一种用于矩形独柱墩桥梁的抗倾覆加固结构的制作方法

本发明涉及维修或加固现有桥梁的方法，特别涉及一种用于既有矩形独柱墩桥梁的抗倾覆加固结构。

背景技术：

近年来，各地相继发生了简支、连续梁桥整体横桥向倾覆失稳直至垮塌的事故案例。这类事故事前无明显表征，猝然发生，危害极大。因此，桥梁结构的抗倾覆稳定性问题逐渐得到重视，桥梁设计规范对于抗倾覆设计的要求也不断细化和提高。

然而对于抗倾覆风险较大的现存桥梁，目前对于下部结构进行抗倾覆加固的方法和加固结构相对有限：一种有效的方法是对既有墩柱进行拼宽，或在既有墩柱两侧新增墩柱，以此作为新增支座的支承面，这种方法在公路桥梁中应用较为广泛，但在城市桥梁中对地面道路和下层桥梁净空影响很大，适用性较弱；另一种则是在墩顶增设用于抗倾覆的盖梁构造，目前常见的技术包括采用后浇的混凝土式盖梁、或者采用钢牛腿和钢抱箍结合的钢盖梁，前者存在现场施工量较大、需要对上部结构进行顶升的弊端，而后者适用于圆形桥墩，对于矩形桥墩的适用性较差。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于既有矩形独柱墩桥梁的抗倾覆加固结构，能够有效提高独柱墩桥梁的抗倾覆性能，具有较好的施工便利性、广泛的适用性和良好的经济性。

为达到上述目的，本发明提供一种用于矩形桥墩桥梁的抗倾覆加固结构，其特征在于所述抗倾覆加固结构包含：

钢盖梁结构，所述钢盖梁结构设置于桥墩两侧，所述钢盖梁结构包含设置在桥墩顶部横桥向两侧的钢牛腿，两侧钢牛腿通过对拉预应力钢筋形成整体结构，在既有桥墩与钢牛腿端板之间通过混凝土后浇带相连，使钢牛腿与既有桥墩形成整体；

抗倾覆加固支座系统，在桥墩横桥向两侧钢牛腿上增设支座组件，支座组件设置于钢盖梁与桥梁梁底之间，实现既有桥梁上部结构与抗倾覆加固结构的传力。

进一步地，钢牛腿里侧端板上设置有焊钉连接件,在既有桥墩横桥向的侧面进行开孔，在孔内种植后锚固锚栓，并使之露出一定长度；后锚固锚栓与钢牛腿里侧端板上的焊钉连接件交错布置，从而实现混凝土后浇带与既有桥墩的传力。

进一步地，所述预应力钢筋分别设置在顶部和底部，所述预应力钢筋采用低松弛的预应力钢棒，预应力钢筋两端锚固在两侧钢牛腿的外侧，使二者形成整体受力。

进一步地，所述的支座组件包括板式橡胶支座，设置在板式橡胶支座与钢牛腿之间的下支座垫石，以及设置在板式橡胶支座与桥梁梁底之间的楔形上支座钢板。

进一步地，所述上支座楔形钢板通过粘接及锚入螺栓的方式固定于桥梁梁底。

进一步地，上支座楔形钢板上表面与桥梁梁底坡度相同，密贴于梁底，下表面水平，密贴于板式橡胶支座上表面，在上支座钢板四个角点附近设置四根螺栓埋置入桥梁梁体中；下支座垫石上下表面均水平，分别密贴于板式橡胶支座下表面及钢牛腿顶面，采用混凝土或高强砂浆浇筑，内部配有钢筋，上表面设有预埋钢板。

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．适用性强，可用于各种截面形状的桥墩，最适用于矩形桥墩；

3．不需要顶升桥梁上部结构，无需中断桥面交通；

4．对既有桥梁受力模式影响较小。既维持正常运营中原有支座系统仍起主要承载作用，在出现偏载情况下能起到安全辅助作用，以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，现场无需焊接，施工较为便捷，所需支架数量少。

附图说明

图1为抗倾覆加固结构立面布置图。

图2为抗倾覆加固结构平面布置图。

图3为支座组件的示意图。

图中包括：桥墩1、钢牛腿2、焊钉连接件3、对拉预应力钢筋4、混凝土后浇带5、后锚固锚栓6、墩顶平面7、原支座8、下支座垫石9、板式橡胶支座10、上支座楔形钢板11、聚硫密封膏12、预埋钢板13、角钢14、螺栓15。

具体实施方式

以下根据图1~图2，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1和图2所示，本发明提供一种用于矩形独柱墩桥墩抗倾覆结构，包含：

抗倾覆加固支座系统，包含了设置在桥墩顶部横桥向两侧钢盖梁与桥梁梁底之间的支座组件；

钢盖梁，其套设在桥墩外侧，该钢盖梁结构包含了两个设置在桥墩1顶部横桥向两侧的钢牛腿2，设置在钢牛腿里侧端板上的焊钉连接件3，和设置在钢牛腿顶底侧的对拉预应力钢筋4，该焊钉连接件通过混凝土后浇带5以及后锚固锚栓6与桥墩1连接，该预应力钢筋使两侧钢牛腿结合成一个整体的钢盖梁结构受力；

后锚固锚栓6，其通过在既有桥墩横桥向的侧面进行开孔和种植固定在既有桥墩上，并具有一定的露出长度，与钢牛腿端板上的连接件交错布置，可采用成型的机械锚栓或化学锚栓，从而实现混凝土后浇带与既有桥墩的传力；

混凝土后浇带5，设置在既有桥墩横桥向外侧与钢牛腿端板之间，从而使钢牛腿与既有桥墩形成整体，可采用超高性能性能混凝土进行浇筑。

所述的支座组件包括：

板式橡胶支座10；

上支座楔形钢板11：设置在板式橡胶支座10与桥梁梁底之间，上表面按桥梁梁底坡度相同，密贴于梁底，下表面水平，密贴于板式橡胶支座上表面，在上支座钢板四个角点附近设置四根螺栓埋置入桥梁梁体中；

下支座垫石9：设置在板式橡胶支座10与钢牛腿2之间，上下表面均水平，分别密贴于板式橡胶支座下表面及钢牛腿顶面，可采用混凝土或高强砂浆浇筑，内部配有钢筋，上表面设有预埋钢板13。

进一步地，所述混凝土后浇带5采用带有钢纤维的超高性能混凝土进行浇筑。

进一步地，所述后锚固锚栓6采用成型的化学锚固产品。

进一步地，所述对拉预应力钢筋4采用具有防腐蚀体系的高强度螺纹钢筋。

采用本发明提供的用于矩形独柱墩桥墩抗倾覆加固结构进行桥墩抗倾覆加固，包含以下步骤：

步骤一：安装临时支架，搭设施工平台，在墩顶安装起重机具和相应支架；

在桥墩种植化学锚栓，应事先探明墩柱的主筋位置，锚栓孔避开主筋位置。

在墩底将两片钢牛腿合成整体，安装并初拧高强螺纹钢筋。

步骤二：起吊钢盖梁，将钢盖梁放置就位；

步骤三：在钢盖梁与桥墩间隙灌注超高性能混凝土，混凝土强度达到设计强度的90%时且龄期达到7天后方可终拧张拉预应力高强螺纹钢筋，并采用聚硫密封膏保护锚头；

步骤四：增设两侧板式橡胶支座，在新增支座对应的梁底通过粘接及锚入螺栓的方式设置上支座楔形钢板，楔形钢板应根据梁底实际坡度调节，施工前梁底应砂浆抹平，楔形钢板实际尺寸应以抹平后梁底放样为准，钢板与梁底间采用涂环氧胶进行贴合密实；

钢盖梁的顶部设置下支座垫石9，其高度根据新增支座厚度和梁下空间灵活控制，下支座垫石9顶部预埋钢板13；板式橡胶支座10紧密安装在上支座楔形钢板与下垫石预埋钢板之间，自重作用确保能承担一定的初压力。