专利名称：桥梁顶升用钢夹箍支撑体系的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种顶升支撑体系，特别涉及一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系。
背景技术：
目前，为了满足城市桥梁顶升改造的要求，现阶段普遍通过在原结构如盖梁，墩柱顶，布设同步顶升千斤顶进行同步顶升。但是随着现有城市桥梁陆 续进入维修期，大量既有老式桥梁未设置盖梁或墩柱顶无足够布顶空间，由此给桥梁顶升施工带来了很大的困难。同时既有钢结构牛腿支撑，由于在使用过程中存在滑移，承载吨位较小等缺陷很难大范围应用。而改变原结构体系的方法成本高，可行性也受到诸多限制。因此如何实现 一种即安全可靠，又经济适用的顶升支撑体系是城市桥梁顶升改造的迫切需求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，适用于圆柱型墩柱，此体系即安全可靠，又经济适用，以解决现有支撑体系承载吨位有限，施工工艺复杂，不可重复使用等技术问题。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，包括墩柱，还包括钢夹箍结构，所述钢夹箍结构为环形结构，所述钢夹箍结构与所述墩柱通过植入若干钢筋进行连接；所述钢夹箍结构包括若干弧形钢夹箍，在相邻的两弧形钢夹箍的连接处设置有间隙，所述弧形钢夹箍的两连接端各设置一竖向连接件，相邻的两竖向连接件通过若干摩擦型高强螺栓紧固连接在所述墩柱的外周上。较佳地，所述弧形钢夹箍的内表面设置有橡胶板。较佳地，所述钢夹箍结构包括两个半圆筒形钢夹箍，每一半圆筒形钢夹箍的两端各设置一竖向连接件，相邻的两竖向连接件通过若干摩擦型高强螺栓紧固连接。较佳地，所述竖向连接件包括一夹箍顶板、一夹箍腹板和一夹箍底板，所述夹箍腹板竖直连接在所述半圆筒形钢夹箍的连接端，所述夹箍顶板垂直连接在所述夹箍腹板的上端，所述夹箍底板垂直连接在所述夹箍腹板的下端。较佳地，所述夹箍腹板为梯形，夹箍顶板的长度与梯形夹箍腹板的上底面长度相同，夹箍底板的长度与梯形夹箍腹板的下底面长度相同，所述夹箍顶板的长度大于所述夹箍底板的长度。较佳地，所述夹箍腹板上设置一排或两排螺纹孔，所述摩擦型高强螺栓连接在所述螺纹孔内。较佳地，所述半圆筒形钢夹箍的中部外侧还设置一钢牛腿结构，在所述钢牛腿结构位置处，所述半圆筒形钢夹箍上包括若干钢筋孔，所述钢筋通过所述钢筋孔植入到所述墩柱上。较佳地，所述钢牛腿结构包括一牛腿顶板和若干牛腿腹板，所述牛腿顶板设置在所述半圆筒形钢夹箍的顶部，所述牛腿腹板竖向连接在所述牛腿顶板的下方。[0012]较佳地，所述钢牛腿结构还包括一牛腿加劲板，所述牛腿加劲板设置在所述牛腿顶板下方，并连接在若干牛腿腹板之间。较佳地，所述夹箍顶板、夹箍腹板、夹箍底板以及牛腿顶板和若干牛腿腹板均与所述半圆筒形钢夹箍一体制成。与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果本实用新型一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，特别适用于圆柱型墩柱，通过拧松或拧紧摩擦型高强螺栓来调整钢夹箍结构的内径，以达到适用于不同直径的墩柱，为了增加钢夹箍结构与墩柱之间的紧固连接，并采用钢夹箍结构与墩柱之间种植钢筋的方式进行进一步的连接，使得钢夹箍支撑体系所承受的上部荷载通过钢夹箍结构与墩柱的摩擦力及钢筋的抗剪力共同平衡实现。在本实用新型中，钢夹箍结构可以非常方便地从墩柱上拆卸下来，方便操作；而且在钢夹箍结构的内表面还设置一层橡胶板作为缓冲垫层，不仅增大了 钢夹箍结构与墩柱之间的摩阻力，还使得墩柱外表面得到保护，解决了现有支撑体系承载吨位有限，施工工艺复杂，不可重复使用等技术问题。
图I为本实用新型中钢夹箍结构的结构示意图；图2为本实用新型一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系的结构俯视图；图3为本实用新型一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系的剖视图A-A ；图4为本实用新型一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系的剖视图B-B ；图5、图6为本实用新型一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系的尺寸标注图；图7为本实用新型的钢夹箍外荷载分解图。
具体实施方式
本实用新型提供一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，包括墩柱和钢夹箍结构，钢夹箍结构为环形结构，钢夹箍结构与墩柱通过植入若干钢筋进行连接。本实用新型对在钢夹箍结构的哪个位置进行种植钢筋不做限制。钢夹箍结构包括若干弧形钢夹箍，在相邻的两弧形钢夹箍的连接处设置有间隙，弧形钢夹箍的两连接端各设置一竖向连接件，相邻的两竖向连接件通过若干摩擦型高强螺栓紧固连接在墩柱的外周上。本实用新型在安装使用时，利用计算得到的摩擦型高强螺栓连接若干弧形钢夹箍，并通过对摩擦型高强螺栓进行初拧、复拧、终拧，施加预紧力于钢夹箍结构，使钢夹箍结构与墩柱紧贴。在本实用新型中，对弧形钢夹箍以及摩擦型高强螺栓的个数不做限制。一般情况下，用两个弧形钢夹箍组成一个环形结构的钢夹箍结构即可，即弧形钢夹箍为半圆筒形钢夹箍，但不实用新型并不局限于半圆筒形钢夹箍。为了增大钢夹箍结构与墩柱之间的摩阻力，也令墩柱外表面得到保护，在弧形钢夹箍的内表面设置橡胶板作为缓冲垫层。为了增加支撑体系的承载吨位，在钢夹箍结构外侧还设置若干钢牛腿结构，此钢牛腿结构可以为箱型或工字型等钢牛腿，本实用新型对此不做限制。为了便于说明本实用新型，
以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。请参考图I和图2，一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，包括墩柱I和钢夹箍结构2，钢夹植结构2为环形结构，钢夹植结构2连接在壤柱I的外周上。在本实施例中，壤柱I为圆柱型，因此，钢夹箍结构2的内表面也形成圆柱形，以便与墩柱I良好的连接。在本实施例中，钢夹箍结构2是由两个无肋钢板略小于半圆的半圆筒形钢夹箍21拼装而成，在两个半圆筒形钢夹箍21的连接处预留4 5cm间隙，并且，在连接处，还设置刚度足够的竖向联接件22，即在每一半圆筒形钢夹箍的两端各设置一竖向连接件22，相邻的两竖向连接件22通过若干摩擦型高强螺栓24紧固连接。在本实用新型中，这两个半圆筒形钢夹箍的结构完成相同，以下一个半圆筒形钢夹箍的结构为例加以详细说明。请参考图3，在本实施例中，竖向连接件22包括一夹箍顶板221、一夹箍腹板222和一夹箍底板223，夹箍腹板222竖直连接在半圆筒形钢夹箍21的连接端，夹箍顶板221垂直连接在夹箍腹板222的上端，夹箍底板223垂直连接在夹箍腹板222的下端。在本实施例中，夹箍顶板221和夹箍底板223连接在夹箍腹板222上并向夹箍腹板222的外侧延伸，在夹箍腹板222的内侧，夹箍顶板221、夹箍腹板222和夹箍底板223在竖直方向是齐平的。·夹箍顶板221、夹箍腹板222、夹箍底板223是焊接在半圆筒形钢夹箍21的，也可以与半圆筒形钢夹箍21 —体制成，本实用新型不加以限制，在本实施例中，夹箍顶板221、夹箍腹板222、夹箍底板223均与半圆筒形钢夹箍21 —体制成。在本实施例中，夹箍腹板222为梯形，夹箍顶板221的长度与梯形夹箍腹板222的上底面长度相同，夹箍底板223的长度与梯形夹箍腹板222的下底面长度相同，夹箍顶板221的长度大于夹箍底板223的长度。在本实施例中，夹箍腹板222上设置一排或两排螺纹孔，摩擦型高强螺栓24连接在螺纹孔内。请参考图4，在本实用新型中，半圆筒形钢夹箍21的中部外侧还设置一钢牛腿结构23，钢牛腿结构23包括一牛腿顶板231、若干牛腿腹板232和一牛腿加劲板233，牛腿顶板231设置在半圆筒形钢夹箍21的顶部，若干牛腿腹板232竖向连接在牛腿顶板231的下方。牛腿腹板232设置在牛腿顶板231的下方两侧，牛腿加劲板233设置牛腿顶板231的下方并连接在牛腿腹板232之间。本实用新型对牛腿腹板232的个数不做限制，在本实施例中，牛腿腹板232为三个。在本实施例中，若干牛腿腹板232结构相同，均为梯形结构，且梯形牛腿腹板232的上底面的长度大于下底面的长度。在本实用新型中，牛腿顶板231和牛腿腹板232可以是焊接在半圆筒形钢夹箍21上端，也可以是与半圆筒形钢夹箍21 —体制成的，本实用新型对此不加以限制。在本实施例中，牛腿顶板231和牛腿腹板232均与半圆筒形钢夹箍21 —体制成。在本实施例中，在钢夹箍结构位置处，进行钢夹箍结构2和墩柱I之间的植入钢筋26工作。具体的，在钢夹箍结构2位置处，半圆筒形钢夹箍21上设置若干钢筋孔211，若干钢筋孔211用于钢筋26植入到墩柱上，在本实施例中，若干钢筋211形成四列，即在两牛腿腹板232和牛腿加劲板233的左右侧各设置一列钢筋，且，每一列钢筋又包括若干个钢筋孔211。本实用新型对钢筋孔的个数不做限制，上述只是其中的一个具体实施例，但本实用新型并不局限于此。在本实施例中，钢筋是预先设置在半圆筒形钢夹箍上的。在安装时，首先，将两个半圆筒形钢夹箍放置在墩柱外侧，通过摩擦型高强螺栓进行连接，并对摩擦型高强螺栓进行初拧、复拧、终拧，施加预紧力于钢夹箍，使夹柱箍结构与墩柱紧贴；然后，对应着钢筋的位置，在墩柱上进行钻孔，进行植入钢筋，钢夹箍支撑体系所承受的上部荷载通过钢夹箍结构与墩柱的摩擦力及钢筋的抗剪力共同平衡实现。在本实施例中，每个半圆筒形钢夹箍21的没表面还黏贴一层厚度不小于5毫米的橡胶板25作为缓冲垫层，其作用可增大半圆筒形钢夹箍与墩柱之间的摩阻力，也使得墩柱外表面得到保护。
以下结合附图，根据具体数据进行详细描述。请参考图5和图6，钢夹箍结构的高度为H，内径为r，半圆筒形钢夹箍的厚度为h ；钢牛腿结构高度为h，宽度为T，长度为L，牛腿顶板厚度、腹板厚度分别为t2和t3，钢牛腿结构的上下端至钢夹箍结构顶与底面的距离为C，即H = h+2c。钢牛腿结构上竖直荷载至钢夹箍结构的力臂长度为I。为了便于描述，以下所述的钢夹箍均为上述的钢夹箍结构，双牛腿为上述的双钢牛腿结构，高强螺栓为上述的摩擦型高强螺栓，使用简称，只是便于理解，但结构和含义均与上述相同，无任何改变。 I、夹箍双牛腿工作原理及力学模型根据夹箍双牛腿上作用的等值竖直外荷载kP值(k为安全系数)，计算出两个半圆筒形钢夹箍前、后联接的高强螺栓上应施加的预拉力T值及其在钢夹箍竖截面上的预拉力强度t的分布。在安装夹箍时，预先用张拉法把预拉力T施加到高强螺栓上(此时两个半圆筒形钢夹箍联接处预留的空隙会缩小，但仍有间隙存在)，则夹箍自身有了水平环向拉力T，这个环向拉力伴生了对墩柱表面的正压力N。当牛腿上的外荷载kP加上后，这个正压力N在夹箍与桩(柱)之间伴生出摩阻力F，该摩阻力刚好与竖直的外荷载平衡。请参考图7，夹箍的前、后联接处高强螺栓施加了预拉力T值后，双牛腿上各受竖向外荷载kP。双牛腿竖直外荷kP工况分解成夹箍上口左、右的竖向力kP和箍身左、右的弯矩M = kPl这两种计算模式。2、夹箍箍身顶面上对称作用等值竖向外荷kP的受力分析作用在箍身左、右顶面的竖直向下荷载kP与夹箍内侧面和墩柱表面之间向上的摩阻力F相平衡。根据夹箍内面设橡胶板垫层及对圆夹箍的联接高强螺栓预先收紧，施加预张拉力T “箍紧”圆墩柱的情况，可以认为夹箍内侧面与桩(柱)表面之间正压力和摩阻力的强度(应力)呈近似均匀分布。总摩阻力=上部荷载摩阻力的强度f = F/S, S = 2 rH,上部荷载 F = 2kP,则 f = kP/ n rH总摩阻力F = μ N则夹箍内面正压力N = 2kP/y，式中，μ为橡胶板与钢板之间的摩擦系数。3、夹箍水平环向拉力的合力可认为夹箍内侧面单位面积上的正压力强度η近似也呈均匀分布n = N/S = Ν/2 π rH式中S为夹箍内侧面的表面积；r、H分别是夹箍的内径和高度。取夹箍单位高度为1cm，则夹箍圆周单位高度上正压力的线荷载qN为qN = η X I = Ν/2 π rH由夹箍上的几何关系可知，[0054]( Δ 1/2) /r = tan Δ α /2 ^ Δα/2,贝 Ij Δ I = Δ α *r由此得到，qN在y方向的分量为qy = qNsin α夹箍单位高度上正压力线荷载的微分变量ΛΝ为Δ Ny = qy Δ I = (qN*sin α ) (r Δ α )则可求夹箍高度H上的水平环向拉力T与N的关系式由Fy = 0，有=0，上述各式带入后，计算可得到T = qNHr = (N/2 n rH) Hr = Ν/2 π将夹箍内面正压力N = 2kP/y代入得到T = 2kP/2 Ji μ = kP/ π μ上式表明夹箍连接高强螺栓上预先施加的拉力T等于双边等值荷载kP除以(η U)，与摩擦系数μ有关系，而与夹箍和牛腿尺寸无关；因此，摩擦系数μ的准确取值至
关重要。在竖直荷载(2kP)单独作用下，夹箍竖截面上的拉应力是均匀的，平均拉力强度t的计算式为t = T/A = (kP/ τι μ ) /Ht1 = kP/ π Ht14、夹箍箍身两侧在一对外弯矩M = kP作用下的受力分析假定弯矩M = kPl单独作用时，夹箍并无“下滑”的趋势，水平环向预拉力T所起作用仅为平衡夹箍自身很小的自重，可忽略不计。在夹箍牛腿上的外弯矩M = kPl作用下，牛腿根部处夹箍外侧的应力σ = 土My/I分布为上半截的拉应力+σ和下半截的压应力-σ ;他们的上下合力以±2Τ表示。令上、下合力的间距为hQ，则组成的弯矩应等于外力弯矩M = (2T)h0 = kPl则由弯矩M引起的上、下附加水平环向拉力计算则为T' = 土 kPl/2h0令牛腿箱型截面上，上半截受拉应力的合力为+2T';此合力为面板受拉合力+T' I和腹板受拉合力+T' 2之和，2Τ' =T' i+T' 2牛腿根部箱形截面上由弯矩M引起的上、下合力+2T' !和-2T' 2之间的距离hQ为
「m7…h -20-2,2), 2(h-t2\h + t2)Bt2
ο 3 3]p.(h-t2)Bt2+(h-2t2)2t3\前、后竖截面的上半截向左拉力T'至夹箍顶面的距离aQ (h - It7 )(h + t-y V.t-ya0~、2八 2/3 i + ^- + c
6[2(h-t2)Bt2+(h-2t2)2t3\ 2箱形截面牛腿根部外力矩为M，截面惯性矩为I，y为箱形截面水平中和轴至面板厚度平分线之间的距离，面板厚度平分线上的应力为σ =Ml = M(h~t2)
a I 21腹板(与面板接触处)最大应力为
权利要求1.一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，包括墩柱，其特征在于，还包括钢夹箍结构，所述钢夹箍结构为环形结构，所述钢夹箍结构与所述墩柱通过植入若干钢筋进行连接；所述钢夹箍结构包括若干弧形钢夹箍，在相邻的两弧形钢夹箍的连接处设置有间隙，所述弧形钢夹箍的两连接端各设置一竖向连接件，相邻的两竖向连接件通过若干摩擦型高强螺栓紧固连接在所述墩柱的外周上。
2.如权利要求I所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述弧形钢夹箍的内表面设置有橡胶板。
3.如权利要求I所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述钢夹箍结构包括两个半圆筒形钢夹箍，每一半圆筒形钢夹箍的两端各设置一竖向连接件，相邻的两竖向连接件通过若干摩擦型高强螺栓紧固连接。
4.如权利要求3所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述竖向连接件包括一夹箍顶板、一夹箍腹板和一夹箍底板，所述夹箍腹板竖直连接在所述半圆筒形钢夹箍的连接端，所述夹箍顶板垂直连接在所述夹箍腹板的上端，所述夹箍底板垂直连接在所述夹箍腹板的下端。
5.如权利要求4所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述夹箍腹板为梯形，夹箍顶板的长度与梯形夹箍腹板的上底面长度相同，夹箍底板的长度与梯形夹箍腹板的下底面长度相同，所述夹箍顶板的长度大于所述夹箍底板的长度。
6.如权利要求4所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述夹箍腹板上设置一排或两排螺纹孔，所述摩擦型高强螺栓连接在所述螺纹孔内。
7.如权利要求3所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述半圆筒形钢夹箍的中部外侧还设置一钢牛腿结构，在所述钢牛腿结构位置处，所述半圆筒形钢夹箍上包括若干钢筋孔，所述钢筋通过所述钢筋孔植入到所述墩柱上。
8.如权利要求7所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述钢牛腿结构包括一牛腿顶板和若干牛腿腹板，所述牛腿顶板设置在所述半圆筒形钢夹箍的顶部，所述牛腿腹板竖向连接在所述牛腿顶板的下方。
9.如权利要求8所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述钢牛腿结构还包括一牛腿加劲板，所述牛腿加劲板设置在所述牛腿顶板下方，并连接在若干牛腿腹板之间。
10.如权利要求4或9所述的桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，其特征在于，所述夹箍顶板、夹箍腹板、夹箍底板以及牛腿顶板和若干牛腿腹板均与所述半圆筒形钢夹箍一体制成。
专利摘要本实用新型涉及一种桥梁顶升用钢夹箍支撑体系，包括墩柱，还包括钢夹箍结构，钢夹箍结构为环形结构，钢夹箍结构与墩柱通过植入若干钢筋进行连接；钢夹箍结构包括若干弧形钢夹箍，在相邻的两弧形钢夹箍的连接处设置有间隙，弧形钢夹箍的两连接端各设置一竖向连接件，相邻的两竖向连接件通过若干摩擦型高强螺栓紧固连接在墩柱的外周上。本方案通过拧松或拧紧摩擦型高强螺栓来调整钢抱箍结构与墩柱间的摩擦力，并通过植入钢筋的方式使得钢夹箍支撑体系所承受的上部荷载通过钢夹箍结构与墩柱的摩擦力及钢筋的抗剪力共同平衡实现，解决了现有支撑体系承载吨位有限，施工工艺复杂，不可重复使用等技术问题。
文档编号E01D22/00GK202595639SQ20122017183
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者陈历耿, 吴毅彬, 杨浩 申请人:上海颖川加固工程技术有限公司