式，广泛应用于各类城市高架以及高等级公路桥梁中，其具有形式美观，占用桥下空间小等优点。关于独柱钢筋混凝土桥墩梁桥梁的设计，过去主要集中在上部构造钢筋混凝土或预应力混凝土箱形梁桥的受力分析，而对独柱桥墩梁的专门研究、尤其是空间受力及实用的加固设计方法研究较少。因此以往修建的钢筋独柱桥墩梁、尤其是墩顶纵桥向的竖向裂缝和支座附近的劈裂裂缝较多。事实上，墩顶纵桥向的竖向裂缝主要是在墩顶负弯矩的作用下，其混凝土抗拉强度不足导致，而支座附近的劈裂裂缝主要为独柱式桥墩斜截面剪应力或主拉应力超过混凝土抗拉强度限值导致的。若该桥墩在超载，雨水渗漏的作用下，墩顶纵桥向的竖向裂缝和支座附近劈裂裂缝将进一步开展，保护层内钢筋的锈蚀加剧，最终将严重影响独柱式桥墩的承载能力和耐久性，并威胁上部结构的正常使用。现有独柱混凝土桥墩加固方法及缺陷
以粘贴钢板或高强度碳纤维等材料进行加固为主的被动加固技术，其加固的特点是对独柱墩已展开的裂缝直接进行封闭和粘贴补强材料，而已开裂结构的钢筋或部分混凝土仍承受很大的应力，在后续的外荷载作用下，除部分荷载由外加的粘贴补强材料承受外，其余荷载则仍由原先已开裂的独柱式桥墩承受并与原应力叠加，在后续荷载进一步增大时，仍将导致原结构继续出现新的裂缝，从而影响桥墩的耐久性和强度。此外，被动加固技术只能针对开裂部位进行有限的加固补强，无法防止由于后续荷载作用而可能出现的其他类型的裂缝。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种独柱混凝土桥墩竖向开裂加固的方法。本发明包括加固封锚混凝土、普通钢筋植筋、横桥向预应力钢筋、纵桥向预应力钢筋、纵横向预应力孔道、开裂墩身、临时支撑、锚固体系、横向联系型钢、千斤顶、纵向联系型钢、支承钢垫板、桥梁上部结构。本发明技术方案采用如下实施步骤
步骤(1).在已开裂桥墩的承台上搭设临时支撑，支撑形式根据现有条件，采用钢管或支架。步骤O).在临时支撑上搭设纵横向联系型钢和纵向联系型钢，并在横向联系型钢和纵向联系型钢之间设置千斤顶，千斤顶上下设置有支承钢垫板。步骤(3).采用千斤顶顶起桥梁上部结构，为开裂桥墩卸载。
3
步骤对卸载后的开裂墩身进行纵横向钻孔，钻孔位置避开原有的普通钢筋， 并在钻设的纵横向预应力孔道内布置横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋。步骤(5).张拉横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋达到张拉控制应力，然后分别将横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋的张拉端用锚固体系锚紧，灌浆填满横桥向预应力钢筋和纵横向预应力孔道、纵桥向预应力钢筋预应力筋和纵横向预应力孔道之间的空隙。步骤(6).千斤顶卸力，拆除临时支撑。步骤(J).搭设模板，对原桥开裂墩身外围包裹带普通钢筋植筋的加固封锚混凝土 1。步骤(8).拆除模板，加固完成。所述的横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋，为精轧螺纹或预应力钢绞线，其孔数或股数为多个对称布置或多排布置。本发明的有益效果
1、调整混凝土桥墩横桥向的内部应力，使裂缝闭合。本发明中，通过在已开裂墩身拉力区施加横桥向预应力，根据分析得到的桥墩应力合理确定引入预压应力的数量及分布，从而防止钢筋混凝土实体墩开裂、提高结构耐久性，因此，横桥向预应力钢筋3可调整混凝土桥墩的内部应力，从而提高开裂混凝土墩身的耐久性。2、改善提高混凝土桥墩的抗剪性能
本发明中，在墩中施加的横桥向预应力钢筋3，可增加桥墩的横桥向混凝土的预压应力，提高桥墩的抗剪性能。3、提高混凝土桥墩纵横桥向抗局部劈裂的性能
本发明中，在墩中施加的纵桥向预应力钢筋4，可减小在局压劈力荷载作用下的纵桥向混凝土应力，防止帽梁混凝土沿横桥向因劈拉应力过大而开裂。
图1是本发明的预应力体系立面布置图。图2是本发明预应力体系侧面布置图。图3是本发明支座卸载体系的立面布置图。图4是本发明支座卸载体系的侧面布置图。图5是本发明支座卸载，顶升体系拆除后的立面布置图。图6是本发明支座卸载，顶升体系拆除后的侧面布置图。图7是本发明外围尺寸增大混凝土立面布置图。图8是本发明外围尺寸增大混凝土侧面布置图。图中加固封锚混凝土 1、普通钢筋植筋2、横桥向预应力钢筋3、纵桥向预应力钢筋4、预应力孔道5、开裂墩身6、临时支撑7、锚固体系8、千斤顶9、横向联系型钢10、纵向联系型钢11、支承钢垫板12。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施步骤作进一步说明。本发明包括加固封锚混凝土 1、普通钢筋植筋2、横桥向预应力钢筋3、纵桥向预应力钢筋4、纵横向预应力孔道5、开裂墩身6、临时支撑7、锚固体系8、横向联系型钢9、千斤顶10、纵向联系型钢11、支承钢垫板12、桥梁上部结构13。本发明技术方案采用如下实施步骤
步骤(1).在已开裂桥墩6的承台上搭设临时支撑7，支撑形式根据现有条件，采用钢管或支架。步骤O).在临时支撑7上搭设横向联系型钢9和纵向联系型钢11，并在横向联系型钢9和纵向联系型钢11之间设置千斤顶10，千斤顶上下设置有支承钢垫板12。整个临时支撑7、横向联系型钢9和纵向联系型钢11以及千斤顶和支承钢垫板12组成的临时支架体系如图3、图4所示。步骤(3).采用千斤顶10顶起桥梁上部结构13，为开裂桥墩6卸载。步骤对卸载后的开裂墩身6进行纵横向钻孔，钻孔位置避开原有的普通钢筋，并在钻设的纵横向预应力孔道5内布置横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4。步骤(5).张拉横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4达到张拉控制应力，然后分别将横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4的张拉端用锚固体系8锚紧，灌浆填满横桥向预应力钢筋3和纵横向预应力孔道5、纵桥向预应力钢筋4预应力筋和纵横向预应力孔道5之间的空隙。此时的开裂墩身6如图5、图6所示。步骤(6).千斤顶10卸力，拆除临时支撑7。步骤(7).搭设模板，对原桥开裂墩身6外围包裹带普通钢筋植筋2的加固封锚混凝土 1。带普通钢筋植筋2的加固封锚混凝土 1如图7、图8所示。步骤(8).拆除模板，加固完成。最终加固完成的开裂墩身6如图1、图2所示。所述的横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4，为精轧螺纹或预应力钢绞线， 其孔数或股数为多个对称布置或多排布置。实施例
如图1、2、3、4所示。独柱式桥墩墩身高7. 455m，加固纵桥向预应力筋4布置采用12根细牙螺纹高强螺杆，水平布置4排，竖向布置2排，采用M30 X 2细牙螺纹高强螺杆，张拉控制应力463. 5KN，使纵桥向混凝土拉应力得到控制。在横桥向，布置横桥向水平预应力钢绞线，开裂墩身6上共设置7束，共2排，上排4束，下排3束，每束13 Φs 15. 20钢绞线，张拉控制应力2538. 9KN，使横桥向混凝土拉应力得到控制。按上述方法步骤，搭设临时钢管支撑，开裂墩身6前后各一排，每排排列5根Φ800Χ8πιπι钢管，临时钢管支撑之间横向应用型钢联系牢固，水中下沉可在下钢垫板开孔。临时钢管支撑顶上设置横向联系H型钢9，尺寸为414 X 405 X 18 X ^mm; H型钢顶面设置支承钢垫板12，最底层支承钢垫板12厚40mm与横向联系H型钢焊接，其余支承钢垫板12根据横坡要求确定，不需要焊接。H型钢顶面钢垫板上设置20个200吨油压千斤顶10，其上再设置厚40mm钢垫板，该钢垫板与纵向H型钢，尺寸为400X400X 13X 21mm焊接。采用钻机纵向钻孔，钻孔直径59mm，形成预应力孔道5，完成外侧两排纵向钻孔及纵桥向预应力高强螺杆的设置。纵桥向预应力高强螺杆采用M30 X 2mm细牙螺纹高强螺杆，张拉控制力463. 5KN,伸长量10. 2mm,钻一根锚固一根的措施，从上排至下排钻孔及张拉，外侧两排完成后及时进行压浆，一个桥墩盖梁共计12根。横桥向钻孔压浆完成后进行纵桥向钻孔，钻孔直径91mm，先施工上排，左右对称钻孔，钻一束锚固一束的措施，横桥向预应力钢筋3的形式为13 Φ s15. 20钢绞线，张拉控制力2538. 9KN， 伸长量57. 2mm，两排完成后及时进行压浆。千斤顶10卸力，拆除临时钢管支撑。搭设模板， 对原桥开裂墩身6外围包裹带普通钢筋植筋2的加固封锚混凝土 1。加固封锚混凝土 1的覆盖范围为上半部高度an段，周边尺寸调整成860 X 360cm,对原桥开裂墩身6凿毛并植筋， 外包直径12mm间距IOXlOcm钢筋网2，立模浇筑该部分加固封锚混凝土 1。拆除摸板，加固完成。本实施例中，纵横向预应力束的布置如图1、图2所示。钻孔位置严格按设计要求进行，设计应按理论避开原有钢筋，若开始钻孔纵向就碰到表面钢筋或碰到盖梁内的剪力钢筋，横向钻孔若碰到箍筋，应立刻停止，重新确定孔位。施工前应对裂缝进行量测，每一钻孔前后、施加预应力前后均应观察。
权利要求
1. 一种独柱混凝土桥墩竖向开裂加固的方法，其特征在于包括加固封锚混凝土(1)、 普通钢筋植筋(2)、横桥向预应力钢筋(3)、纵桥向预应力钢筋(4)、纵横向预应力孔道(5)、 开裂墩身(6)、临时支撑(7)、锚固体系(8)、横向联系型钢(9)、千斤顶(10)、纵向联系型钢(11)、支承钢垫板(12)、桥梁上部结构(13)；其具体实施步骤如下步骤(1).在已开裂桥墩(6)的承台上搭设临时支撑(7)，支撑形式根据现有条件，采用钢管或支架；步骤O).在临时支撑(7)上搭设纵横向联系型钢(9)和纵向联系型钢(11)，并在横向联系型钢(9)和纵向联系型钢(11)之间设置千斤顶(10)，千斤顶上下设置有支承钢垫板(12)；步骤(3).采用千斤顶(10)顶起桥梁上部结构(13)，为开裂桥墩(6)卸载； 步骤对卸载后的开裂墩身(6)进行纵横向钻孔，钻孔位置避开原有的普通钢筋， 并在钻设的纵横向预应力孔道(5)内布置横桥向预应力钢筋(3)和纵桥向预应力钢筋(4);步骤(5).张拉横桥向预应力钢筋(3)和纵桥向预应力钢筋(4)达到张拉控制应力，然后分别将横桥向预应力钢筋(3)和纵桥向预应力钢筋(4)的张拉端用锚固体系(8)锚紧，灌浆填满横桥向预应力钢筋(3)和纵横向预应力孔道(5)、纵桥向预应力钢筋(4)预应力筋和纵横向预应力孔道(5)之间的空隙；步骤(6).千斤顶(10)卸力，拆除临时支撑(7);步骤(7).搭设模板，对原桥开裂墩身(6)外围包裹带普通钢筋植筋(2)的加固封锚混凝土(1)；步骤(8).拆除模板，加固完成。
全文摘要
本发明公开了一种独柱混凝土桥墩竖向开裂加固的方法。现有开裂加固的方法影响桥墩的耐久性和强度。本发明包括加固封锚混凝土、普通钢筋植筋、横桥向预应力钢筋、纵桥向预应力钢筋、纵横向预应力孔道、开裂墩身、临时支撑、锚固体系、横向联系型钢、千斤顶、纵向联系型钢、支承钢垫板、桥梁上部结构。本发明首先在已开裂桥墩的承台上搭设临时支撑，在临时支撑上搭设纵横向联系型钢和纵向联系型钢，并在横向联系型钢和纵向联系型钢之间设置千斤顶，用千斤顶为开裂桥墩卸载，并对卸载后的开裂墩身进行纵横向钻孔，并布置横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋。本发明调整混凝土桥墩横桥向的内部应力，提高了混凝土桥墩的抗剪性能和抗局部劈裂的性能。
文档编号E01D22/00GK102561212SQ20121001699
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者刘成熹, 吴天真, 唐国斌, 李毅, 项贻强 申请人:浙江大学