一种受损桥墩快速修复方法

1.本发明属于桥梁建筑技术领域，具体涉及一种受损桥墩快速修复方法。


背景技术：

2.桥梁结构面临地震、撞击、抗洪等诸多灾害的风险，可能发生严重破坏。桥梁结构是交通生命线的重要工程，一旦遭受灾害破坏而得不到快速修复，将会造成巨大的经济损失和社会影响。与桥梁上部结构相比，桥墩墩柱所承受的损伤破坏可能更加严重，其灾后快速修复技术显得尤为重要。
3.传统的桥墩修复方法有增大截面修复法、嵌入式修复法、外包型钢加固法，这些方法存在施工速度慢、工艺复杂、体内植筋困难、修复后抗震性能不足等缺点。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种受损桥墩快速修复方法，旨在基于目前具有广阔前景的高性能混凝土材料，并且结合体外植筋方法实现对受损桥墩的快速修复，该方法工艺过程简单，操作方便，且修复后桥墩具有较高的抗剪能力、延性与耗能能力。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种受损桥墩快速修复方法，包括：
6.s10：对墩柱进行扶直；
7.s20：在所述墩柱对应的承台上选取预设区域，所述预设区域位于所述墩柱的外周，在所述预设区域内植入加固筋，所述加固筋的延伸路径平行于所述墩柱的轴向；
8.s30：在所述墩柱的外周搭建模板，所述加固筋处于所述模板内，并向所述模板内浇注高性能混凝土，所述高性能混凝土固结后形成加固段。
9.在一种可能的实现方式中，所述s20步骤和所述s30步骤之间，还包括：
10.s21’：在所述承台和/或所述墩柱上植入抗剪筋，所述抗剪筋位于所述模板内；
11.当所述抗剪筋位于所述承台上时，所述抗剪筋的延伸路径平行于所述墩柱的轴向；
12.当所述抗剪筋位于所述墩柱上时，所述抗剪筋的延伸路径垂直于所述墩柱的轴向。
13.一些实施例中，当所述抗剪筋位于所述承台上时，所述抗剪筋设有多个，且多个所述抗剪筋位于所述预设区域的外周。
14.一些实施例中，当所述抗剪筋位于所述墩柱上时，在所述墩柱的轴向上依次设有多个抗剪筋，以形成抗剪组件，所述抗剪组件绕所述墩柱的轴向均匀设有多个。
15.在一种可能的实现方式中，所述预设区域为与所述墩柱同轴的环形区域，所述加固筋绕所述墩柱的轴向均匀设有多个。
16.在一种可能的实现方式中，所述s20步骤包括：
17.s21：选取所述加固筋的规格，并确定直径d；
18.s22：计算所述加固筋的基本植入深度：
[0019][0020]
其中：α
spt
为防止混凝土劈裂应用的计算系数；
[0021]
d为所述加固筋的公称直径；
[0022]fy
为所述加固筋的抗拉强度设计值；
[0023]fbd
为所述加固筋用胶粘剂的粘接抗剪强度设计值；
[0024]
s23：计算所述加固筋与所述墩柱原有纵筋的搭接长度：
[0025]
l
l
＝ζ
l
ld[0026]
其中：ζ
l
为纵向受拉钢筋搭接长度修正系数；
[0027]
ld为所述加固筋锚固深度设计值；
[0028]
s24：在所述预设区域内开设植筋孔，所述植筋孔的孔深ls；
[0029]
s25：向所述植筋孔内注入植筋胶，对所述加固筋进行清理后植入所述植筋孔内，并使所述加固筋与所述墩柱原有纵筋的搭接长度为l
l
。
[0030]
一些实施例中，所述加固筋的直径不小于14mm。
[0031]
在一种可能的实现方式中，所述s10步骤和所述s20步骤之间，还包括：
[0032]
s11’：对所述墩柱受损区域内已断裂的纵筋和箍筋进行锯除，并对弯曲的纵筋进行调直处理。
[0033]
本技术实施例中，与现有技术相比，本发明内容是当前桥墩灾后修复方法的重要技术补充：首先，该方法相较于传统在墩柱上进行植筋的修复方法，主要在承台上增加加固筋，并且处于墩柱的外周，并不在墩柱内设置加固筋，不受操作空间限制，简化了修复技术，使得施工工艺更加简单，进而能有效提高施工速度，节省修复时间；其次，加固段所用高性能混凝土对墩柱的核心区具有替代箍筋的约束作用，保证了修复后墩柱的抗剪能力、延性、抗震性能；植筋后在墩柱的底部浇注高性能混凝土形成加固段，进而完成对墩柱的修复，高性能混凝土具有高强度、高耐久性、高延性、凝结硬化速度快等特点，将其应用在桥墩修复工程上，可以简化修复技术，节省修复时间，并且优化修复效果；高性能混凝土凝固后形成的加固段有利于墩柱后期的使用，加固墩柱底部的结构强度，进而延长墩柱的使用寿命，并且不需要设置箍筋，减少了施工时间。
附图说明
[0034]
图1为本发明实施例提供的受损桥墩快速修复方法的主视结构示意图；
[0035]
图2为沿图1中a-a线的剖视结构图；
[0036]
图3为沿图1中b-b线的剖视结构图。
[0037]
附图标记说明：
[0038]
10-墩柱；
[0039]
20-加固筋；
[0040]
30-抗剪筋；
[0041]
40-加固段；
[0042]
50-承台；51-预设区域。
具体实施方式
[0043]
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]
请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的受损桥墩快速修复方法进行说明。所述受损桥墩快速修复方法，包括如下步骤：
[0045]
s10：对墩柱10进行扶直；
[0046]
s20：在墩柱10对应的承台50上选取预设区域，预设区域位于墩柱10的外周，在预设区域内植入加固筋20，加固筋20的延伸路径平行于墩柱10的轴向；
[0047]
s30：在墩柱10的外周搭建模板，加固筋20处于模板内，并向模板内浇注高性能混凝土，高性能混凝土固结后形成加固段40。
[0048]
需要说明的是，模板的宽度、长度以及高度需要根据高性能混凝土的浇注厚度决定，且需根据现场实际情况架设模板；加固段40所需的高性能混凝土的浇注厚度不小于60mm。
[0049]
本实施例提供的受损桥墩快速修复方法，与现有技术相比，本发明内容是当前桥墩灾后修复方法的重要技术补充：首先，该方法相较于传统在墩柱10上进行植筋的修复方法，主要在承台50上增加加固筋20，并且处于墩柱10的外周，并不在墩柱10内设置加固筋20，不受操作空间限制，简化了修复技术，使得施工工艺更加简单，进而能有效提高施工速度，节省修复时间；其次，加固段20所用高性能混凝土对墩柱10的核心区具有替代箍筋的约束作用，保证了修复后墩柱10的抗剪能力、延性、抗震性能；植筋后在墩柱10的底部浇注高性能混凝土形成加固段40，进而完成对墩柱10的修复，高性能混凝土具有高强度、高耐久性、高延性、凝结硬化速度快等特点，将其应用在桥墩修复工程上，可以简化修复技术，节省修复时间，并且优化修复效果；高性能混凝土凝固后形成的加固段40有利于墩柱10后期的使用，加固墩柱10底部的结构强度，进而延长墩柱10的使用寿命，并且不需设置箍筋，减少了施工时间。
[0050]
在一些实施例中，上述受损桥墩快速修复方法的一种改进实施方式可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，s20步骤和s30步骤之间，还包括：
[0051]
s21’：在承台50和/或墩柱10上植入抗剪筋30，抗剪筋30位于模板内；
[0052]
当抗剪筋30位于承台50上时，抗剪筋30的延伸路径平行于墩柱10的轴向；
[0053]
当抗剪筋30位于墩柱10上时，抗剪筋30的延伸路径垂直于墩柱10的轴向。
[0054]
可选的，可仅在承台50上设置抗剪筋30，也可仅在墩柱10上设置抗剪筋30，也可在承台50和墩柱10上均设置抗剪筋30，可根据墩柱10的破坏程度以及施工需求选取不同的修复方案。
[0055]
在对模板内进行高性能混凝土的浇注后，形成的加固段40与承台50之间、与墩柱10之间均具有对接面，虽然承台50上设置了加固筋20来进行加固，但是为了克服加固段40和承台50之间、加固段40和墩柱10之间的剪切力，因此在承台50和/或墩柱10上设置抗剪筋30，进而进一步保证修复效果，提高墩柱10修复后的结构强度，并能承受拉力、剪力等的破坏。
[0056]
具体地，抗剪筋30采用销钉，可选用直径为6mm的r形销钉种植，且植入深度为
50mm，相邻销钉之间的间距为200mm至300mm。具体可根据不同的施工现场选用不同规格的销钉。
[0057]
在一些实施例中，上述抗剪筋30的一种具体实施方式可以采用如图1及图3所示结构。参见图1及图3，当抗剪筋30位于承台50上时，抗剪筋30设有多个，且多个抗剪筋30位于预设区域的外周。抗剪筋30位于加固筋20的外周，可以在模板范围内的不同位置建立加固段40与承台50之间的连接关系，进而保证加固段40的稳定性，也提高了加固段40对墩柱10的加固效果。
[0058]
需要说明的是，当加固段40垂直于墩柱10轴向的截面形状为矩形时，多个抗剪筋30沿其外周的矩形轮廓均匀布置；当加固段40垂直于墩柱10轴向的截面形状为圆形时，多个抗剪筋30沿其外周的圆形轮廓均匀布置；以此类推，多个抗剪筋30分布的路径主要根据加固段40的外周轮廓进行分布，进而提高连接强度的同时，提高抗剪性能。
[0059]
在一些实施例中，上述抗剪筋30的一种具体实施方式可以采用如图1至图2所示结构。参见图1至图2，当抗剪筋30位于墩柱10上时，在墩柱10的轴向上依次设有多个抗剪筋30，以形成抗剪组件，抗剪组件绕墩柱10的轴向均匀设有多个。
[0060]
如图1所示，模板的高度高于墩柱10上受损区域，为了满足抗剪效果，墩柱10上的抗剪筋30也主要位于墩柱10上受损区域的上方；抗剪组件绕墩柱10的轴线均匀设置，可使得墩柱10和加固段40之间形成连接关系，并优化加固段40的加固效果；抗剪组件包括上下设置的多个抗剪筋30，进而充分利用加固段40与墩柱10完好段的接触区域设置抗剪筋30，利用空间，并提高抗剪效果。
[0061]
在一些实施例中，上述抗剪筋30的一种具体实施方式可以采用如图3所示结构。参见图3，预设区域为与墩柱10同轴的环形区域，加固筋20绕墩柱10的轴向均匀设有多个。因为墩柱10为圆柱形结构，因此在其外周设置沿环形区域分布的加固筋20，可以使得在墩柱10的外周均匀加固。
[0062]
具体地，加固筋20的数量应根据墩柱10上受损钢筋的数量确定。
[0063]
在一些实施例中，上述s20步骤的一种具体实施方式可以采用如下结构，s20步骤包括：
[0064]
s21：选取加固筋20的规格，并确定直径d；
[0065]
s22：计算加固筋20的基本植入深度：
[0066][0067]
其中：α
spt
为防止混凝土劈裂应用的计算系数；
[0068]
d为加固筋20的公称直径；
[0069]fy
为加固筋20的抗拉强度设计值；
[0070]fbd
为加固筋20用胶粘剂的粘接抗剪强度设计值；
[0071]
s23：计算加固筋20与墩柱10原有纵筋的搭接长度：
[0072]
l
l
＝ζ
l
ld[0073]
其中：ζ
l
为纵向受拉钢筋搭接长度修正系数；
[0074]
ld为加固筋20锚固深度设计值；
[0075]
s24：在预设区域内开设植筋孔，植筋孔的孔深ls；
[0076]
s25：向植筋孔内注入植筋胶，对加固筋20进行清理后植入植筋孔内，并使加固筋20与墩柱10原有纵筋的搭接长度为l
l
。
[0077]
上述已知计算了加固筋20的基本植入深度ls，以及加固筋20与墩柱10原有纵筋的搭接长度，则所需的加固筋20的具体长度＝受损位置的高度+ls+l
l
。
[0078]
在开设植筋孔之前，还需要对墩柱10的塑性铰区进行清理，如清理散碎的混凝土，尤其核心区的松散混凝土。然后通过上述计算得到的数据ls开设植筋孔，植筋孔的开设主要通过冲击钻进行打孔，打孔完毕后需清理孔内的杂物，通过向植筋孔内注射植筋胶，使用工业酒精清洗加固筋20后植入植筋孔内。其中在植筋孔内注射植筋胶，可以在后续放入加固筋20后提高植筋强度，进而优化加固效果；使用工业酒精清洗加固筋20可以保证加固筋20外周的干净程度，防止外表面有浮尘影响与植筋胶之间的粘接强度。
[0079]
通常加固筋20的植入深度可根据施工经验确定，本实施例中通过计算确定加固筋20的植入深度，进而使得加固筋20与墩柱10原有纵筋的搭接长度和伸入承台50内的深度确定，进而保证预设区域内的多个加固筋20植入深度相同，加强加固效果的同时，保证加固段40各个位置的强度一致。
[0080]
在一些实施例中，上述加固筋20的一种具体实施方式可以采用如下结构，加固筋20的直径不小于14mm。加固筋20的植筋不小于14mm可以保证加固效果。
[0081]
具体地，植入的加固筋20的数量具体根据墩柱10内损伤的钢筋数量来确定，且相邻加固筋20之间的净间距不应小于25mm。
[0082]
在一些实施例中，上述受损桥墩快速修复方法的一种改进实施方式可以采用如下结构，s10步骤，包括：
[0083]
s11：在桥下搭建支撑系统；
[0084]
s12：在支撑系统的顶部安装千斤顶，千斤顶支撑于墩柱10的外周，实现对墩柱10的扶直。
[0085]
一般千斤顶安装完毕后，其参与整个桥墩的修复过程，在高性能混凝土固结形成加固段40后才将千斤顶撤离，进而保证修复后墩柱10的竖直度。
[0086]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。