一种快速化施工的独柱式混凝土桥墩抗倾覆加固方法

1.桥梁加固技术领域的一种独柱墩高架桥的抗倾覆加固方法


背景技术：

2.我国城市的立交桥和高速公路匝道多采用独柱墩箱梁结构形式，其具有占用土地 少，开阔视野，增加桥型美观的优点。独柱墩桥梁的抗倾覆能力差，偏载和超载情况下容易 发生桥面的整体倾覆。独柱墩桥梁的抗倾覆安全问题不容小觑，因此必须对现有独柱墩桥梁 进行加固，保障行车安全。
3.桥梁设计者们的关注点通常在于桥梁的抗弯和抗剪承载力，对于偶然偏行超载的 作用考虑较少。当超载车单侧行驶时，易出现支座联端脱空现象，在偏载持续作用下，桥梁 发生转动，导致桥梁自身无法达到平衡状态，从而发生倾覆下滑。
4.现有技术中，常采用增设外部受力体系的方法防止独柱墩桥梁的倾覆，但此种方 法施工周期长，要求较高，耗费高，且需要进行交通管制，影响现有交通流。又如在独柱墩 桥梁防倾覆耗能加固方法，实现了对桥梁偏载和震动能量的消耗，且该防倾覆耗能加固装置 可快速拆卸更换，然而此加固方法需要能耗较大，加固装置也需要定期更换，耗费人力物力 较高，在保证安全性的同时，经济性相较当前加固方法较低；再如独柱墩抗倾覆柔性加固方 法，钢材用量少、结构影响少、成本小、外观美观的优点，然而此加固方法在车辆荷载的影 响下，预应力筋索会逐渐出现预应力损失的情况，长期使用抗倾覆效果将会消失，倾覆隐患 复现，并且孔道将打穿桥面，可能影响原有的钢筋布置，破坏桥梁原有的结构，影响正常使 用。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种快速化施工的独柱式混凝土桥墩抗倾覆加固方法，能够满足部 分城市因封路工作困难，需要快速化施工、边施工边通车等要求，并且可显著提升其抗倾覆 性能。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种快速化施工的独柱式混凝土桥墩 抗倾覆加固方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一：所述钢盖梁可采用工厂化预制加工，易于标准化施工，降低造价和加快施工进 度；步骤二：搭设施工平台，安装临时支架，在原桥墩顶部安装起重机具和相关支架；步骤三；原柱墩通过浇筑包大截面墩柱混凝土，待混凝土强度达到90％后，在墩顶钻锚 栓孔，钻孔时提前探明原柱墩的钢筋和钢绞线，应避开墩柱包大截面处植筋，并在工厂内对 钢盖梁对应位置预开锚栓孔；步骤四：钢盖梁工厂预制涂装，吊运到加固桥墩处，并将两半钢盖梁用滑轮运到墩顶， 紧固临时拼接螺栓，安装锚栓，施工剩余焊缝，并将两个半钢盖梁焊成一体，钢套箍焊接成 型；
步骤五：高压注浆填满钢套箍和混凝土柱间的空隙，所用水泥砂浆采用c40快硬自密实 补偿收缩混凝土材料，其加固结构能在6小时内能够达到标准强度的60％，3天内便可以完 全投入使用；步骤六：梁底局部凿毛，清洗，放样如孔位，植入锚栓，安装梁底调平钢板，四周封好 模，安装支座并灌环氧砂浆填充支座梁底楔块使新支座与梁底楔块密贴，但不进行顶升，不 改变原支座受力状况，调平楔块硬化期间限制交通或采取其他措施；对新增支座完全处在端 横梁接长范围的梁底调平块，在支座、梁底调平钢板安装后，也可与接长横隔梁混凝土一起 浇筑形成；步骤七：灌浆材料终凝后，拆除模板及四角钢楔块，检查是否有漏浆处，必要时漏浆处 进行补浆，并用砂浆填堵钢楔块抽出后的空隙。
7.本发明的优点在于：1、加固装置不占用桥墩附近地面位置，对城市地面道路影响小；2、施工过程中不对桥梁进行顶升，桥梁的抗倾覆能力有增无减，无需中断桥面交通；3、钢抱箍及钢盖梁的加持，使得其桥梁本身承载力提高。4、对桥墩及梁体其结构的影响较小，在正常使用原有支座的情况下，出现偏心荷载过 大的情况时，其结构能对桥梁起到抗倾覆作用，提高桥梁的抗倾覆能力5、加固装置采用工厂制作，现场拼装，实现快速化施工。
附图说明：
8.图1为抗倾覆加固方法立面布置图；
9.图2为抗倾覆加固方法钢盖梁立面示意图；
10.图3为抗倾覆加固方法钢套箍立面示意图；
11.图4为抗倾覆加固方法装配示意图；
12.图5为抗倾覆加固方法受力示意图；
13.图中包括：独柱墩1、钢盖梁2、钢套箍3、焊钉连接件4、混凝土后浇带5、支 撑结构下平面6、下支座垫石7、板式橡胶支座8、楔形上支座钢板9、墩顶平面10、原支 座11、桥面箱梁12。
具体实施方式
14.根据以下示意图，具体说明本发明的优选实施案例。
15.如图1所示，本发明提供一种快速化施工的独柱式混凝土桥墩抗倾覆加固方法， 包含：
16.1、钢抱箍结构，所述钢抱箍结构包括钢盖梁结构和钢套箍结构，如图1、图2、 图3和图4所示，所述钢盖梁结构设置在桥墩顶部的横桥方向，在既有独柱墩和钢盖梁结构 之间通过墩顶上的锚栓孔和混凝土后浇带相连，使钢盖梁和原柱墩形成整体；侧端钢套箍设 置焊钉连接件，在原柱墩横桥向的侧面进行开孔，开孔应避开原柱墩的钢筋和钢绞线；钢钉 依次通过侧端钢套箍、混凝土后浇带打入独柱墩开孔内；所述植入钢钉和钢盖梁侧端板上的 焊钉连接件交错布置，从而实现钢盖梁、锚栓孔、混凝土后浇带和原柱墩的传力。
17.2、抗倾覆加固支座结构，在桥墩横桥方向的钢盖梁结构上方增设支座组件，支 座组件设置在钢盖梁与桥梁梁底之间，当桥梁存在倾覆趋势时，实现既有桥梁上部结构与抗 倾覆加固结构的传力。
18.所述的支座组件包括：
19.1、施工支座垫石：上表面与桥梁梁底坡度相同，调平钢板四周封模，灌制无收 缩环氧树脂砂浆。通过梁底植入的调平钢板锚栓，使梁底调平钢板与支座密贴，梁底调平钢 板与箱梁底之间压注环氧砂浆，下表面密贴于板式橡胶支座8。
20.2、板式橡胶支座8：上表面密贴于楔形上支座钢板9下表面，下表面密贴于下支 座垫石7上表面，采用混凝土浇筑。
21.3、支座垫石：设置在钢盖梁2与板式橡胶支座8之间，上下两侧表面水平，分 别密贴于板式橡胶支座的下表面和钢盖梁的上表面，采用混凝土浇筑，内部预埋板式橡胶支 座的限位螺栓及套筒。除支座垫石钢筋可以域外外有部分钢筋需要植筋，对这部分钢筋先植 筋。
22.本发明施工前可采用以下步骤：
23.1、所述钢盖梁可采用工厂化预制加工，易于标准化施工，降低造价和加快施工 进度；
24.2、搭设施工平台，安装临时支架，在原桥墩顶部安装起重机具和相关支架；
25.3、原柱墩通过浇筑包大截面墩柱混凝土，待混凝土强度达到90％后，在墩顶钻 锚栓孔，钻孔时提前探明原柱墩的钢筋和钢绞线，应避开墩柱包大截面处植筋，并在工厂内 对钢盖梁对应位置预开锚栓孔；
26.4、钢盖梁工厂预制涂装，吊运到加固桥墩处，并将两半钢盖梁用滑轮运到墩顶， 紧固临时拼接螺栓，安装锚栓，施工剩余焊缝，并将两个半钢盖梁焊成一体，钢套箍焊接成 型；
27.5、高压注浆填满钢套箍和混凝土柱间的空隙，所用水泥砂浆采用c40快硬自密 实补偿收缩混凝土材料，其加固结构能在6小时内能够达到标准强度的60％，3天内便可以 完全投入使用；
28.6、梁底局部凿毛，清洗，放样如孔位，植入锚栓，安装梁底调平钢板，四周封 好模，安装支座并灌环氧砂浆填充支座梁底楔块使新支座与梁底楔块密贴，但不进行顶升， 不改变原支座受力状况，调平楔块硬化期间限制交通或采取其他措施；对新增支座完全处在 端横梁接长范围的梁底调平块，在支座、梁底调平钢板安装后，也可与接长横隔梁混凝土一 起浇筑形成；
29.7、灌浆材料终凝后，拆除模板及四角钢楔块，检查是否有漏浆处，必要时漏浆 处进行补浆，并用砂浆填堵钢楔块抽出后的空隙。